功放文集(1)-小功率OTL功放电路探究

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1、音频功率放大器文集（1）——小功率音频放大器探究1、什么叫音频功率放大器？图1是笔者2007年设计的简易助听器，供技工学校电子专业（2年）实习教学使用；图2是专业成品助听器。图1助听器图2专业助听器图3是笔者2009年设计的分立元件+集成电路的功率放大器，供电了专业（3年）实习教学使用;图4是专业Hi・Fi音响。图320W单声道功放图4Hi・Fi音响无论其外形结构如何变化，内部电路如何多种多样，从电路的基本工作原理上归类，它们都属于音频功率放大器，简称功放。这些电路主要由电压放大和电流放大两部分电

2、路组成，如图5所图52、小功率音频功率放大电路追根溯源大家知道，用品体管组成放大器时，根据公共端（电路中各点电位的参考点）的不同，可冇三种连接方法，即共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。也称共XX电路为共XX放人器，应用最广的是共射极放大器。共射电路既能放大电流乂能放大电压，输入电阻居中，输出电阻较大，频带较窄，常作为低频电压放大器的单元电路，如图6所示。共集电路只冇电流放大，没冇电压放大，具冇电压跟随的特点，故称为电压跟随器（或射随器）；由于其输入电阻最大、输出电阻最小，因此常用于输出级，在

3、功率放大电路中常采用这种电路，如图7所示。共基极电路只冇电压放人，没冇电流放大，输入电阻最小，输出电阻居屮；因为频率特性较好，常用于高频系统的宽频放大电路，如无线通讯领域。RcCiC211Tir°+UgkVTRc+Cc二如图7所示，采用两个导电特性相反的管子，比如NPN和PNP管，使它们都工作在乙类放大状态，一个在正半周工作，另一个在负半周工作，两个半周波形叠加，在负载上得到完整的输出波形。由于两只功放管工作特性对称，交替工作互补对方不足，故称互补对称功率放大电路。这种电路输出电阻较小，可以很好地

4、与低阻抗负载匹配。设计时要求两只晶体管的特性基本一致，发射结均为电压零偏置。2.功率放大电路的演变早期，人们想到把共射电路与共集电路组合，前者负责放大电压，后者负责放大电流。具体方法如下：把图6的负载心去掉，接图7电路的输入端，再把两个放大器的电源与地线合并，就得到最原始的功率放大器，如图8所示。静态时，激励放大级（VT）应给两个功放管（VT］、VT2）适当的静态偏置电压，由于它们的参数一致，所以两只功放管b、e极电位均为电源电压的一半，即（7CC/2O在输入均的负半周信号且幅值合适时，经VT电压

5、放大并反相后，则VT】导通，VT?截止，功率管的电流流通路径为+［/ccTVT

6、TC2T0tGND。在输入色的正半周，经VT电压放大并反相后，则VT］截止，VT?导通，功率管的电流流通路径为GND-位TC2TVT2。两只晶体管轮流导通、交替工作,这样负载上就得到放大的全周期波形。为了让VT?工作时电容两端电压基本维持不变，电容的容量要选得足够大——正半波起“隔直通交”作用，负半波充当电源，给扬声器提供能量。虽然图8所小电路能够工作，但由于VT1、VT2基极连在一起，必然存在交越失真，如实测的交越失

7、真波形，如图9所示。提示；交越失真是非线性失真，在咅响系统中尽力避免出现。□Trig'dMPos:0.000sCH21.00VM250ju$7-Jun-1211:18带宽限制思200MHz』伏/格粗调探头10XVoltage反相CH2I0.00V1.00403kHz图9输出对管基极连在一起出现交越火真为了解决交越失真，可以把VT的c极与电阻尺•断开，在它们之间插入两个串联的二极管（比如1N4148）,且二极管位于VT1、VT2基极之间，如此，即可以抵消两只晶体管的发射结死区电压，电路如图10所示。

8、图10在互补对管基极Z间插入2只二极管，消除交越失真虽然图1（）所示电路能够消除交越失真，但当环境温度变化时，激励放大级VT集电极电流会有发生变化，经尺变换后影响输出级的静态工作电压。一般来说，静态时输出端的电压最好约为电源电压的一半（捉示：需耍根据电源电压的大小和VT放大倍数合理选择心、仇2调试实现）。VT1饱和导通（VT2截止）时，输出电压接近于电源,VT2饱和导通（VT1截止）时，输出电压接近于零，输出电压的正负半波对称。若静态电压偏离屮点电压，将会出现半波捉前削顶失真现彖。为了防止静态工作

9、电压随温度变化而偏离中点，可将激励放大级的供电改接到输出端，如图11所示。图11改接激励放大级的供电方式，稳定静态工作点改造后的电路将会有如下的直流负反馈口动调整趋势:TT—>1（、T—>Ucl-»U0l—>经.Rbi,/?胪分压—>UbI~IcI~》Uc图11所示已经是一个比较不错的电路了。然而，理论分析和实际测试发现，空载时正负半波对称，但负载时正半波却提前削波失真了，如图12所示。T『ig'dMPos:20.00x1$输入波形图12负载时正半波提前削波失真探头10XVolta