OTL功率放大器实验报告.docx

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OTL功率放大器实验报告

课程设计

课程名称

模拟电子技术

题目名称

功率放大器

专业班级

12网络工程本2

学生姓名

郭能

学号

51202032019

指导教师

孙艳孙长伟

二○一三年十二月二十三日

引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2）

一、设计任务与要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

（2）

1.1设计任务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2）

1.2设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2）

二、方案设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（3）

三、总原理图及元器件清单⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（4）

四、电路仿真与调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（6）

五、性能测试与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（7）

六、总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（8）

8）

七、参考文献

OTL功率放大器

引言：

OTL（Outputtransformerless）电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。

过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。

但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。

OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。

它的特点是：

采用互补对称电路（NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出），有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。

两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路（NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出）。

1：

设计任务与要求

1.1设计任务：

1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

3．掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和性能指标测试方法。

4.通过一个OTL功率放大器的设计、安装和调试，进一步加深对互补对称功率放大电路的理解，增强实际动手能力。

1.2设计要求：

1.设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标的要求，合理选用元器件。

2.广泛查阅相关的资料，不懂的地方积极向老师同学请教，讨论。

认真独立的完成课题的设计。

3.按时完成课程设计并提交设计报告。

2：

方案设计

要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功率放大器。

其中，二极管T1构成前置放大级，对输入信号进行倒相放大，二极管T2，T3的参数一致，互补对称，且均为共集电极接法，保证了输出电阻低，负载能力强的优点，作用是对输入的信号进行功率放大。

在明确了电路接线的基础上，在电路板上进行仿真模拟，并按照课本上相关的知识对该功放的主要参数计算。

电路在12V的直流电压下工作，在负载为8Ω的情况下保证了P≥2W，失真度γ≤3%，电路中还引入了交直流电压并联负反馈（由原理图中Rw1的一端接在A点引起）从而稳定了放大器的静态工作点，也改善了非线性失真。

电容C1C2为电源滤波电容，用以防止电源引线太长时造成的放大器的低频自激现象发生。

在元件的选取方面，由于互补对称的两个三极管工作在共集电极的状态下，其电压增益接近且略小于1，功率增益主要靠它的电流增益来保证，所以电流放大系数β的选择很重要，一般要求要选的β值大一些，这样会使的两互补对称管的配对性好一些，功率增益提高一些，失真度减少一些。

其中由晶体三极管T1组成推动级（也称前置放大级），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。

由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。

T1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。

IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D，给T2、T3提供偏压。

调节RW，2可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。

静态时要求输出端中点A的电位等于Ucc的一半，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，ui的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL，同时向电容C0充电，在ui的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。

3：

OTL放大器的总原理图

OTL音频放大器

器件清单

元件序号

型号或主

要参数

数量

元件序号

型号或主

要参数

数量

Rw1

10Ω

1

C。

1000uF

1

Rw2

1Ω

1

C1

10uF

1

RB1

3.3Ω

1

C2

100uF

1

RB2

2.4Ω

1

D1

IN4007

1

Rc1

680Ω

1

T1

3DG6

1

RE1

100Ω

1

T2

3CG12

1

RL

8Ω

1

T3

3DG12

1

R

510Ω

1

其他实验及测试设备

+12V直流电源直流电压表直流毫安表函数信号发生器

双踪示波器交流毫伏表频率计

4：

电路仿真与测试

5：

性能测试与分析

5.1波形测试

1测试直流稳压电源示波器波形：

观察示波器的波形可知到该电源是否在工作范围内。

2测试OTL音频功率放大器的输出波形按总原理图接好电路，在交流信号输入端用信号发生器接入1KHz10mV的电压源，用示波器观察RL两端的波形，并和输入的波形进行对比，观察波形有没有失真，输入信号是否确实被不失真放大了。

5.2主要参数的测试与计算

1．测量Pom

输入端接f＝1KHz的正弦信号ui，输出端用示波器观察输出电压u0波形。

逐渐增大ui，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载RL上的电压有效值U0，即可求出Pom=u0·u0/RL

2．测量η

当输出电压为最大不失真输出时，读出直流毫安表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均电流IdC（有一定误差），由此可近似求得PE＝UCCIdc，再根据上面测得的P0m，即可求出。

η=Pom/PI

3．输入灵敏度测试

输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号Ui之值。

根据输入灵敏度的定义，只要测出输出功率P0＝P0m时的输入电压值Ui即可。

6、噪声电压的测试

测量时将输入端短路（ui＝0），观察输出噪声波形，并用交流毫伏表测量输出电压，即为噪声电压UN，本电路若UN<15mV，即满足要求。

7、试听

输入信号改为录音机输出，输出端接试听音箱及示波器。

开机试听，并观察语言和音乐信号的输出波形六：

总结与体会

通过这次对OTL音频功率放大器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于OTL音频功率放大器的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真成功之后才实际接线的。

但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为在实际接线中有着各种各样的条件制约。

但也有些电路在仿真中无法成功，而在实际中因为芯片本身的特性而成功的。

所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

在为期一周的课程设计中我深深的感觉到自己专业知识的匮乏，对一些工作感到无从下手，茫然不知所措，这时才真正领悟到学无止境的含义，千里之行，始于足下。

这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

这次课程设计终于顺利完成了，虽然在设计中遇到了很多问题，但是都被我们一一克服。

同时，这次课程设计中让我深有体会的是，我明白了理论知识和实践不能混为一谈，要想具备纯熟的动手技能，理论知识是必不可少的，反过来，具备了理论知识并不等价于你就能顺理成章，独立的完成一次课题设计。

所以说，平时对专业理论知识不可以死记硬背，要学以致用，在牢固的理论知识的基础上，提高自己实践动手分析问题，解决问题的能力。

七：

参考文献

《模拟电子技术》（第三版）高等教育出版社胡宴如主编谭海曙.模拟电子技术实验教程.北京大学出版社,2008