一、otl电路简介
otl电路为推挽式无输出变压器功率放大电路。通常采用单电源供电,从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。省去输出变压器的功率放大电路通常称为otl(outputtransformerless)电路。
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。
二、otl电路的性能指标
1.最大不失真输出功率pom
理想情况下,pom=ucc2/8rl,在实验中可通过测量rl两端的电压有效值,来求得实际的pom=uo2/rl。
2.效率=pom/pe100%pe-直流供给的平均电流idc,从而求得pe=uccidc,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
祥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ui之值。
三、otl电路的特点
otl电路不再用输出变压器,而采用输出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,有输出电容,单电源供电,电路轻便可靠。
四、otl电路的特殊性
1、输出耦合电容c1在该电路中兼作负电源
静态时直流电源给耦合电容充电,由于电路的对称性,在输出信号负半周,下管导通,上管截止,电源与负载断开,电容放电,代替电源提供能量,在负载上得到负半周信号;在输出信号正半周时。上管导通,下管截止,给电容充电,补充负半周损耗的能量,此时负载上得到正半周信号。
2、推动管的偏置电阻兼作负反馈
在0tl电路中,中点电位的稳定十分重要。为了使中点电位能自动稳定,没有把推动管t3的偏置电阻rb接在电源上,而是接在了中点电位k上。这样,此电阻既是推动管的偏置电阻,又是负反馈电阻,较好地稳定了中点电位。
3、引入自举升压电容
当输入信号足够大,正半周峰值时,将使推动管饱和,中点电位趋近于零,输出信号负半周的峰峰值;负半周峰值时,中点电位接近于电源电压,也即输出信号正半周的峰峰值。但根据射极跟随器的工作原理可知,uk=ua-urc-0.7v《p》
所以要增加自举电容和隔离电阻。自举电容c的容量应比较大,使其充放电时间常数远远大于信号周期,保证在整个工作过程中其上的电压始终保持为
uk=1/2vcc
小阻值的隔离电阻将电源电压与a点电位隔离开。当输入信号负半周时,随着t1的导通,中点电位逐步向vcc上升。由于自举电容两端电压不能突变,a点电位便被抬高到比vcc还高的电位,使t1管的基极获得高电压,从而使a点的最高值接近vcc,提高了输出信号正半周的幅度,减小了功率失真。
4、功率和效率问题
在0tl电路中经常要遇到这么几个功率:最大不失真输出功率、电源提供的功率、管子最大消耗功率和电路效率,这几个概念之间既有联系又有区别,需要特别注意。
五、otl电路的工作原理
otl电路otl电路为推挽式无输出变压器功率放大电路。通常采用单电源供电,从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。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,现在主流是btl电路与ocl电路。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,是最基础的一种功率放大电路。(右图的电路中有错误,二极管d1的存在是为了抬高t4基极电压,从而使t4处于预导通状态,防止交越失真,这样一个二极管在实际电路中往往是不够的,应该在原电路中再串接一个二极管,或者将二极管换为一个较大的电阻)。
如图所示为otl低频功率放大器。其中由晶体三极管t1组成推动级,t2、t3是一对参数对称的npn和pnp型晶体三极管,他们组成互补推挽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的一部分流经电位器rw2及二极管d,给t2、t3提供偏压。调节rw2,可以使t2、t3得到适合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ua=1/2ucc,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。
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。
六、otl电路典型分析
下图是典形的otl电路,其工作点的调整有2点:
1.中点电位(c点电位)为ec/2.第二,bg2和bg3提供一定的正向偏置电压.
首先调整c点电压vc,图3中的r3,r4,r5是bg1的集电极,其中r3和c2组成自举电路,r5则是为了给bg2,bg3提供偏压的.为了避免调整vc时因r5数值不合适而造成bg2,bg3的集电极电流过大,可将r5短接,r1,r2是bg1的偏流电阻,调整r1使vc=ec/2
2.接着调整bg2,bg3的工作电流,从图3中可看出,bg2,bg3的发射极电压由r5两端的电压所确定,即va-b=vbe1+vbe2,所以只要调整r5的大小就能达到调整bg2,bg3工作电流的目的.实际调整时因r5数值很小,可用一个100欧的电位器代替,将电流表串联到bg2的集电极与ec之间,一边调节电位器,一边观察电流表的指示,使电流指示为5--10毫安即可。
需要说明,vc及bg2,bg3电流在调整时,会相互影响,vc调好后再调ic2,ic3时,vc又要变化,因此还要再调r1使vc再回到ec/2值.而调整r1时,又使ic2,ic3变化,所以需要反复调整几次才行。
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