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1、用分立元件设计制作功率放大器教程 一、功率放大器基本电路特点互补对称式OTL功率放大器基本电路如图所示。其中：C1为信号输入偶合元件，须注意极性应于实际电路中的电位状况保持一致。R1和R2组成BG1的偏置电路，给BG1提供静态工作点，同时也在整个电路中起到直流负反馈作用。要求 通过R1的电流大于BG1的基极电流至少 5倍，按照3为100、Ic1为2mA计算，R1应不大 于6k，故给定为5.1k ; C1因此也相应给定为 22卩，它对20Hz信号的阻抗为 362 Q ; R2需 根据电源采用的具体电压确定，约为R1 (E/2-0.6 ) /0.6，按照32V电压值应取为约 120K,确切值通过实
2、际调试使 BG1集电极电压为15.4V来得到。C2 和 R3 构成自举电路，要求 R3X C2 1/10、( R3+ R4)X Ic1 = E/2 1.2，因 R4是 BG1 的交流负载电阻，应尽可能取大一点， R3一般取在1k之内。按照32V电源电压值和Ic1为 2mA进行计算，R3和R4之和为7.2k，实际将R3给为820 Q、R4给为6.8k , Ic1则为1.94mA;C2因此可取给为 220卩。R5和D是BG2 BG3互补管的偏置电路元件，给BG2 BG3共同提供一个适当静态工作点，在能够消除交越失真情况下尽量取小值，根据实验结果一般取在3mA- 4mA改变R5阻值可使BG2和BG3
3、的基极间电压降改变而实现对其静态工作的调整，和R5串联的D是为了补偿BG2、 BG3 发射结门坎电压随温度发生的变化，最好采用两只二极管串联起来补偿互补管发 射结门坎电压随温度发生的变化， 使互补管静态工作点稳定。 简化电路中省略使用一只二极 管。并联在BG2 BG3基极间的C4,可使动态工作时的 UAB减小，一般取为 47卩；C3是 防止BG1产生高频自激的交流负反馈电容，一般取为47P200P。BG1起电压放大作用，在该电路中被称为激励级，要求Buceo E、Iceo E、Iceo E、Iceo 10。R6和R7分别是BG4和 BG5静态工作点调整分流电阻， 动态工作时的分流作用可以忽略不
4、计。在Ube4和Ube5都等于0.6V标准参数时，由互补电流放大级的静态工作电流取在3mA4mA可计算出R6和R7应取为220 Q。实际上，大功率三级管Ube可能相差较大，BG4和 BG5的Ube需通过实测进行配对使用，借助自举电路工作的半边复合管的总电流放大率应应比不借助自举电路工作的另半边复合管要小。R8和R9分别是防止BG4和 BG过流的限流电阻，一般取在0.2 Q0.5 Q之间。将用200mm长、直径为$ 0.08的漆包线两端分别焊接在1k以上电阻两端，把对折起来的漆包线绕在电阻上即可。相当于熔断保险管的作用，属于最简单的非智能式限流烧断保护方式。C5和C6是信号输出电容，用一只小容量
5、电容和大容量电容并联起来使用，可消除大容量电容内部具有的较大电感对高频率信号的阻碍。注意它实际上是起到中点浮动电源作用，所以电容量不是按照对通拼带下端交流信号的阻抗应为多大来计算，而是按照输出功率需要消耗多少能量进行计算。在中点浮动电源电压随着输出电流进行波动而导致输出信号截波时，就会产生严重削波失真。 根据电容储存的能量和电压平方成正比关系，中点浮动电源的输出电容，容量应是总电源上储能电容量的4倍。C9和R10是交流负反馈网路，和R2 R1共同构成电压并联负反愧。R2和R1构成的直流负反愧可使总的电压放大倍率约等于R2除以1.2k （等于R1和BG1的发射结动态电阻并联），按照图设计参数约为
6、 100倍，加入C9和R10的交流负反馈网路后，总的电压放大倍率约 等于R2和R10的并联电阻除以1.2k，约为18倍。实践证明，采用这种方式工作的电压并 联负反愧表现效果很不良好。i2ck gClVinGHW 2丄C4 47从E 1B /S也i100PpF.15.IK0十E(32V)BG3 ?013470 0I BG42300 uWil|褂【IBG19CUR1C启&5 aLS80cc10 P-Y18图功率就主器在本战站、对功率放大器基本电路的改进在图所示的互补对称式 OTL功率放大器基本电路中，信号输入激励级的内阻只有1k,需要做阻抗变换才能和大部份中、高阻信号源匹配。将信号输入激励级直接改
7、成复合管是最简 单的方式，复合管的接法有多种具体电路，最佳方案是采用图所示的接法。新增加的前置级实际上相当于简单的电压控制电流型运算放大器，BGO的基极和发射极相当于运算放大器的正输入端和负输入端，正输入端的动态电阻已经提高到10K以上。同时，从功率放大器输出端接到负输入端发射极负反馈电阻R10和取样电阻R11之比决定着总的电压放大倍率。0+E 32V)RJ010kRS4?0q0R2 DI1120k INI 1469G13RS心口0-ViriClTZ4cd 3r 1QBEG39012Ri nWKRll口 二WOPpRIO2KC5230Bfrl5014 n2200 BBG4D360kJ4CiU
8、HUI 100 Q220 DEKD880图功罕放丸器改进电塔电路调试要点也是先将 R5调节成短路0电阻状况使BG2BG5处于截止状态，用两只1K/2W 电阻分别从总电源两端接到输出端获得中点电压。用一只200K电位器代替R1或R2接在电路板上，用导线将 C1输入电容信号输入端和地短路。接通电源，测量BG1的集电极到发射极的电压降Uce,调节200K电位器使Uce等于E/2-0.6 ;在总电源电压为 32V时，BG1的静 态Uce应等于15.4V 0.1V。然后测量 200K电位器实际所处的电阻值，换成同阻值固定电 阻替换电位器，再测量 BG1静态Uce应该在15.4V 0.2V之内。确定好BG
9、1的静态Uce后， 再从小到大调节 R5使BG4和BG5的静态工作电流为15mA为保险起见，可将 R8和R9换接 成100Q /2W电阻，先测量 R8和R9上的静态电压降应为 1.5V。断开电源，测量 R5可调电 阻实际所处的电阻值，将R5换成相同阻值的固定电阻，拆掉先前从输出端分别连接到电源两端的1k/2W分压电阻。再接通电源，测量R8和R9上的静态电压降应保持在1.2V1.8V之间。测量输出中点电平也应为16V0.5V之间。把C1输入电容信号输入端和地断开悬空，测量 R8 和 R9 的电压降，用起子碰到 C1 输入端时 R8 和 R9 上的电压降明显变大。然后把 R8 和R9换成0.3 Q
10、电阻，接上喇叭试听。接通电源时因C0充电，输出端中点电压需要从零缓 慢上升，因而只产生轻微冲击声。 2 秒钟后，用手碰 C1 输入端时喇叭将发出“呜”的交流 声。将C1输入端和地（电源负端）短路，喇叭应不发出声音，实际会发出轻微背景白噪声 或很小声的交流哼声。 图所示的互补对称式 OTL功率放大器改进电路，有一个明显的缺点是信号输入端直流电平比输出端中点电压要低2V3V,在大众还没有运放IC使用和三极管元件价格高的 20 世纪 80 年代初，它已经是很良好的可使用单电源的功率放大器实用电路。20世纪80年代中期，运放IC开始推出，人们开始采用运放IC来担任前置极和激励极。典型电路如图所示，因运
11、放 IC不需调整静态工作点，只要调节R5使BG2BG5的静态工作电流10mA20mA即可。注意，虽然运放 IC不需调整静态工作点，但在BGA BG5处于截止状态时，由R8、R9和BG3 BG5发射结正向导通将运放 IC负输入端置为高电平，运放IC输出低电平，于是通过BG3发射结把运放IC负输入端置为低电平， 运放 IC输出端翻转成高 电平， 结果处于输出不定的低频率振荡状态， 不能提供稳定的参考中点电平。 在这种状况下 调整BG2BG5的静态工作电流，运放IC输出端为高电平时调节 R5无效；而运放IC输出端 为0电平时BG5不能导通，调节 R5只能使BG2 BG3 BG4进入工作区，BG2实际
12、只起到二 极管的作用，经BG4和BG2的电流直全部灌入运放 IC输出端，结果使BG2和运放IC因过流 而损坏！（我曾经把当时手头所拥有的几只国产运放 IC 和十几只中功率三级管全部损坏， 也未能将静态工作点调整出来。）必须先用导线将运放 IC 的负输入端和输出端连通，暂不 接上负反馈电阻 R6,让运放IC以跟随器方式输出稳定的参考中点电平，在此状态下调节 R5使BGA BG5的静态工作电流为15mA将R5换成相同阻值的固定电阻后确认BG2BG5的静态工作电流在10mA20mA之间，再将运放IC的负输入端和输出端端开，把反馈电阻R6接入电路中。0 +32VD880Ilc4圈功率放大器输入级使用运
13、放E的电路使用运放IC担任前置极和激励极后，最好将BGA BG5的静态工作电流偏置方式改成由三极 管和分压电阻构成的稳压器，这样可以在电源电压发生较大变化下保持几乎相同的静态工作电流。图即是经过改进后的电路，BG1发射结门坎电压和 BG2 BG3 BG4的门坎电压一同随温度变化，本身可起到温度补偿作用。为了减少运放IC输出端的静态工作电流，在运放IC输出端赠加了到地端的分流电阻R10。有了该分流电阻后，调整BG2BG5的静态工作电流时可以先不接入运放 IC,直接由其中的 R7、R8和R10分压出近似的中点参考电平。先从 0到大调节 R5使BG2BG5的静态工作电流在 10mA20mA之间，再接入运放IC ,电路即能 正常工作。另外，在运放IC输出端串联一只1k限流电阻R15,可保证运放IC输出端处于0 电平时BG5也不会进入截止状态。R.1血BCSOA=一n102kR 1413 4 Ro.rc D112023 2C14MC5RO.IInQ图功率放大器输入级使用运放代的故进电路使用运放IC担任前置极和激励极，最大的优点是输出端直流电平和信号输入端直流电平严 格一致，相差不大于土 0.05V。这样就可以制作出由两个OTL功率放大器构成的反向输出的BTL功率放大器，而在输出端直流电平和信号输入端直流电平相差悬殊情况下，两个OTL功率放大器的正、反相输出端直
