OTL功率放大器电路设计

OTL 功率放大器电路设计
一．实验任务：
设计一个OTL 功率放大器，要求输出功率W P O 5.0<,负载电阻Ω=8L R ,输入电压为mV V i 100=.
二．实验电路原理图：
三．参数计算与确定：
1.确定电源电压：
根据输出功率要求，取W P O 4.0=,则
om om O O O I V I V P 2
1*21*===L om
R V 2
21
又因为V CC om V 21≈ 则L
CC
L om O R V R V P 2
28121≈=
得到V R P V L O CC 05996.54.0*8*88=== 考虑到32,R R 上的压降和32,T T 的饱和压降（32,T T 单管的饱和压降通常小于0.3V ），所以取标准电源电压V V CC 15=. 2.确定3,2,R R
32,R R 为射极电流的反馈电阻，主要用来稳定静态工作点，因它们与反馈串联，取值较大会使功耗增加，一般取L R R R )1.0~05.0(32== 所以本实验设计取
Ω==4.032R R
3.选择功率管32T T ，
考虑到功率管有静态电流32,C C I I ,实际损耗要大一些，一般取
mA I I C C 30~2032==,所以本实验取mA I I C C 2032==
所以32T T ，极限参数为：
()()V V V V CC CEO BR CEO BR 632=>=
W I V P P P P A R V I I I CQ CC OM
C CM CM L CC C CM CM 5.12.062
1
862.0212.0375.08
2622max 232max 232=⨯⨯+⨯=+=>=∴=⨯==
>= 所以取W P P CM CM 632==
根据以上参数，选择2T 为TIP41C,3T 为TIP42C,选择18032==ββ的晶体管。

4.确定R R C ,及e R 确定C R :
由于32,T T 管18032==ββ，所以流入32,T T 的基极电流
mA I I I C B B 33.02
32==
=β
又因为32T T ，组成的电路均为共集电极电路，要使静态时1b V 稳定，则21B C I I >>,取mA I I B C 3.333.0101021=⨯== 并且在静态时： V V V V U CC
b 5.3)5.03(5.02
1=+=+= Ω=-=-=
∴7503.35.3611mA
V
I V V R C b CC C 又由于C R 为电位器，所以取标准值K R C 5=,取这么大有以下原因：一是有避免电路中的电流过大，使32,T T 因电流过大而损坏；二是，在调节32T T ，的静态工作点时，阻值大的电位器可以使电压有很大变化围，从而可以准确可靠的调节出32T T ，的静态工作点；三是在有输入信号输入时，由于存在很大的误差，在不加输入信号时调节
32,T T 的静态工作点时，在输出端的输出信号在示波器上会出现严重失真，此时，就必须重
新调节32,T T 管的静态工作点了，这时C R 为阻值大的电位器可以重新使电压有很大变化围，从而可以准确可靠的调节出32T T ，的静态工作点，避免输出信号失真。

确定R:
V V V V b b 2.16.06.021=+≥ Ω==
=
∴3643.32.11
21mA
V
I V R C b b
所以取标准值Ω=680R 。

确定e R ：
11)5~3(BE E V V ≥ 且V V BE 7.01= V V V BE E 8.2411==∴ Ω==
=
∴8483.38.23
1mA
V
I V R C E e
所以取标准值Ω=680e R
5.确定1T 管及其偏置电阻p R 及1R ：
因为1T 管组成的电路为100=β e R R )20~5(1= 所以Ω==K R R e 8.6101
由于)(11R R I V p K += 根据流过偏置电阻p R 及1R 的电流选取原则，取A 33.0100
3.31010
101
11m mA
I I I C B =⨯=
==β
所以Ω====+K mA
V I V
I V R R CC K p 1033.0321111 Ω=Ω-=-Ω=K K R K R P 2.3)8.610(101 取标准值Ω=K R P 5的电位器 三极管1T 的最大反向电压应满足：
()V V V V CC
K CEO BR 32
1==> 取()V V CEO BR 51=
三极管1T 的最大功耗应满足：
()2
2~5.1)2~5.1(1max 1K
C C CM V I P P => 则W W P CM 09.02
3033.08.11=⨯⨯= 根据以上参数，三极管1T 选用3DG8050.
四．测量与调试：
步骤：
静态工作点得测试：
1.按电路原理图连接实验电路，暂不接入函数信号发生器（0=i U ）电源（V U CC 6=）进线中串入直流毫安表。

2.调节电位器P R ,用万能表测量K 点的点位，使CC K V U 2
1
==3V . 3.调节C R ,使21,b b 两端的电压达到1.2V . 这样才能使两功率管其达到工作。

4.输入端接的是正弦信号mV U i 100=,输出端用示波器观察输出电压O U 波
形，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载L R 上得电压，则L
Om
Om R U P 2=
. 5.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dc I ，由此课近视求得dc CC E I U P =，再根据上面测得的Om P ，即可求出%100⨯=
E
Om
P P η。

五．遇到问题与解决方法：
按上述步骤操作，静态工作点调好后，接通直流电源V U CC 6=,输入信号
mV U i 100=,而得到的输出信号O U 的波形存在严重失真，根本满足不了要求。

之后，我断
开直流电源，没有加入输入信号，重新检查电路板有无虚焊假象，仔细检查后并没有发现此类现象。

因此，重新接入电路中，发现输出波形依旧存在严重失真，和第一次测量时的一样，所以，可以判断，是三极管的静态工作点没有调好，因此，在接入输入信号和直流电源的同时，输入信号接上示波器，观察波形。

然后，调节电位器 P C R R ,,观察输出信号波形。

但是任凭我怎样调节电位器P C R R ,,输出波形也无法满足不失真。

因此，可以判断三极管的工作区域不在放大区。

对于一个三极管来说)(e C c CC CE R R i V V +-=，要想使三极管在放大区，可以提高其直流电源电压。

因此，尝试提高其电源电压，并且调节电位器C P R R ,，观察输出波形，可以满足输入输出电压O V 达到最大不失真输出。

六．改进方案： 在此
方
案
上
测
得
直
流
电
源
电
压
V V CC 6.8=,V V K 39.4=,V U B 54,.21=,V U E 88.11=,V U b b 40.121=,V U 1.51b =,
V U T E 46.42=,V U T E 35.43=,A I dc 15.0=,并且接入电路中的电位器的电阻
Ω=Ω=K R K R C P 03.1,53.3.
还已知输入信号电压mA U i 100=，输出信号电压V U O 38.2=. 输出功率()W W R U P L O
O 7.08
38.22
2
m m
=== W W I U P dc CC E 29.115.06.8=⨯== %54%10029
.17.0%100=⨯=⨯=
E Om P P η。