otl功率放大器

　　功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望是功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真盡可能小，效率盡可能的高。功率放大器由于三極管工作狀態(tài)和電路形式的不同，可分成不同的種類，按晶體管工作狀態(tài)可分為：甲類、乙類和甲乙類。所謂甲類是指在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)晶體管一直是導(dǎo)通的，它的集電極總有電流流過(guò)；乙類是指在信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)晶體管導(dǎo)通，另半個(gè)周期晶體管截止；而甲乙類是介于甲類和乙類之間，晶體管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，小于一個(gè)周期。按照電路形式分：有輸出變壓耦合功率放大器（OTL）和無(wú)輸出變壓器耦合功率放大器。無(wú)輸出變壓器的乙類推挽功率放大器而言，OTL電路具有便于集成化，頻率性好等優(yōu)點(diǎn)。因此本文介紹的是OTL功率放大器。

　　什么是OTL電路

　　小功率帶電子開(kāi)關(guān)的分立otl功放電路圖
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　　OTL電路為推挽式無(wú)輸出變壓器功率放大電路。通常采用單電源供電，從兩組串聯(lián)的輸出中點(diǎn)通過(guò)電容耦合輸出信號(hào)。省去輸出變壓器的功率放大電路通常稱為OTL（Output TransformerLess）電路。OTL（Output transformerless ）電路是一種沒(méi)有輸出變壓器的功率放大電路。過(guò)去大功率的功率放大器多采用變壓器耦合方式，以解決阻抗變換問(wèn)題，使電路得到最佳負(fù)載值。

　　省去輸出變壓器的功率放大電路通常稱為OTL（Output TransformerLess）電路。但是，這種電路有體積大、笨重、頻率特性不好等缺點(diǎn)，目前已較少使用，現(xiàn)在主流是BTL電路與OCL電路。OTL電路不再用輸出變壓器，而采用輸出電容與負(fù)載連接的互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路，使電路輕便、適于電路的集成化，只要輸出電容的容量足夠大，電路的頻率特性也能保證，是最基礎(chǔ)的一種功率放大電路。（右圖的電路中有錯(cuò)誤，二極管D1的存在是為了抬高T4基極電壓，從而使T4處于預(yù)導(dǎo)通狀態(tài)，防止交越失真，這樣一個(gè)二極管在實(shí)際電路中往往是不夠的，應(yīng)該在原電路中再串接一個(gè)二極管，或者將二極管換為一個(gè)較大的電阻）。

　　它的特點(diǎn)是：采用互補(bǔ)對(duì)稱電路（NPN、PNP參數(shù)一致，互補(bǔ)對(duì)稱，均為射隨組態(tài)，串聯(lián)，中間兩管子的射極作為輸出），有輸出電容，單電源供電，電路輕便可靠?！皟山M串聯(lián)的輸出中點(diǎn)”可理解為采用互補(bǔ)對(duì)稱電路（NPN、PNP參數(shù)一致，互補(bǔ)對(duì)稱，均為射隨組態(tài)，串聯(lián)，中間兩管子的射極作為輸出）。OTL電路的優(yōu)點(diǎn)是只需要一組電源供電。缺點(diǎn)是需要能把一組電源變成了兩組對(duì)稱正、負(fù)電源的大電容；低頻特性差。

　　OTL功放各級(jí)的作用和電路結(jié)構(gòu)特征

　　由于OTL線路采用直接耦合方式，為了保證電路工作穩(wěn)定，必須采取有效措施抑制零點(diǎn)漂移。為了獲得足夠大的輸出功率驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，故需要有足夠高的電壓放大倍數(shù)。因此性能好的OTL功率放大器應(yīng)有輸入級(jí)、推動(dòng)及和輸出級(jí)等部分組成。

　　1）輸入級(jí)：主要作用是抑制零點(diǎn)漂移，保證電路工作穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)前級(jí)送來(lái)的信號(hào)做低失真，低噪聲放大。為此，采用帶恒流源的，有復(fù)合管組成的差動(dòng)放大電路，且設(shè)置的靜態(tài)偏置電流較小。

　　2）推動(dòng)級(jí)：主要作用是獲得足夠高的電壓放大倍數(shù)，以及為輸出級(jí)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，為此，可采用帶集電極有源負(fù)載的共射放大電路，其靜態(tài)偏置電流比輸入級(jí)要大。

　　3）輸出級(jí)：主要作用是提供足夠大的信號(hào)輸出功率，可采用由復(fù)合管構(gòu)成的甲乙互補(bǔ)對(duì)稱功放或準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。

　　此外，還應(yīng)該考慮為穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)須設(shè)置直流負(fù)反饋電路，為穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)和改善電路性能須設(shè)置交流負(fù)反饋電路，以及過(guò)流保護(hù)電路等。電路設(shè)計(jì)時(shí)，各級(jí)應(yīng)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在組裝完畢后需進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試，在小型不失真的情況下，使輸出功率最大。動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，要注意消震和接好保險(xiǎn)絲，以防損壞元器件。

　　otl功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)

　?。?）輸出功率要足夠大。功率放大器的基本任務(wù)是放大信號(hào)功率，所以他是主要的技術(shù)指標(biāo)也就是保證向負(fù)載輸出足夠大的信號(hào)功率。為此，要求晶體管必須提供盡可能大的電壓和電流，它經(jīng)常要在接近管子的極限狀態(tài)下工作。這樣，在設(shè)計(jì)功率放大器時(shí)，首先要根據(jù)輸出功率的大小，選擇合適的晶體管，以保證在大功率下管子能正常工作。

　?。?）效率要高。功率放大器實(shí)質(zhì)上是把小輸入信號(hào)放大成大功率輸出信號(hào)，這是一個(gè)將電源電能轉(zhuǎn)換為信號(hào)能量，輸送給負(fù)載的過(guò)程。因此在電路中，存在一個(gè)轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題。如果能把電源供給的直流輸出功率較多的變成交流輸出功率則電路的輸出效率就高。反之，電路效率就低。

　　（3）非線性失真小。功率放大器的晶體管工作在大信號(hào)放大狀態(tài)，管子輸入和輸出特性曲線都存在著非線性，不可避免的會(huì)產(chǎn)生非線性失真。應(yīng)當(dāng)正確的選擇管子的靜態(tài)工作點(diǎn)和集電極等效負(fù)載電阻。另外根據(jù)輸出功率的大小，適當(dāng)選擇激勵(lì)極的內(nèi)阻Rs（輸出電阻），也可減少非線性失真。

　　otl功率放大器設(shè)計(jì)方案圖

　　原理分析：

　　當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周期時(shí)，T3導(dǎo)通，T2截止，于是T3以射級(jí)輸出的形式將信號(hào)傳遞給負(fù)載，同時(shí)向C0充電，因?yàn)镃0電容量大，其上的電壓基本不變，維持在1/2VCC；當(dāng)輸入信號(hào)處在負(fù)半周時(shí)，T2導(dǎo)通，T3截止，已充電的C0充當(dāng)T2的電源，同時(shí)放電T2也以射級(jí)輸出形式將信號(hào)傳輸給負(fù)載，這樣在負(fù)載上得到了完整的輸出波形。