功放文集中功率otl功放电路探究.doc
上传者：allap
2022-07-14 07:17:18上传
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音频功率放大器文集（2）
——中功率音频放大器探究
上一讲介绍的音频个功率放大器输出功率非常小，只有几百毫瓦，在实际运用中往往需要十几瓦，几十瓦甚至于上百瓦的功率，因此，这一讲我们来谈谈中功率音频功率放大器。
在OTL和OCL电路中，要求NPN与PNP两只互补管的特性一致，一般小功率异型管容易配对，但大功率的异型管配对就比较困难。若要求较大功率输出时就必须采用复合管，即用两只或两只以上的晶体管适当地连接起来，等效成一只晶体管使用，如图1所示。
电流“一进两出”
电流“两进一出”
图1 两只晶体管组合复合管的4种结构
复合管的组成原则是：第一，必须保证两只晶体管各极电流按正确方向流动；第二，复合管的管型取决于与第一个晶体管的管型。这样，就可以用一对性能相同的异型管小功率管与一对性能相同的同型管组合，得到性能一致的大功率异型管。复合管的电流放大系数为两只管子的电流放大系数之积，即=。
如图2所示为输出级采用复合管的大功率OTL功放电路，其中VT2与VT4组合等效为NPN型，VT3与VT5组合等效为PNP型。
图2 中功率音频功放电路原理图
图3 9012或9013封装及引脚 图4 TIP41或TIP42封装及引脚
静态时，首先调节RP1使Q点电压约为电源电压的一半，即。然后，调节RP2使A、B两点间的电压≈1.8V（用数字万用表2V挡），抵消了VT2～VT4发射结压降之和，消除交越失真。继续增大RP2，增大，VT4、VT5电流随之增大，并出现发热现象。一般来说，为了防止VT4、VT5工作时过热，除了要给它们加装散热器之外，静态电流也尽量设置小一些，最好不要超过50mA——实际工程中是这样处理的：调节RP2时，用数字万用表200mV挡测量（或）的两端电压，根据电压的大小与（或）的比值，估算VT4、VT5的电流。
RP2与VD组成的消除交越失真电路起“电平转移”的作用，A点比B点高3个发射结压降，R4经“电平转移电
路”接VT1集电极，为VT1的交流负载电阻，取值不宜过大也不宜过小：过大，则VT1的静态电流偏小；过小，则VT1的电压放大倍数偏小。
电阻、与功放管发射结并联，静态时，它们两端约为一个PN结压降（读者可以计算出流经R6、R7的电流）。又、分别串联在VT2、VT3发射极，故、是用来设置VT2、VT3的静态电流。另外，需要指出的是，并联于VT1的B、C极之间的电容作补偿之用，防止高频自激。
电路中，有关元器件参数选择的依据，涉及的理论分析和实际计算比较多，有兴趣的读者可参阅下文。
1．激励放大级
激励放大级由VT1、RP1、R1、RE1、RE2和CE组成。从图中可以看出VT1及周围元件组成基极分压稳定工作点电路，当及以上时，VT1基极电压由RP1与R1分压决定；RE1、RE2是发射极电阻，用于直流负反馈稳定工作点；RE2被CE旁路，仅有直流反馈，而RE1具有交、直流双重负反馈。C3虽然也属于激励放大级元件，但容量很小，用于高频补偿，一般分析时不作考虑。
（1）R1参数的选择
根据经验，激励放大级静态电流只需要几个毫安，发射极总电阻为470Ω～1.2kΩ，现取=100Ω、=820Ω。
假设=2mA，则VT1发射极电压为
V
默认晶体管发射结压降为0.6V，则时VT1基极电压为
V
假设VT1的电流放大系数100，则
=20μA
若要求，即μA=100μA。由于，则有
kΩ
现在，选择20kΩ更加能满足，故原理图中给定R1=20kΩ。
提示：IC1=2mA并不是必选数值，选1.5m～3mA亦可，但最好不要超过5mA。
（2）RP1参数的选择
RP1需根据电源的具体电压而定，假设电源电压=30V，则=15V。
由于前面已经根据假设的条件计算出V。忽略VT1基极电流不计（这就是前面要求的原因）则有，根据电阻串联分压定理，可得
整理上式，代入有关参数的，得
102 kΩ
原理图中给定=120K，确切取值可以通过实际调试得到。
（3）C1参数的选择
输入耦合电容参数的选择，主要考虑它对音频下限频率的阻抗。根据电容容抗公式可知，电
——中功率音频放大器探究
上一讲介绍的音频个功率放大器输出功率非常小，只有几百毫瓦，在实际运用中往往需要十几瓦，几十瓦甚至于上百瓦的功率，因此，这一讲我们来谈谈中功率音频功率放大器。
在OTL和OCL电路中，要求NPN与PNP两只互补管的特性一致，一般小功率异型管容易配对，但大功率的异型管配对就比较困难。若要求较大功率输出时就必须采用复合管，即用两只或两只以上的晶体管适当地连接起来，等效成一只晶体管使用，如图1所示。
电流“一进两出”
电流“两进一出”
图1 两只晶体管组合复合管的4种结构
复合管的组成原则是：第一，必须保证两只晶体管各极电流按正确方向流动；第二，复合管的管型取决于与第一个晶体管的管型。这样，就可以用一对性能相同的异型管小功率管与一对性能相同的同型管组合，得到性能一致的大功率异型管。复合管的电流放大系数为两只管子的电流放大系数之积，即=。
如图2所示为输出级采用复合管的大功率OTL功放电路，其中VT2与VT4组合等效为NPN型，VT3与VT5组合等效为PNP型。
图2 中功率音频功放电路原理图
图3 9012或9013封装及引脚 图4 TIP41或TIP42封装及引脚
静态时，首先调节RP1使Q点电压约为电源电压的一半，即。然后，调节RP2使A、B两点间的电压≈1.8V（用数字万用表2V挡），抵消了VT2～VT4发射结压降之和，消除交越失真。继续增大RP2，增大，VT4、VT5电流随之增大，并出现发热现象。一般来说，为了防止VT4、VT5工作时过热，除了要给它们加装散热器之外，静态电流也尽量设置小一些，最好不要超过50mA——实际工程中是这样处理的：调节RP2时，用数字万用表200mV挡测量（或）的两端电压，根据电压的大小与（或）的比值，估算VT4、VT5的电流。
RP2与VD组成的消除交越失真电路起“电平转移”的作用，A点比B点高3个发射结压降，R4经“电平转移电
路”接VT1集电极，为VT1的交流负载电阻，取值不宜过大也不宜过小：过大，则VT1的静态电流偏小；过小，则VT1的电压放大倍数偏小。
电阻、与功放管发射结并联，静态时，它们两端约为一个PN结压降（读者可以计算出流经R6、R7的电流）。又、分别串联在VT2、VT3发射极，故、是用来设置VT2、VT3的静态电流。另外，需要指出的是，并联于VT1的B、C极之间的电容作补偿之用，防止高频自激。
电路中，有关元器件参数选择的依据，涉及的理论分析和实际计算比较多，有兴趣的读者可参阅下文。
1．激励放大级
激励放大级由VT1、RP1、R1、RE1、RE2和CE组成。从图中可以看出VT1及周围元件组成基极分压稳定工作点电路，当及以上时，VT1基极电压由RP1与R1分压决定；RE1、RE2是发射极电阻，用于直流负反馈稳定工作点；RE2被CE旁路，仅有直流反馈，而RE1具有交、直流双重负反馈。C3虽然也属于激励放大级元件，但容量很小，用于高频补偿，一般分析时不作考虑。
（1）R1参数的选择
根据经验，激励放大级静态电流只需要几个毫安，发射极总电阻为470Ω～1.2kΩ，现取=100Ω、=820Ω。
假设=2mA，则VT1发射极电压为
V
默认晶体管发射结压降为0.6V，则时VT1基极电压为
V
假设VT1的电流放大系数100，则
=20μA
若要求，即μA=100μA。由于，则有
kΩ
现在，选择20kΩ更加能满足，故原理图中给定R1=20kΩ。
提示：IC1=2mA并不是必选数值，选1.5m～3mA亦可，但最好不要超过5mA。
（2）RP1参数的选择
RP1需根据电源的具体电压而定，假设电源电压=30V，则=15V。
由于前面已经根据假设的条件计算出V。忽略VT1基极电流不计（这就是前面要求的原因）则有，根据电阻串联分压定理，可得
整理上式，代入有关参数的，得
102 kΩ
原理图中给定=120K，确切取值可以通过实际调试得到。
（3）C1参数的选择
输入耦合电容参数的选择，主要考虑它对音频下限频率的阻抗。根据电容容抗公式可知，电
功放文集中功率otl功放电路探究
