一、OTL電路簡介
OTL電路為推挽式無輸出變壓器功率放大電路。通常采用單電源供電,從兩組串聯的輸出中點通過電容耦合輸出信號。省去輸出變壓器的功率放大電路通常稱為OTL(OutputTransformerLess)電路。
OTL(Outputtransformerless)電路是一種沒有輸出變壓器的功率放大電路。過去大功率的功率放大器多采用變壓器耦合方式,以解決阻抗變換問題,使電路得到最佳負載值。
二、OTL電路的性能指標
1.最大不失真輸出功率Pom
理想情況下,Pom=UCC2/8RL,在實驗中可通過測量RL兩端的電壓有效值,來求得實際的POM=UO2/RL。
2.效率=POM/PE100%PE-直流供給的平均電流Idc,從而求得PE=UCCIdc,負載上的交流功率已用上述方法求出,因而也就可以計算實際效率了。
3.頻率響應
祥見實驗二有關部分內容
4.輸入靈敏度
輸入靈敏度是指輸出最大不失真功率時,輸入信號Ui之值。
三、OTL電路的特點
OTL電路不再用輸出變壓器,而采用輸出與負載連接的互補對稱功率放大電路,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,是目前常見的一種功率放大電路。
它的特點是:采用互補對稱電路,有輸出電容,單電源供電,電路輕便可靠。
四、OTL電路的特殊性
1、輸出耦合電容C1在該電路中兼作負電源
靜態時直流電源給耦合電容充電,由于電路的對稱性,在輸出信號負半周,下管導通,上管截止,電源與負載斷開,電容放電,代替電源提供能量,在負載上得到負半周信號;在輸出信號正半周時。上管導通,下管截止,給電容充電,補充負半周損耗的能量,此時負載上得到正半周信號。
2、推動管的偏置電阻兼作負反饋
在0TL電路中,中點電位的穩定十分重要。為了使中點電位能自動穩定,沒有把推動管T3的偏置電阻Rb接在電源上,而是接在了中點電位K上。這樣,此電阻既是推動管的偏置電阻,又是負反饋電阻,較好地穩定了中點電位。
3、引入自舉升壓電容
當輸入信號足夠大,正半周峰值時,將使推動管飽和,中點電位趨近于零,輸出信號負半周的峰峰值;負半周峰值時,中點電位接近于電源電壓,也即輸出信號正半周的峰峰值。但根據射極跟隨器的工作原理可知,Uk=UA-URC-0.7V《p》
所以要增加自舉電容和隔離電阻。自舉電容C的容量應比較大,使其充放電時間常數遠遠大于信號周期,保證在整個工作過程中其上的電壓始終保持為
Uk=1/2Vcc
小阻值的隔離電阻將電源電壓與A點電位隔離開。當輸入信號負半周時,隨著T1的導通,中點電位逐步向VCC上升。由于自舉電容兩端電壓不能突變,A點電位便被抬高到比VCC還高的電位,使T1管的基極獲得高電壓,從而使A點的最高值接近VCC,提高了輸出信號正半周的幅度,減小了功率失真。
4、功率和效率問題
在0TL電路中經常要遇到這么幾個功率:最大不失真輸出功率、電源提供的功率、管子最大消耗功率和電路效率,這幾個概念之間既有聯系又有區別,需要特別注意。
五、OTL電路的工作原理
OTL電路OTL電路為推挽式無輸出變壓器功率放大電路。通常采用單電源供電,從兩組串聯的輸出中點通過電容耦合輸出信號。OTL(Outputtransformerless)電路是一種沒有輸出變壓器的功率放大電路。過去大功率的功率放大器多采用變壓器耦合方式,以解決阻抗變換問題,使電路得到最佳負載值。但是,這種電路有體積大、笨重、頻率特性不好等缺點,目前已較少使用,現在主流是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載連接的互補對稱功率放大電路,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,是最基礎的一種功率放大電路。(右圖的電路中有錯誤,二極管D1的存在是為了抬高T4基極電壓,從而使T4處于預導通狀態,防止交越失真,這樣一個二極管在實際電路中往往是不夠的,應該在原電路中再串接一個二極管,或者將二極管換為一個較大的電阻)。
如圖所示為OTL低頻功率放大器。其中由晶體三極管T1組成推動級,T2、T3是一對參數對稱的NPN和PNP型晶體三極管,他們組成互補推挽OTL功放電路。由于每一個管子都接成射極輸出器形式,因此具有輸出電阻低,負載能力強等優點,適合于作功率輸出級。T1管工作于甲類狀態,它的集電極電流Ic1的一部分流經電位器RW2及二極管D,給T2、T3提供偏壓。調節RW2,可以使T2、T3得到適合的靜態電流而工作于甲、乙類狀態,以克服交越失真。靜態時要求輸出端中點A的電位UA=1/2UCC,可以通過調節RW1來實現,又由于RW1的一端接在A點,因此在電路中引入直流電壓并聯負反饋,一方面能夠穩定放大器的靜態工作點,同時也改善了非線性失真。
當輸入正弦交流信號Ui時,經T1放大、倒相后同時作用于T2、T3的基極,Ui的負半周使T2管導通(T3管截止),有電流通過負載RL,同時向電容C0充電,在Ui的正半周,T3導通(T2截止),則已充好的電容器C0起著電源的作用,通過負載RL放電,這樣在RL上就得到完整的正弦波。
C2和R構成自舉電路,用于提高輸出電壓正半周的幅度,以得到大的動態范圍。
六、OTL電路典型分析
下圖是典形的OTL電路,其工作點的調整有2點:
1.中點電位(C點電位)為EC/2.第二,BG2和BG3提供一定的正向偏置電壓.
首先調整C點電壓VC,圖3中的R3,R4,R5是BG1的集電極,其中R3和C2組成自舉電路,R5則是為了給BG2,BG3提供偏壓的.為了避免調整VC時因R5數值不合適而造成BG2,BG3的集電極電流過大,可將R5短接,R1,R2是BG1的偏流電阻,調整R1使VC=EC/2
2.接著調整BG2,BG3的工作電流,從圖3中可看出,BG2,BG3的發射極電壓由R5兩端的電壓所確定,即VA-B=VBE1+VBE2,所以只要調整R5的大小就能達到調整BG2,BG3工作電流的目的.實際調整時因R5數值很小,可用一個100歐的電位器代替,將電流表串聯到BG2的集電極與EC之間,一邊調節電位器,一邊觀察電流表的指示,使電流指示為5--10毫安即可。
需要說明,VC及BG2,BG3電流在調整時,會相互影響,VC調好后再調IC2,IC3時,VC又要變化,因此還要再調R1使VC再回到EC/2值.而調整R1時,又使IC2,IC3變化,所以需要反復調整幾次才行。
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