OCL功放_论文
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或
5、静态工作点测试
静态工作点的测量就是测出三极管各电极对地直流电压VBQ、VEQ、VCQ，从而计算得到VCEQ和VBEQ。而测量直流电流时，通常采用间接测量法测量，即通过直流电压来换算得到直流电流。这样即可以避免更动电路，同时操作也简单。
2.1.2差分放大电路
图.1
音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后驱动扬声器输出。这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。
7、无输入信号时，输出有电流声。
4.2解决方案
1、为了解决发热问题，先是降低正负电源电压，然后给功率管增加散热片，从而很好的解决了发热问题，
2、为了去除交越失真，在预推挽电路哪里引入二极管，利用二极管导通压降，从而解决了交越失真问题。
3、电阻设置不恰当，进过反复计算，同时进行了Multisim仿真后，放大倍数达到了预期值。
2.2.2推挽电路
图.3
电路组成：功率管前级分别采用8050、8550做为推动管，为TIP41/TIP42提供一个驱动电流，并将功率管的发射极电压反馈到前级差分电路，形成一个负反馈，提高电路工作的稳定性。
2.3模块流程图
第3章实现功能
3.1实现功能描述
1、实现了小信号放大的功能，在输入端输入一个100mV 的正弦波，能够输出峰值电压为12V 以内的正弦波。同时输入带宽较宽（20Hz-100KHz）无明显失真。
4、输入级采用滑动变阻器，通过调节输入信号，从而调节输出电压的大小，从而控制放大倍数。
3.2电路设计
图.4
3.2.1电源设计
1、电源实现功能
述根据OCL电路的设计需求，提供稳定的+、-16 V供电，且纹波不大于50mV,额定输出电流3A,额定输出电压17V。
2、设计方案论证
方案一：可采用两个相同电容串联，中间引出GND，但是这种方案，必须保证两端输出功率平衡，否则将无法正常工作。
一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。前置放大器的主要功能:一是使音源的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于音源输出信号非常微弱，一般只有100mV毫伏左右，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。
4、失真度
5、输出功率大于5W
6、自制正负稳压电源
7、测试过程中不出现热故障导致无法工作
1.3研究意义
随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出的变压器OCL电路。最初的大功率PNP管是锗管，而NPN管是硅管，两者的特性差别非常显著，电路的对称性很差，人们多采用准互补电路，通过一只小功率管于大功率管复合，得到一只极性与PNP管类似的大功率管，降低了因电路对称性差而招致的失真。到了六十年代末，大功率的PNP硅管商品化的时候，互补对称电路得到了广泛应用。元器件的进步使晶体管功率放大器技术指标产生了质的飞跃，在主观音质评价方面，也改变了过去人们对晶体管功放的看法。研究OCL(Output Capacitorless无输出电容器)电路是采用正负两组对称电源供电,没有输出电容器的直接耦合的单端推挽电路,负载接在两只输出管中点和电源中点. OCL功率放大器是在OTL功率放大器的基础上发展起来的一种全频带直接耦合低功率放大器，晶体管功放的发展和互调失真。它在高保真扩音系统中得到了广泛应用。
基于OCL音频放大器设计
2016年4月28日
摘 要
OCL功率放大器即为无输出电容功率放大器。采用双电源供电，在电压不太高的情况下，也能获得比较大的输出功率，省去了输出端的耦合电容。使放大器低频特性得到扩展。OCL功放电路也是定压式输出电路，其电路由于性能比较好，所以广泛地应用在高保真扩音设备中。
关键字：双电源，OCL，功率放大
乙类双电源互补对称电路，也叫OCL电路。如下图，两晶体管分别为NPN管和PNP管，由于它们的特性相近，故称为互补对称管。静态时，两管的ICQ=0；有输入信号时，两管轮流导通，NPN在正半周导通（左图），PNP在负半周导通（右图），从而相互补充，使得始终有电流流过负载。既避免了输出波形的严重失真，又提高了电路的效率。
由于设计需要输出电压为17V，反馈电压得有一个阀值，达到这个阀值后，才向芯片给1 的信号，使之减小输出，反之增大，如图所示，采用15V稳压二极管,当输出电压大于16.3 时，稳压二极管被反相击穿，光耦输入端的二极管发光，给芯片一个0信号，从而减小电压输出，反之亦然。通过不断的反馈调节，从而实现了稳压输出的目的。
ABSTRACT
OCL Power amplifier is no output capacitor power amplifier. The dual power supply, under voltage is too high, also can obtain relatively large output power, eliminating the output coupling capacitor. The low frequency characteristic of amplifier is obtained the expansion.OCL power amplifier circuit to is at constant pressure output circuit, the circuit because the performance is quite good, so widely application in the high fidelity sound amplification equipment.
4、由于BACK_BOOST 的输出电压是反向的，所以无法采用常规的反馈电路，为了结合开关电源的反馈，在电路中采用光耦隔离，使输出电压与供电电压完全隔离，反馈信号来自供电电压，使得反馈有条不紊的工作。
3.2.2电源设计方案
如图.5所示：
首先220V 市电输入，经过工频变压器降压到15V后，经全桥镇流器，电容整流滤波后得到一个 V 的直流电压，输入到开关电源芯片：XL4016 输入端。XL4016 是一个集成开关电源稳压器，内部集成了误差放大器、振荡器、据此波发生器、比较器、PMOS等，只需要在芯片的反馈引脚给一个电平信号，芯片内部就能根反馈信号调节脉宽输出，从而实现稳压的作用。
方案二：采用BUCK_BOOST 拓扑结构，将单电源斩成一路负电压输出。本到一个低于此输入电压的负电压，那么同时又要实现功率输出，那么就必须采用开关电源来实现了，普通的BUCK、BOOST 电路输出的电压均是同相的，无法满足设计需求，所以本电路采用BUCK-BOOST 电路，由于电感反相储能的作用，经咋输出得到一个低于输入电压的负电压，从而实现了负电源的输出。
3、静态分析静态分析（工作点的估算）
静态时差动放大器的输入端不加信号时：
（A）典型电路
2-1-1：
（认为 ）
(B)恒流源电路
2-1-2：
计算结果UCC =12V UEE =-12V
4、动态分析（交流参数指标计算）
(1) 差模电压放大倍数
当差动放大器的射极电阻 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数 由输出端方式决定，而与输入方式无关。
根据BUCK-BOOST 电路模型搭建出了如图电路，由于输出的电压是低于，如果直接在输出端并联电阻分压反馈，芯片的反馈引脚将始终得到的是低电压，为了解决这一问题，本设计采用光耦隔离的方式，摒弃电压正负的概念，使反馈信号直接控制光耦的输入端，而芯片的反馈信号则直接由电压输入端提供，从而解决了电压反馈问题。
第2章设计方案
2.1放大电路
2.1.1差分放大电路的分析
1、差动电路的输入输出方式
根据输入信号和输出信号的不同方式可以有四种连接方式,即:
(l)双端输入-双端输出，将差模信号加在 、 两端,输出取自 、 两端。
(2)双端输入-单端输出，将差模信号加在 、 两端,输出取自 或 到地。
(3)单端输入一双端输出，将差模信号加在 上, 接地(或 接地而信号加在 上),输出取自 、 两端。
2、实现了音频放大功能，直接通过电脑输入一路模拟音频信号，高音悦耳，低音沉重，由于输出加入了大电容进行耦合所以即使没有输入信号时，输出不会存在电流声。
3、自制正负稳压电源，由于只有单相输出的变压器，要得到正负电源的功率输出，那么就必须的加入开关电源设计进去，本设计采用BUCK_BOOST电路，实现了单相输入，正负双向输出的功能。
图.2
介绍推挽电路，首先介绍功放的一些基本知识。从能量控制的观点看，功放电路和电压放大电路没有本质区别，但后者的要求是使负载得到不失真的电压信号，而前者的要求是获得一定的不失真的输出功率。
在放大电路中，输入信号在整个周期内都有电流流过，称为甲类放大；如果只有大半个周期有电流流过，称为甲乙类放大；如果只有半个周期电流流过，称为乙类放大。
Key Words:Dual Power supply, OCL, Power amplifier
第1章课题整体框架
1.1课题任务
设计一个OCL音频放大器。具备音频放大的和波形放大的功能。在满负荷输出的时，尽量减小失真。
1.2课题要求
1、全分立器件搭
2、放大倍数可调
3、放大带宽20 Hz<f < 50KHz
(4)单端输入-单端输出 将差模信号加在 上, 接地(或 接地而信号加在 上),输出取自 或 到地。
注意：连接方式不同,电路的性能参数不同。差动放大器当输入差模信号时，差模电压放大倍数 的大小与输出方式有关，而与输入方式无关。
2、基本原理
差分放大器是一种特殊的直接耦合放大器，它能有效的抑制零点漂移；它的基本性能是放大差模信号、抑制共模信号；常用共模抑制比来表征差分放大器对共模信号的抑制能力；稳流电阻的增加可以提高共模抑制比；但稳流电阻不能太大，因此采用恒流源取代稳流电阻，从而进一步的提高共模抑制比。
5、静态工作点测试
静态工作点的测量就是测出三极管各电极对地直流电压VBQ、VEQ、VCQ，从而计算得到VCEQ和VBEQ。而测量直流电流时，通常采用间接测量法测量，即通过直流电压来换算得到直流电流。这样即可以避免更动电路，同时操作也简单。
2.1.2差分放大电路
图.1
音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后驱动扬声器输出。这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。
7、无输入信号时，输出有电流声。
4.2解决方案
1、为了解决发热问题，先是降低正负电源电压，然后给功率管增加散热片，从而很好的解决了发热问题，
2、为了去除交越失真，在预推挽电路哪里引入二极管，利用二极管导通压降，从而解决了交越失真问题。
3、电阻设置不恰当，进过反复计算，同时进行了Multisim仿真后，放大倍数达到了预期值。
2.2.2推挽电路
图.3
电路组成：功率管前级分别采用8050、8550做为推动管，为TIP41/TIP42提供一个驱动电流，并将功率管的发射极电压反馈到前级差分电路，形成一个负反馈，提高电路工作的稳定性。
2.3模块流程图
第3章实现功能
3.1实现功能描述
1、实现了小信号放大的功能，在输入端输入一个100mV 的正弦波，能够输出峰值电压为12V 以内的正弦波。同时输入带宽较宽（20Hz-100KHz）无明显失真。
4、输入级采用滑动变阻器，通过调节输入信号，从而调节输出电压的大小，从而控制放大倍数。
3.2电路设计
图.4
3.2.1电源设计
1、电源实现功能
述根据OCL电路的设计需求，提供稳定的+、-16 V供电，且纹波不大于50mV,额定输出电流3A,额定输出电压17V。
2、设计方案论证
方案一：可采用两个相同电容串联，中间引出GND，但是这种方案，必须保证两端输出功率平衡，否则将无法正常工作。
一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。前置放大器的主要功能:一是使音源的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于音源输出信号非常微弱，一般只有100mV毫伏左右，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。
4、失真度
5、输出功率大于5W
6、自制正负稳压电源
7、测试过程中不出现热故障导致无法工作
1.3研究意义
随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出的变压器OCL电路。最初的大功率PNP管是锗管，而NPN管是硅管，两者的特性差别非常显著，电路的对称性很差，人们多采用准互补电路，通过一只小功率管于大功率管复合，得到一只极性与PNP管类似的大功率管，降低了因电路对称性差而招致的失真。到了六十年代末，大功率的PNP硅管商品化的时候，互补对称电路得到了广泛应用。元器件的进步使晶体管功率放大器技术指标产生了质的飞跃，在主观音质评价方面，也改变了过去人们对晶体管功放的看法。研究OCL(Output Capacitorless无输出电容器)电路是采用正负两组对称电源供电,没有输出电容器的直接耦合的单端推挽电路,负载接在两只输出管中点和电源中点. OCL功率放大器是在OTL功率放大器的基础上发展起来的一种全频带直接耦合低功率放大器，晶体管功放的发展和互调失真。它在高保真扩音系统中得到了广泛应用。
基于OCL音频放大器设计
2016年4月28日
摘 要
OCL功率放大器即为无输出电容功率放大器。采用双电源供电，在电压不太高的情况下，也能获得比较大的输出功率，省去了输出端的耦合电容。使放大器低频特性得到扩展。OCL功放电路也是定压式输出电路，其电路由于性能比较好，所以广泛地应用在高保真扩音设备中。
关键字：双电源，OCL，功率放大
乙类双电源互补对称电路，也叫OCL电路。如下图，两晶体管分别为NPN管和PNP管，由于它们的特性相近，故称为互补对称管。静态时，两管的ICQ=0；有输入信号时，两管轮流导通，NPN在正半周导通（左图），PNP在负半周导通（右图），从而相互补充，使得始终有电流流过负载。既避免了输出波形的严重失真，又提高了电路的效率。
由于设计需要输出电压为17V，反馈电压得有一个阀值，达到这个阀值后，才向芯片给1 的信号，使之减小输出，反之增大，如图所示，采用15V稳压二极管,当输出电压大于16.3 时，稳压二极管被反相击穿，光耦输入端的二极管发光，给芯片一个0信号，从而减小电压输出，反之亦然。通过不断的反馈调节，从而实现了稳压输出的目的。
ABSTRACT
OCL Power amplifier is no output capacitor power amplifier. The dual power supply, under voltage is too high, also can obtain relatively large output power, eliminating the output coupling capacitor. The low frequency characteristic of amplifier is obtained the expansion.OCL power amplifier circuit to is at constant pressure output circuit, the circuit because the performance is quite good, so widely application in the high fidelity sound amplification equipment.
4、由于BACK_BOOST 的输出电压是反向的，所以无法采用常规的反馈电路，为了结合开关电源的反馈，在电路中采用光耦隔离，使输出电压与供电电压完全隔离，反馈信号来自供电电压，使得反馈有条不紊的工作。
3.2.2电源设计方案
如图.5所示：
首先220V 市电输入，经过工频变压器降压到15V后，经全桥镇流器，电容整流滤波后得到一个 V 的直流电压，输入到开关电源芯片：XL4016 输入端。XL4016 是一个集成开关电源稳压器，内部集成了误差放大器、振荡器、据此波发生器、比较器、PMOS等，只需要在芯片的反馈引脚给一个电平信号，芯片内部就能根反馈信号调节脉宽输出，从而实现稳压的作用。
方案二：采用BUCK_BOOST 拓扑结构，将单电源斩成一路负电压输出。本到一个低于此输入电压的负电压，那么同时又要实现功率输出，那么就必须采用开关电源来实现了，普通的BUCK、BOOST 电路输出的电压均是同相的，无法满足设计需求，所以本电路采用BUCK-BOOST 电路，由于电感反相储能的作用，经咋输出得到一个低于输入电压的负电压，从而实现了负电源的输出。
3、静态分析静态分析（工作点的估算）
静态时差动放大器的输入端不加信号时：
（A）典型电路
2-1-1：
（认为 ）
(B)恒流源电路
2-1-2：
计算结果UCC =12V UEE =-12V
4、动态分析（交流参数指标计算）
(1) 差模电压放大倍数
当差动放大器的射极电阻 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数 由输出端方式决定，而与输入方式无关。
根据BUCK-BOOST 电路模型搭建出了如图电路，由于输出的电压是低于，如果直接在输出端并联电阻分压反馈，芯片的反馈引脚将始终得到的是低电压，为了解决这一问题，本设计采用光耦隔离的方式，摒弃电压正负的概念，使反馈信号直接控制光耦的输入端，而芯片的反馈信号则直接由电压输入端提供，从而解决了电压反馈问题。
第2章设计方案
2.1放大电路
2.1.1差分放大电路的分析
1、差动电路的输入输出方式
根据输入信号和输出信号的不同方式可以有四种连接方式,即:
(l)双端输入-双端输出，将差模信号加在 、 两端,输出取自 、 两端。
(2)双端输入-单端输出，将差模信号加在 、 两端,输出取自 或 到地。
(3)单端输入一双端输出，将差模信号加在 上, 接地(或 接地而信号加在 上),输出取自 、 两端。
2、实现了音频放大功能，直接通过电脑输入一路模拟音频信号，高音悦耳，低音沉重，由于输出加入了大电容进行耦合所以即使没有输入信号时，输出不会存在电流声。
3、自制正负稳压电源，由于只有单相输出的变压器，要得到正负电源的功率输出，那么就必须的加入开关电源设计进去，本设计采用BUCK_BOOST电路，实现了单相输入，正负双向输出的功能。
图.2
介绍推挽电路，首先介绍功放的一些基本知识。从能量控制的观点看，功放电路和电压放大电路没有本质区别，但后者的要求是使负载得到不失真的电压信号，而前者的要求是获得一定的不失真的输出功率。
在放大电路中，输入信号在整个周期内都有电流流过，称为甲类放大；如果只有大半个周期有电流流过，称为甲乙类放大；如果只有半个周期电流流过，称为乙类放大。
Key Words:Dual Power supply, OCL, Power amplifier
第1章课题整体框架
1.1课题任务
设计一个OCL音频放大器。具备音频放大的和波形放大的功能。在满负荷输出的时，尽量减小失真。
1.2课题要求
1、全分立器件搭
2、放大倍数可调
3、放大带宽20 Hz<f < 50KHz
(4)单端输入-单端输出 将差模信号加在 上, 接地(或 接地而信号加在 上),输出取自 或 到地。
注意：连接方式不同,电路的性能参数不同。差动放大器当输入差模信号时，差模电压放大倍数 的大小与输出方式有关，而与输入方式无关。
2、基本原理
差分放大器是一种特殊的直接耦合放大器，它能有效的抑制零点漂移；它的基本性能是放大差模信号、抑制共模信号；常用共模抑制比来表征差分放大器对共模信号的抑制能力；稳流电阻的增加可以提高共模抑制比；但稳流电阻不能太大，因此采用恒流源取代稳流电阻，从而进一步的提高共模抑制比。
