OTL功率放大器--模拟电路及晶闸管应用

一．实验目的
1．进一步理解OTL功率放大器的工作原理。
2．学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。

图14—1
二．实验原理
图14—1所示为OTL低频功率放大电路。其中V₁为推动级(也称前置放大级)，V₂、V₃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。V₁工作于甲状态，它的集电极电流I_C1由电位器R_P1进行调节。I_C1的一部分流经电位器R_P2和D，给V₂、V₃提供偏压。静态时要求输出端中点A的电位V_A=U_CC/2，可以通过调节R_P1来实现，由于R_P1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u_i时，经V₁放大、倒相后同时作用于V₂、V₃的基极，u_i的负半周使V₂管导通(V₃管截止)，有电流通过负载R_L，同时向电容C_o充电，在u_i的正半周，V₃导通(V₂管截止)，则已充好电的电容器C_o起着电源的作用，通过负载R_L放电，这样在R_L上就得到完整的正弦波。
C₂和R构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。
ＯTL电路的主要性能指标：
1．最大不失真输出功率P_om
理想情况下，

，在实验中可通过测量R_L两端的电压有效值，来求得实际的P_OM。

2．效率

P_E—直流电源供给的平均功率。
理想情况下，h_max=78.5%。在实验中，可测量电源供给的平均电流I_dc，从而求得P_E=U_CC·I_dc，负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。
3．频率响应：详见实验二有关部分内容。
4．输入灵敏度：输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号U_i之值。
三．实验设备及器件
1．数字频率计；　 2．信号源(下组件) ；
3．示波器（自备）；　　　　　 4．交流毫伏表；
5．直流电压表、毫安表；　　
6．功率放大器模块。
四．实验内容
在整个测试过程中，电路不应有自激现象。
1．静态工作点的测试
按图14—1连接实验电路， RP置中间位置。接通＋5V电源，观察毫安表指示，同时用手触摸输出级管子，若电流过大，或管子温升显著，应立即断开电源检查原因(电路自激，或输出管性能不好等)。如无异常现象，可开始调试。
(1)调节输出端中点电位V_A
调节电位器RP₁，用数字直流电压表测量A点电位，使

(2) 调整输出级静态电流及测试各级静态工作点
使输入V₂、V₃管的I_C2=I_C3=5～10mA。电流过大，会使效率降低，所以一般以5～10mA左右为宜。由于毫安表是串在电源进线中，因此测得的是整个放大器的电流。但一般V₁的集电极电流I_C1较小，从而可以把测得的总电流近似当作末级的静态电流，则可从总流中减去I_C1之值。
输出级电流调好以后，测量各级静态工作点，记入表14—1中。
表14—1 I_C2=I_C3= mA U_A=2.5V

	V₁	V₂	V₃
U_B(V)
U_C(V)
U_E(V)

2．最大输出功率P_Om和效率h的测试
(1)测量P_om
输入端接f=1KH_Z的正弦信号u_i，输出端用示波器观察输出电压u_o波形。逐渐增大u_i，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载R_L上的电压U_Om，则

(2)测量效率h
当输出电压为最大不失真输出时，读出数字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I_dc(有一定误差)，由此可近似求得P_E=U_CC·I_dc，再根据上面测得的P_Om，则可求出

3．输入灵敏度测试
根据输入灵敏度的定义，只要测出输出功率P_O=P_Om时的输入电压值U_i即可。
4．频率响应的测试
测试方法同实验二。记入表14—2中。
表14—2 U_i= mV

f_Lf_of_H
f (H_Z)						1000
U_o(V)
A_v

在测试时，为保证电路的安全，应在较低电压下进行，通常取输入信号为输入灵敏度的50%。在整个测试过程中，应保持U_i为恒定值，且输出波形不得失真。
5．研究自举电路的作用
(1)测量有自举电路，且P_O=P_omax时的电压增益　

(2)将C₂开路，R短路(无自举，可从模板的背面自行搭建)，再测量P_O=P_Omax的A_v。
用示波器观察(1)、(2)两种情况下的输出电压波形，并将以上两项测量结果进行比较，分析研究自举电路的作用。
6．噪声电压的测试
测量时将输入端短路(u_i=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U_N，本电路若U_N<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。
五．实验报告
1．整理实验数据，计算静态工作点、最大不失真输出功率P_om，效率h等，并与理论值进行比较。画频率响应曲线。
2．分析自举电路的作用。

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