功放文集(1)-小功率OTL功放電路探究

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1、音頻功率放大器文集（1）——小功率音頻放大器探究1、什么叫音頻功率放大器？圖1是筆者2007年設(shè)計的簡易助聽器，供技工學校電子專業(yè)（2年）實習教學使用；圖2是專業(yè)成品助聽器。圖1助聽器圖2專業(yè)助聽器圖3是筆者2009年設(shè)計的分立元件+集成電路的功率放大器，供電了專業(yè)（3年）實習教學使用;圖4是專業(yè)Hi?Fi音響。圖320W單聲道功放圖4Hi?Fi音響無論其外形結(jié)構(gòu)如何變化，內(nèi)部電路如何多種多樣，從電路的基本工作原理上歸類，它們都屬于音頻功率放大器，簡稱功放。這些電路主要由電壓放大和電流放大兩部分電

2、路組成，如圖5所圖52、小功率音頻功率放大電路追根溯源大家知道，用品體管組成放大器時，根據(jù)公共端（電路中各點電位的參考點）的不同，可冇三種連接方法，即共發(fā)射極電路、共集電極電路和共基極電路。也稱共XX電路為共XX放人器，應(yīng)用最廣的是共射極放大器。共射電路既能放大電流乂能放大電壓，輸入電阻居中，輸出電阻較大，頻帶較窄，常作為低頻電壓放大器的單元電路，如圖6所示。共集電路只冇電流放大，沒冇電壓放大，具冇電壓跟隨的特點，故稱為電壓跟隨器（或射隨器）；由于其輸入電阻最大、輸出電阻最小，因此常用于輸出級，在

3、功率放大電路中常采用這種電路，如圖7所示。共基極電路只冇電壓放人，沒冇電流放大，輸入電阻最小，輸出電阻居屮；因為頻率特性較好，常用于高頻系統(tǒng)的寬頻放大電路，如無線通訊領(lǐng)域。RcCiC211Tir°+UgkVTRc+Cc二如圖7所示，采用兩個導(dǎo)電特性相反的管子，比如NPN和PNP管，使它們都工作在乙類放大狀態(tài)，一個在正半周工作，另一個在負半周工作，兩個半周波形疊加，在負載上得到完整的輸出波形。由于兩只功放管工作特性對稱，交替工作互補對方不足，故稱互補對稱功率放大電路。這種電路輸出電阻較小，可以很好地

4、與低阻抗負載匹配。設(shè)計時要求兩只晶體管的特性基本一致，發(fā)射結(jié)均為電壓零偏置。2.功率放大電路的演變早期，人們想到把共射電路與共集電路組合，前者負責放大電壓，后者負責放大電流。具體方法如下：把圖6的負載心去掉，接圖7電路的輸入端，再把兩個放大器的電源與地線合并，就得到最原始的功率放大器，如圖8所示。靜態(tài)時，激勵放大級（VT）應(yīng)給兩個功放管（VT］、VT2）適當?shù)撵o態(tài)偏置電壓，由于它們的參數(shù)一致，所以兩只功放管b、e極電位均為電源電壓的一半，即（7CC/2O在輸入均的負半周信號且幅值合適時，經(jīng)VT電壓

5、放大并反相后，則VT】導(dǎo)通，VT?截止，功率管的電流流通路徑為+［/ccTVT

6、TC2T0tGND。在輸入色的正半周，經(jīng)VT電壓放大并反相后，則VT］截止，VT?導(dǎo)通，功率管的電流流通路徑為GND-位TC2TVT2。兩只晶體管輪流導(dǎo)通、交替工作,這樣負載上就得到放大的全周期波形。為了讓VT?工作時電容兩端電壓基本維持不變，電容的容量要選得足夠大——正半波起“隔直通交”作用，負半波充當電源，給揚聲器提供能量。雖然圖8所小電路能夠工作，但由于VT1、VT2基極連在一起，必然存在交越失真，如實測的交越失

7、真波形，如圖9所示。提示；交越失真是非線性失真，在咅響系統(tǒng)中盡力避免出現(xiàn)。□Trig'dMPos:0.000sCH21.00VM250ju$7-Jun-1211:18帶寬限制思200MHz』伏/格粗調(diào)探頭10XVoltage反相CH2I0.00V1.00403kHz圖9輸出對管基極連在一起出現(xiàn)交越火真為了解決交越失真，可以把VT的c極與電阻尺?斷開，在它們之間插入兩個串聯(lián)的二極管（比如1N4148）,且二極管位于VT1、VT2基極之間，如此，即可以抵消兩只晶體管的發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓，電路如圖10所示。

8、圖10在互補對管基極Z間插入2只二極管，消除交越失真雖然圖1（）所示電路能夠消除交越失真，但當環(huán)境溫度變化時，激勵放大級VT集電極電流會有發(fā)生變化，經(jīng)尺變換后影響輸出級的靜態(tài)工作電壓。一般來說，靜態(tài)時輸出端的電壓最好約為電源電壓的一半（捉示：需耍根據(jù)電源電壓的大小和VT放大倍數(shù)合理選擇心、仇2調(diào)試實現(xiàn)）。VT1飽和導(dǎo)通（VT2截止）時，輸出電壓接近于電源,VT2飽和導(dǎo)通（VT1截止）時，輸出電壓接近于零，輸出電壓的正負半波對稱。若靜態(tài)電壓偏離屮點電壓，將會出現(xiàn)半波捉前削頂失真現(xiàn)彖。為了防止靜態(tài)工作

9、電壓隨溫度變化而偏離中點，可將激勵放大級的供電改接到輸出端，如圖11所示。圖11改接激勵放大級的供電方式，穩(wěn)定靜態(tài)工作點改造后的電路將會有如下的直流負反饋口動調(diào)整趨勢:TT—>1（、T—>Ucl-?U0l—>經(jīng).Rbi,/?臚分壓—>UbI~IcI~》Uc圖11所示已經(jīng)是一個比較不錯的電路了。然而，理論分析和實際測試發(fā)現(xiàn)，空載時正負半波對稱，但負載時正半波卻提前削波失真了，如圖12所示。T『ig'dMPos:20.00x1$輸入波形圖12負載時正半波提前削波失真探頭10XVolta