低频功率放大器OTL
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OTL低频功率放大器教学单位 *******姓名 *******学号__ _******____年级 *********专业 ********指导教师 *******职称2010年7月13日些设备工作。
OTL低频功率放大器主要应用是对音频信号进行功率放大,本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。
整个电路主要由简单的分立元件构成。
它还具有信号失真小、有足够的输出功率、效率高、散热性能好等优点。
本文首先简单介绍了低频功率放大器及其基本要求,低频功率放大器的分类等。
由于本次课题设计采用的是分立元件,所以后面详细介绍了各个分立元件的分类及作用。
接着是本次课题设计的工作原理。
最后是一些相关调试以及测试结果。
关键词:低频功放三极管信号流程power to control or drive the work of some equipment. Low-frequency power amplifier OTL main application is the audio signal power amplifier, this paper has a weak signal amplification capability of the basic principles of low-frequency power amplifier, content, technical route. The entire circuit is mainly constituted by a simple discrete components. It also has the signal distortion is small, there is sufficient output power, high efficiency and good heat dissipation. This article first briefly introduces the basic requirements for low-frequency power amplifier and low frequency power amplifier classification. As used in this design is the subject of discrete components, so described in detail later in the classification of the various discrete components and function. Followed by the design of this issue works. Finally, some related to debug and test results.Keywords: Low-frequency amplifier transistor signal flow一、前言 (4)二、低频功率放大器概述 (6)2.1.低频功率放大器及其基本要求 (6)2.2.低频功率放大器的分类 (6)三、分立元件简介 (8)3.1.电阻简介 (8)3.2.电容的分类及其作用 (8)3.3.晶体二极管 (8)3.3.1.二极管的分类、型号和参数 (8)3.4.晶体三极管 (11)3.4.1.三极管的结构、分类和符号 (11)3.4.2.三极管的放大作用 (12)3.4.3.三极管的主要参数 (13)3.5.扬声器简介 (13)3.6.电源 (14)3.6.1.LM7806参数及其工作原理 (14)四、低频功率放大器的设计 (15)4.1.设计要求 (15)4.2.设计过程 (15)五、电路制作与调试 (18)5.1.利用印制电路板制作电路 (18)5.2.装配与调试 (18)六、电路图的绘制与印制板制作中注意的问题 (20)6.1.Sch原理图应注意的常见问题 (20)6.2.PCB设计中应注意的问题 (21)6.3.焊盘应注意的常见问题 (22)七、设计总结 (23)参考文献 (24)致谢 (25)功率放大器在家电、数码产品中的应用越来越广泛,与我们日常生活有着密切关系。
OTL 低频功放大器的安装和调试白秉旭提要:实施大综合后,对口单招的技能考核显得十分重要,部分专业已实行全省统考,所有专业实行省统考只是时间问题。
但目前各校的技能训练规范性较差,没有资料参考。
本文提供了电子电工专业对口单招技能考核的训练指导,是作者在本校多年实训教学的总结,对其他专业的技能训练也有参考的价值。
关键词:OTL 低频功放 中点电压 频率响应曲线 假负载 一、电路原理简介:OTL 低功放是一种没有输出变压器的功率放大器。
V 1是推动管,工作在甲类状态。
V 3、V 4是互补对管,V 3是NPN 型 ,V 4是PNP 型,它们实际上是两个共集电极组态的射极跟随器,都工作在甲乙类状态,其电压增益小于1,功率增益主要靠它的电流增益来保证。
互补对管的β值可在50~250内任意选择使用,对配对要求并不严格。
当然β值选大一些,配对性好一些,功率增益可以提高一些,失真也可减少一些。
R2R8R6R10R9R14R4R18R12R13C13C14C8C7C18C17C9Y8Ω/1WV4V3V2R3+Vcc +18V12V1R53EFHGABD5C4Ic1IcT 图1 OTL功放电路图5三、元器件的安装:1、元件焊接部位上锡。
2、将电阻器、电容器、晶体管插入印制板相应位置。
注意,电解电容器的极性和晶体管的管脚不要插错。
3、焊接元器件时,注意保留元器件引线的适当长度,焊点要光滑,防止虚焊和搭锡。
4、通电前的检查:(1)对照电路图和印制板,仔细核对元器件的位置是否正确,极性是否正确,有无漏焊、错焊和搭锡。
(2)特别检查V2和R12、R14是否焊好,极性是否正确,因为它们开路,会使互补对管V3、V4损坏。
(3)用万用表R×1KΩ档测3、4端之间的电阻,R34=______Ω,正常值应大于1KΩ。
若阻值很小,说明有短路现象,应先排除故障,再通电调整。
(注:黑表笔接3端,红表笔接4端)四、通电静态调整:(把输入端1、2短接)1、接上假负载电阻(8Ω/2W)代替扬声器。
otl功率放大器的工作原理
OTL功率放大器,即无输出变压器功率放大器,是一种采用无输出变压器的放大器,具有高效率、低失真和高质量音质的优点,被广泛应用于音响系统中。
其工作原理主要由以下三个方面组成: 1.无输出变压器原理
OTL功率放大器采用无输出变压器的设计,即放大器的输出端口直接连接负载,不需要变压器来匹配负载。
这种设计可以消除变压器对音质的影响,减少失真和功率损耗,提高音质的清晰度和动态响应。
2.差分放大器原理
OTL功率放大器采用差分放大器的设计,即输入信号经过两个反向并联的放大器进行放大,输出信号为两个放大器输出的差值。
这种设计可以消除共模噪声,提高信噪比和动态范围。
3.静电放电保护原理
由于OTL功率放大器的输出端口直接连接负载,因此在负载断开或短路时,可能会引起静电放电,对放大器和负载造成损害。
为了避免这种情况,OTL功率放大器采用静电放电保护电路,当负载出现异常时,保护电路能够及时切断输出信号,保护放大器和负载的安全。
- 1 -。
什么是OTL?OTL与BTL对比
OTL是英文Output Transformer Less 的简写,意思是无输出变压器。
OTL 功率放大器就是没有输出耦合变压器的功率放大器电路。
OTL功率放大器大多数采用互补推挽输出级电路。
如图所示为互补对称式OTL功率放大电路。
T2为一只NPN型功率晶体管,T3为一只PNP型晶体管,它们组成互补推挽输出管,T1为电压放大激励管。
信号经过C1耦合送入T1进行放大后,从T1集电极产生的信号正半周使T2导通,负半周则使T3导通,经过放大后的信号通过电容C3后输出至扬声器。
电路中电容C2为自举电容,它和R2及R3组成自举电路,使B点的电
位随输出电压的增高而增高,扩大了电路的动态范围。
OTL电路也称为无输出变压器功放电路,是一种输出级与扬声器之间采
用电容耦合而无输出变压器的功放电路。
主要特点有:采用单电源供电方式,输出端直流电位为电源电压的一半;输出端与负载之间采用大容量电容耦合,扬声器一端接地;具有恒压输出特性,允许扬声器阻抗在
4Ω、8Ω、16Ω之中选择,最大输出电压的振幅为电源
电压的一半,即1/2 VCC,额定输出功率约为/(8RL)。
四、功率放大电路仿真与测试4.1 低频功率放大器(OTL)1.仿真目的(1)理解OTL低频功率放大器的工作原理(2)学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。
2.仿真电路(1)比较甲类功率放大器与乙类功率放大器的特点、输出功率及效率。
(2)静态时调Q1、Q2之间电压为电源电压的一半。
(3)从示波器上观察,放大倍数不到50倍;测量负载电压有效值为295.98mV,测量函数信号发生器输出电压有效值为7.07mV,则电压放大倍数近似为42倍。
改变电阻R2交越失真明显。
如图4-1所示为低频功率放大器(OTL)电路图。
图4-1 低频功率放大器(OTL)电路图如图4-2所示为低频功率放大器(OTL)波形图。
图4-2 低频功率放大器(OTL )波形图3.测试内容(1)测试各极静态工作点、最大不失真输出功率m P 0、效率η等(2)改变电路参数,观察交越失真并研究如何消除这种失真。
(3)研究自举电路45C R 的作用,观察波形的变化。
4.2 高频谐振功率放大器1.仿真目的(1)了解丙类功率放大器的基本工作原理,掌握丙类放大器的调谐特性以及负载改变时的动态特性(2)了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化、负载变化对功率放大器工作状态的影响。
(3) 比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率和效率。
(4).掌握丙类放大器的计算与设计方法。
2.仿真电路XFG1信号源频率2MHz,幅度1V 。
示波器中上面波形为集电极波形,余弦脉冲的顶部;下面波形为负载两端的输出波形,由于谐振电路谐振在2MHz ,所以输出为完整正弦波。
可按原理仿真过压、欠压和临界等情况,观察输出集电极电压波形。
如图4-2所示高频谐振功率放大器电路图。
图4-3 高频谐振功率放大器电路图如图4-2所示高频谐振功率放大波形图。
图4-4 高频谐振功率放大器波形图3.测试内容(1)观察高频功率放大器丙类工作状态的现象,并分析其特点。
(2)观察丙类功放的调谐特性。
OTLOCLBTL电路及其判断方法OTL(Output Transformerless)电路、OCL(Output Capacitorless)电路和BTL(Bridge-Tied Load)电路是放大器电路中常见的三种结构。
它们各有优缺点,适用于不同的应用场景。
OTL电路是指输出级无输出变压器的放大器电路。
传统的功率放大器一般都需要使用输出变压器来实现对负载的匹配。
而OTL电路通过微妙的设计和巧妙的电路部分互相补偿,可以实现无需输出变压器的功率放大。
OTL电路具有结构简单、频率响应宽、能够大幅度减小负载变化时的声音失真等优点。
它适用于需要高保真度和频率响应的音频放大器,如耳放等。
OCL电路是指输出级无输出电容的放大器电路。
输出级一般由晶体管组成,而晶体管有电容效应,会导致音频放大时频率响应不平坦。
因此,传统的功率放大器一般都会在输出级和负载之间加入输出电容,用来削弱电容效应。
而OCL电路通过巧妙的设计和电路部分互相补偿,可以实现输出级不需要输出电容的功率放大。
OCL电路具有频率响应宽、动态性能好等优点。
它适用于需要高输出功率、频率响应宽、结构简单的功率放大器,如音箱放大器等。
BTL电路是指桥接负载放大器电路,其特点是在输出级两端各连接一个负载,通过两个输出级的相反极性来驱动负载,以增加输出功率。
BTL电路通过桥接的方式,可以将两个输出级的输出电压叠加,从而使有效输出电压翻倍。
BTL电路具有输出功率大、产生良好的低频输出等优点。
它适用于需要高输出功率的功率放大器,如车载音响等。
对于这三种电路,可以通过以下方法进行判断:1.输出级结构:OTL电路没有输出变压器,OCL电路没有输出电容,BTL电路有两个输出级。
2.频率响应特性:OTL电路具有宽频率响应特性,OCL电路具有较好的频率响应特性,BTL电路的频率响应特性会受到桥接效应的影响。
3.功率输出:OTL电路适用于需要高保真度和频率响应的低功率放大器;OCL电路适用于需要高功率输出且频率响应要求不高的功率放大器;BTL电路适用于需要高功率输出的功率放大器。
otl功率放大器实验报告OTL功率放大器实验报告引言OTL功率放大器(Output Transformer-Less Power Amplifier)是一种无输出变压器的功率放大器,它在音频领域中被广泛应用。
本文将对OTL功率放大器进行实验研究,探讨其原理和性能。
一、OTL功率放大器的原理OTL功率放大器是基于直接耦合放大器的一种改进设计。
其主要原理是通过直接耦合放大器的输出级中引入一个电流放大器,将电流放大器的输出直接连接到负载上,从而实现对负载的直接驱动,避免使用输出变压器。
二、实验器材和步骤实验器材:1. OTL功率放大器电路板2. 电源3. 函数信号发生器4. 示波器5. 音箱实验步骤:1. 将OTL功率放大器电路板与电源连接,并接通电源。
2. 将函数信号发生器的输出与OTL功率放大器的输入相连。
3. 将示波器的输入与OTL功率放大器的输出相连。
4. 将音箱与OTL功率放大器的输出相连。
三、实验结果与分析在实验中,我们通过调节函数信号发生器的频率和幅度,观察示波器上的输出波形,并通过音箱听到放大后的声音。
1. 输出波形分析实验中观察到的输出波形与输入信号波形基本一致,没有明显的失真。
这表明OTL功率放大器在放大过程中能够保持信号的准确性。
2. 音质分析通过音箱听到的声音,我们可以感受到OTL功率放大器的优异音质。
相比传统的输出变压器功率放大器,OTL功率放大器能够提供更为清晰、透明的音质,更好地还原原始音频信号。
3. 功率输出分析实验中我们逐渐增加函数信号发生器的幅度,观察到OTL功率放大器的输出能力。
结果显示,OTL功率放大器能够提供足够的功率输出,满足一般音响需求。
四、OTL功率放大器的优势和应用1. 优势OTL功率放大器相比传统的输出变压器功率放大器,具有以下优势:- 更好的音质:由于无输出变压器的使用,OTL功率放大器能够提供更为清晰、透明的音质。
- 更低的失真:由于简化了电路结构,OTL功率放大器能够减少失真的产生。
otl低频功率放大电路OTL低频功率放大电路是一种常用的放大电路,它具有功率放大和频率响应宽的特点,被广泛应用于音频放大、音响系统等领域。
OTL低频功率放大电路是指输出变压器耦合的低频功率放大电路。
其中,OTL是Output Transformer Less的缩写,意味着该电路不使用输出变压器。
相比于传统的输出变压器耦合放大电路,OTL低频功率放大电路具有以下优点:OTL低频功率放大电路无需使用输出变压器,因此可以减小整个电路的尺寸和重量,提高电路的可靠性和稳定性。
输出变压器是传统放大电路中的关键元件之一,它不仅增加了电路的成本和复杂度,还容易产生磁耦合噪声和非线性失真。
而OTL低频功率放大电路通过直接驱动负载,避免了输出变压器带来的问题。
OTL低频功率放大电路具有较宽的频率响应范围。
传统输出变压器耦合放大电路由于输出变压器的特性限制,频率响应范围较窄。
而OTL低频功率放大电路通过合理设计电路,可以实现更为平坦的频率响应特性,从而保证音频信号的高保真放大。
OTL低频功率放大电路具有较低的内阻和较高的输出功率。
由于不使用输出变压器,OTL低频功率放大电路的输出电阻较小,可以更好地适应不同负载的要求。
同时,OTL低频功率放大电路采用了高电压电源供电,可以达到较高的输出功率,满足音响系统对于音量和动态范围的要求。
在实际应用中,OTL低频功率放大电路通常由输入级、驱动级和输出级组成。
输入级负责将输入信号经过放大,驱动级负责将放大后的信号驱动输出级,输出级负责提供足够的功率驱动负载。
其中,输入级和驱动级可以采用晶体管、场效应管等放大元件,输出级可以采用功率晶体管、功率MOS管等。
需要注意的是,OTL低频功率放大电路在设计和应用过程中需要考虑电路的稳定性、线性度和功率适配等问题。
尤其是在大功率放大和负载阻抗匹配方面,需要合理选择放大元件和输出级电路,以确保电路的性能和可靠性。
OTL低频功率放大电路作为一种常用的放大电路,具有功率放大和频率响应宽的特点。
OTL功率放大器引言OTL(Output Transformerless)功率放大器是一种特殊的功率放大电路设计,其主要特点是没有输出变压器。
相比于传统的功率放大器,OTL功率放大器具有更高的效率和更低的失真。
优点1.高效率: 由于没有输出变压器,OTL功率放大器的功率转换效率更高。
传统功率放大器在能量转换时需要经过输出变压器,而变压器本身会引入损耗和能量耗散。
因此,OTL功率放大器的高效率使其能够在相同功率输出条件下使用更少的能源。
2.低失真: 输出变压器是传统功率放大器中一个重要的部分,但它也是产生失真的主要来源之一。
由于输出变压器在传递信号时会引入不可避免的非线性失真,所以消除输出变压器可以大大减小失真。
因此,OTL功率放大器具有更低的失真,能够更准确地还原音频信号。
3.宽频响: 输出变压器也会限制功率放大器的频率响应范围。
相比之下,OTL功率放大器可以提供更宽的频率响应范围,能够更好地传递高频和低频信号。
这使得OTL功率放大器适用于更广泛的音频应用场景。
实现原理OTL功率放大器的实现原理主要由以下几个方面构成。
输出级驱动OTL功率放大器采用了一种特殊的输出级驱动电路,可以将功率信号直接从输出级传递到负载电阻上,而不需要输出变压器。
这种驱动电路通常使用电流放大器,以实现较高的功率放大倍数。
功率耦合OTL功率放大器通常通过功率耦合来连接不同的级别。
功率耦合是指将不同级别的功率放大器连接在一起,以实现更大的功率放大。
这可以使用电阻、电容或集成电路等来实现。
反馈控制为了进一步提高功率放大器的性能,OTL功率放大器通常采用反馈控制电路。
反馈控制可以帮助减小失真和输出阻抗,提高放大器的稳定性和线性度。
应用领域由于OTL功率放大器具有高效率、低失真和宽频响的特点,它在音频放大领域有着广泛的应用。
•家庭音响: OTL功率放大器可以用于家庭音响系统,提供高质量的音频放大效果。
其低失真和宽频响特性可使音频信号更准确地还原,提供更好的音质体验。
OTL 功率放大器
一、实验目的
1、 理解OTL 功率放大器的工作原理
2、 学会OTL 电路的调试及主要性能指标的测试方法
二、实验原理
图1所示为OTL 低频功率放大器。
其中由晶体三极管T 1组成推动级(也称前置放大级),T 2、T 3是一对参数对称的NPN 和PNP 型晶体三极管,它们组成互补推挽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
图1 OTL 功率放大器实验电路
有输出电阻低,负载能力强等优点,适合于作功率输出级。
T 1管工作于甲类状态,它的集电极电流I C1由电位器R W1进行调节。
I C1 的一部分流经电位器R W2及二极管D , 给T 2、T 3提供偏压。
调节R W2,可以使T 2、T 3得到合适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CC A U 2
1
U
,可以通过调节R W1来实现,又由于R W1的一端接在A 点,因此在电路中引入交、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u i 时,经T 1放大、倒相后同时作用于T 2、T 3的基极,u i 的负半周使T 2管导通(T 3管截止),有电流通过负载R L ,同时向电容C 0充电,在u i 的正半周,T 3导通
(T 2截止),则已充好电的电容器C 0起着电源的作用,通过负载R L 放电,这样在R L 上就得到完整的正弦波。
C 2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。
OTL 电路的主要性能指标
1、 最大不失真输出功率P 0m
理想情况下,L 2CC om R U 81P =,在实验中可通过测量R L 两端的电压有效值,来求得实际的
L
2
O om R U P =。
2、 效率η
100%P P ηE
om
=
P E —直流电源供给的平均功率 理想情况下,ηmax = 78.5% 。
在实验中,可测量电源供给的平均电流I dC ,从而求得P E =U CC ·I dC ,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
详见实验有关部分内容 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U i 之值。
三、实验设备与器件
1、 +5V 直流电源
2、 函数信号发生器 4、 多用表
5、 晶体三极管 9014 8050 8550 晶体二极管 IN4148 8Ω扬声器、电阻器、电容器若干
四、实验内容与步骤
在整个测试过程中,电路不应有自激现象。
1、 静态工作点的测试
按图1 连接实验电路,将输入信号旋钮旋至零(u i =0)电源进线中串入直流毫安表,电位器 R W2置最小值,R W1 置中间位置。
接通+5V 电源,观察毫安表指示,同时用手触摸输出级管子,若电流过大,或管子温升显著,应立即断开电源检查原因(如R W2 开路,电路自激,
或输出管性能不好等)。
如无异常现象,可开始调试。
(1) 调节输出端中点电位U A
调节电位器R W1 ,用直流电压表测量A 点电位,使CC A U 2
1
U =。
(2) 调整输出级静态电流及测试各级静态工作点
调节R W2 ,使T 2、T 3管的I C2=I C3=5~10mA 。
从减小交越失真角度而言,应适当加大输出级静态电流,但该电流过大,会使效率降低,所以一般以5~10mA 左右为宜。
由于毫安表是串在电源进线中, 因此测得的是整个放大器的电流,但一般T 1的集电极电流I C1 较小,从而可以把测得的总电流近似当作末级的静态电流。
如要准确得到末级静态电流,则可从总电流中减去I C1之值。
调整输出级静态电流的另一方法是动态调试法。
先使R W2=0,在输入端接入f =1KHz 的正弦信号u i 。
逐渐加大输入信号的幅值,此时, 输出波形应出现较严重的交越失真(注意:没有饱和和截止失真),然后缓慢增大R W2 ,当交越失真刚好消失时,停止调节R W2,恢复u i =0,此时直流毫安表读数即为输出级静态电流。
一般数值也应在5~10mA 左右,如过大,则要检查电路。
输出极电流调好以后,测量各级静态工作点,记入表1。
表1 I C2=I C3= mA U A =2.5V
注意:
① 在调整R W2 时,一是要注意旋转方向,不要调得过大,更不能开路,以免损坏输出管
② 输出管静态电流调好,如无特殊情况,不得随意旋动 R W2的位置。
2、 最大输出功率P 0m 和效率η的测试 (1) 测量P om
输入端接f =1KHz 的正弦信号u i ,输出端用示波器观察输出电压u 0波形。
逐渐增大u i ,使输出电压达到最大不失真输出,用交流毫伏表测出负载R L 上的电压U 0m ,则
L
0m
2
Om
R U P =
(2) 测量η
当输出电压为最大不失真输出时,读出直流毫安表中的电流值,此电流即为直流电源供给的平均电流I dC (有一定误差),由此可近似求得 P E =U CC I dc ,再根据上面测得的P 0m ,即可求出E
Om
P P η=。
3、输入灵敏度测试
根据输入灵敏度的定义,只要测出输出功率P 0=P 0m 时的输入电压值U i 即可。
4、 频率响应的测试
测试方法同实验二。
记入表2。
表2.10.2 U i = mV
在测试时,为保证电路的安全,应在较低电压下进行,通常取输入信号为输入灵敏度的50%。
在整个测试过程中,应保持U i 为恒定值,且输出波形不得失真。
5、研究自举电路的作用
1)测量有自举电路,且P 0=P 0max 时的电压增益i
0m
V U U A =
2)将C 2开路,R 短路(无自举),再测量P 0=P 0max 的A V 。
用示波器观察(1)、(2)两种情况下的输出电压波形,并将以上两项测量结果进行比较,分析研究自举电路的作用。
6、噪声电压的测试
测量时将输入端短路(u i=0) ,观察输出噪声波形,并用交流毫伏表测量输出电压,即为噪声电压U N,本电路若U N<15mV,即满足要求。
7、试听
输入信号改为信号源输出,输出端接试听扬声器及示波器。
开机试听,并观察语言和音乐信号的输出波形。
五、实验总结
1、整理实验数据,计算静态工作点、最大不失真输出功率P0m、效率η等,并与理论值进行比较。
画频率响应曲线。
2、分析自举电路的作用。
3、讨论实验中发生的问题及解决办法。
六、预习要求
1、复习有关OTL 工作原理部分内容。
2、为什么引入自举电路能够扩大输出电压的动态范围?
3、交越失真产生的原因是什么?怎样克服交越失真?
4、电路中电位器R W2如果开路或短路,对电路工作有何影响?
5、为了不损坏输出管,调试中应注意什么问题?
6、如电路有自激现象,应如何消除?。