互補對稱式OTL功放電路
一、實訓目的
(1)熟練掌握常用儀器的使用。
(2)熟練掌握二極管、三極管、電阻、電容、電位器等器件的測試判斷以及參數的查閱與
運用。
(3)通過OTL功放電路的制作,熟悉OTL功放的工作原理,掌握電子產品的制作和調試
方法,提高實踐動手能力,培養工程實踐觀念。
二、實訓功放的電原理圖
音頻功率放大器是音響系統中不可缺少的重要部分,其主要任務是將音頻信號放大到
足以推動外接負載,如揚聲器、音響等。功率放大器的主要要求是獲得不失真或較小失真
的輸出功率,討論的主要指標是輸出功率、電源提供的功率。由于要求輸出功率大,因此
電源消耗的功率也大,就存在效益指標的問題。由于功率放大器工作于大信號,使晶體管
工作于非線性區,因此非線性失真、晶體管功耗、散熱、直流電源功率的轉換效率等都是
功放中的特殊問題。
圖示是互補對稱式OTL功放電原理圖。它具有非線性失真小,頻率響應寬,電路性能
指標較高等優點,是目前OTL電路在各種高保真放大器應用電路中較為廣泛采用的電路之
一。
工作原理:
Q1 是前置放大管,采用NPN 型硅管,溫度穩定性較好。要降低噪聲,就要從前級做
起,否則,噪聲會經后級放大,變得很明顯。這里最主要是要避免從基極引入噪聲。本電
路中,Q1 的基極偏置電源由D1、D2 穩壓得到,進一步提高了穩定性。發射極電阻R4 的
阻值很小,對穩定靜態工作點的作用不大,其主要起交流負反饋作用。
Q2是激勵放大管,它給功放級足夠的推動信號,輸入信號經Q1、Q2兩級放大后,具
備了驅動Q3、Q4(輸出級)的能力。R9、W2、R10是Q2的偏置電阻,R6、R7、D3、D4
是Q2的集電極負載電阻。
Q3、Q4 是末級互補輸出對管,該管主要是為了給喇叭提供足夠大的驅動電流,Q3、
Q4的放大倍數應盡可能一致,這樣才可以保證輸出信號的正負半周信號對稱,讓失真更小。
互補對管的意思是指一個管是npn型,一個管是pnp型。
D3和D4、R6 和R7、Q2的CE 極三部分共同組成Q3、Q4的偏置電路,保證Q3、Q4
在無信號時輸出中點電壓。D3 和D4 的作用就是保證給Q3、Q4 基極提供一個相對穩定的
1.2V左右的電壓, D3 和D4千萬不能開路,否則Q3、Q4會有很大的基極電流,導致Q3、
Q4的集電極電流劇增,立即發熱燒壞。但是,D3和D4的分壓也不能太低,否則,在小信
號時會聽出明顯的截止失直(和交越失真相同)。注意:這種失真只在小信號時才有明顯的
反應。在高檔功放電路中,D3和D4會用其它元件代替,同時還會引入溫度補償。
C8 是自舉電容。當信號正半周時,Q3基極電壓上升,由于R6、R7 兩端的電壓變小,
不能給Q3提供足夠大的基極電流,電流輸出能力急劇下降,造成信號頂部失真(這種失真
只會在大信號時才會發生。)由于自舉電容的出現,Q3 發射極電壓升高時會將C8 的正極電
位舉高,高于電源電壓,這就可以通過R7 給Q3提供較大的基極電流。
C3、C12、C6 是電源低頻濾波電容,主要作用是濾除電源交流聲,同時給交流信號提
供電流回路,容量應該取得比較大,這樣才有較好的效果!
C11 是電源高頻濾波電容,主要作用是濾除高頻雜音,同時也可以給高頻交流信號提供
電流回路,讓高音效果改善。該電容建議選擇滌綸電容或者金屬膜電容,容量在473-474
之間,要求不高時,也可以用陶瓷電容代替。
C9 是輸出耦合電容。有音頻信號輸入時,Q3、Q4的發射極電壓會大幅度變化的信號,
這個信號中有一個直流分壓存在,不能直接加到喇叭上,必須經過一個隔直流通交流的電
容隔開。注意:電解電容都是有極性的,正極接在高電壓的那端。
R8 和C10 組成輸出高頻補償電路。R8 取值應在1-10 之間,不能太小,否則,相當于
高頻對地短路了;也不能太大,否則,C9 就起不到應有的作用。
C10是輸出高頻補償電容。對于高頻信號來說,喇叭的等效阻抗要比低頻高得多,同時
高頻信號更容易通過分布電容向四處傳輸,這很可能讓電路產生高頻信號正反饋,產生高
頻振蕩或者寄生振蕩,從而影響音質。因此,C10可以讓電路在高頻時的輸出阻抗也得以降
低,防止信號非正常的反饋,使整個電路進入平衡穩定的工作狀態。實際上應用中,該電
容對音質影響較大,特別是在一些高檔功放中(含集成電路功放),有的電路中如果沒有這
個電容,甚至完全無法工作。該電容一般取值在104-204 之間,并且一般都要串聯一個1-10
歐姆的電阻。
揚聲器是將電能轉換成聲能的元件,也就是喇叭。它的工作原理是利用電流在磁場中
會受到力的作用來完成振動發出聲音的。
三、功放的安裝、焊接與調試
1、.元件的安裝與焊接
(1)元器件的檢測:在安裝前應對元件的好壞進行檢查,防止已損壞的元件被安裝。
(2)根據元器件封裝畫好裝配圖。
(3)按裝配圖正確安裝各元器件,裝配工藝見附錄
在印制板上安裝元件時,一般應注意如下幾點:
(1) 元件引腳若有氧化膜,則應除去氧化膜,并進行搪錫處理。
(2) 安裝時,要確保元件的極性正確,如二極管的正、負板、三極管的e、b、c 極,電
解電容的正、負極。
(3) 元件外形的標注字(如型號、規格、數值)應放在看得見的一面。
(4) 同一種元件的高度應當盡量一致。
(5) 安裝時,應先安裝小元件(如電阻),然后安裝中型元件,最后安裝大型元件,這樣便于安裝操作。
(6) 在空間允許時,功率元件的引腳應盡量留得長一些,以便有利于散熱。
在進行焊接操作時要注意安全,焊接時間,送錫方法,烙鐵頭處理,用松香的道理和
方法,防止虛焊的措施等。
2.功放電路的調試
(1)通電前的檢查。電路安裝完畢后,應先對照電路圖按順序檢查一遍,一般地:
①檢查每個元件的規格型號、數值、安裝位置管腳接線是否正確。
②檢查每個焊點是否有漏焊、假焊和搭錫現象,線頭和焊錫等雜物是否殘留在印制電
路板上。
③檢查調試所用儀器儀表是否正常,清理好測試場地和臺面,以便做進一步的調試。
(2)靜態調試。用萬用表逐級測量各級的靜態工作點。調節偏置電阻,使各級靜態工作
點正常。若測量值與計算值相差太遠的話,應考慮該級偏置電路有虛焊或元件有錯的錯誤,
要檢查修正。下面是本例中關鍵點的靜態電位值:
A、接上+6V 電源(S 開關處于斷開狀態),用電流表接在S 開關兩端,電流正常值約
為30mA左右。然后接通開關,用電壓表測量Q3、Q4 管的發射極中點電壓,調節W2的阻
值,使中點電壓為3V。
B、用測量Q1集電極電壓,調節W1的阻值,使Q1集電極電位在3V左右。
(3)動態測試。在輸入端輸入1kHz 的正弦波信號,用示波器觀察輸出信號波形,信號
由小逐漸增大,直至輸出波形增大到恰好不失真為止。
①觀察輸出波形有無交越失真,波形正負半周是否對稱。
②測電壓放大倍數,即用交流毫伏表測量輸入輸出信號電壓的有效值。或直接用示波
器測量輸入、輸出的峰峰值。。
③測量最大不失真功率。
方法: 采用間接測量的方法,在電路的輸出端固定負載 RL =8Ω,輸入端加單音頻正
弦信號( f=1000Hz ),用示波器觀測負載RL 上的波形,調節輸入信號的幅度,使輸出信
號為最大且不出現削頂失真(即只考慮限幅失真)。測得輸出幅度Uomax (有效值),即可求得:
④測量電路的轉換效率η
斷開電源支路,按電流流向,將 500mA 檔電流表串入電源支路,可測得直流穩壓電
源的輸出電流IEmax 。電源輸出功率PE=VCC·IEmax。最大不失真時的輸出效率 。
測試數據填入表中。
⑤帶寬測試。保持輸入信號的幅度不變,調節輸入信號的頻率,升高頻率直到輸出電
壓降到0.707Uo時的頻率為fH;降低頻率,直到輸出電壓降到0.707Uo時的頻率為fL,
則帶寬為fBW=fH-fL。
動態調試過程中若出現故障,應先排除。
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