功放电路设计说明书

功率放大器（OTL ）

一、基本原理及原理图

下图为乙类推挽功率放大器的电路原理图。图中，Q1和Q2为两个特

性配对的互补功率管（NPN 型和PNP 型）；若忽略功率管发射结导通电压，则当V1正半周时，NPN 型Q1管导通、PNP 型Q2管截止，i 1C （≈i 1E ）为处于正半周的半个正弦波；当V1负半周时，Q1管截止、Q2管导通，i 1C （≈i 1E ）为处于负半周的半个正弦波，通过R L 的电流i L ＝ i 1E －i 2E ，合成完整的正弦波。但在实际电路中由于有导通电压，零偏置会使输出电压波形产生交越失真，图中选用二极管偏置电路为互补功率管加合适的偏置电压，使之工作在乙类状态，减小失真且具有高热稳定性；采用单电源供电（加大容量的C3）使两互补管电压均是2

1V CC ；互补管间加两个电阻帮助两管散热；输入信号为互补功率管提供振幅接近电源电压的推动电压，产生自举效应；设计合适的参数使此电路高效地使功率放大相应的倍数驱动负载。

功率放大器电路原理图

二、设计步骤

1.设计要求：

（分立元件）设计并仿真功率放大器（OTL ），要求：

① 电压增益：5倍以上

②负载：0.5W以上（8Ω扬声器）

③频率范围：20Hz~20kHz

2.设计过程：

①电源的选取：

由P＝I2R

L ＝U2／R

L

（R

L

＝8Ω）得U＝2V

∴U

P

P-＝2×2√2≈5.7V ∴V

CC

＝15V

②电阻的选取：

P＝I2R

L ＝U2／R

L

，令U=3v，I

L

R

＝

2

1U

P

P-

／R

L

≈350mA (β＝100)

∴i

1

B ＝I

L

R

／β＝3.5mA 取i

3

R

＝20mA

∴R

5＋R

6

＝3／（20mA）≈150 ∴R

5

＝10Ω，R

6

＝90Ω

∵R2／（R

1＋R

2

＋R

9

）＝3＋0.7＝3.7 即R

1

／（R

2

＋R

9

）≈4

取调试好的R

1＝10kΩ，R

2

＝41kΩ（R

2

为1kΩ，起保护作用；R

9

可

调）

令R

3＝600Ω，R

4

可调，不要取太大，起到作用即可

取R

7＝R

8

＝1Ω（一般取小点）

③电容的选取：

C1＝10uF，C2＝47uF，C3＝470 uF (电容大，交流压降趋于零)

三、仿真调试

1. 仿真电路图：

2. 输入输出波形如下：

分析：此时R4＝40Ω，R9=20kΩ，出现了饱和失真和交越失真，综合调节这两个滑动变阻器，减小失真，增大R9可以增大输出电压，提高放大倍数；增大R4减小交越失真。

3. 三极管Q2静态偏置集射间电压和电流调试结果如下：

分析：两个三极管分压大于7.5V，电流偏小，调试R4使电压接近7.5V；静态电流大于50mA，一般为50~100mA，越小越好。

4. 输出电压和输出电流测试结果如下：

5. 输出波形失真率调试结果如下：

分析：此时失真大，驱动喇叭放出的声音不是太清晰，有失真；二极管接反交越失真变大，改正后用示波器看波形时出现饱和失真，调试滑动变阻器使偏置合适减小失真。

四、仿真测试

调试完成后的各指标如下：

1. 输入输出波形如下：

2. 三极管Q2静态偏置集射间电压和电流测试结果如下：

3. 输出电压和输出电流测试结果如下：

计算：电压放大倍数：259÷100≈3

由P＝UI得：P＝2.075×0.259347≈0.52W 4. 输出波形失真率调试结果如下：

失真小于10%，功率放大倍数大于5倍，设计完成。