OCL功率放大器全解
无输出电容功率放大器(OCL)
二、最大输出功率 输出最大功率时， 输出最大功率时，集电极电压和电流的峰值分别为 ′ Vcem VG ′ ′ Vcem = VG I cm = ≈ RL RL 则最大输出功率为 1 1 V ′ Vcem = G VG ′ Pom = I cm 2 2 RL 即
V 2G Pom = 2RL
二、信号放大过程 vi正半周时，经V1、V3两次放大和反相，v3为正半周， 正半周时， 两次放大和反相， 为正半周， 导通， 返回V 则V4、V6导通，i1经R14、RL、地、+VG返回 4、V6形成回 有信号输出。 路，RL有信号输出。 vi负半周时，v3为负半周，则V5、V7导通，i2经R15、负半周时， 为负半周， 导通， VG 、地、RL、 R12返回 5、V7形成回路，RL有信号输出。 返回V 形成回路， 有信号输出。 这样经轮番推挽， 上得功率放大后的完整信号。 这样经轮番推挽，RL上得功率放大后的完整信号。
7.5 无输出电容功率放大器 （OCL） ）
7.5.1 OCL功放电路简析 功放电路简析 7.5.2 OCL实例电路 实例电路
7.5 无输出电容功率放大器（OCL） 无输出电容功率放大器（ ）
“OCL”功放电路：无输出耦合电容的功率放大器。 功放电路：无输出耦合电容的功率放大器。 功放电路 7.5.1 OCL功放电路简析 功放电路简析 一、中点静态电位必须为零（VA=0） 中点静态电位必须为零（ ） 为防止因输出端A与负载 直接耦合， 为防止因输出端 与负载RL直接耦合，造成直流电流对 与负载 扬声器性能的影响， 点静态电位必为零。 扬声器性能的影响，则A点静态电位必为零。采用的办法是： 点静态电位必为零 采用的办法是： 1. 双电源供电：电压大小相等，极性相反的正负电源。 双电源供电：电压大小相等，极性相反的正负电源。 2. 采用差分放大电路。 采用差分放大电路。
分立元件OCL功率放大电路原理分析
分立元件OCL功率放大电路原理分析OCL是英文Output Capacitor Less的缩写，意思是没有输出电容器。
OCL功率放大电路一般采用正、负对称的两组电源供电，电路内部直到负载扬声器全部采用直接耦合，中间无输入、输出变压器（人们将不用输入和输出变压器的功率放大电路称为单端推挽电路），也不需要输出电容器，其好处是通频带宽，信号失真最低。
(1)OCL功率放大器的结构组成功率放大器的结构如图1所示。
OCL功率放大电路分为输入级、激励级、功率输出级三级，此外还有为稳定电路工作而设置的负反馈网络和各种补偿电路，有些还设置有过载保护电路。
图2是一种实际的功放电路，早期一些低档功放机器采用了这一电路。
下面结合该电路来认识一下功率放大器的各组成部分。
1)输入级：输入级主要起缓冲作用。
输入级多采用差分对管放大电路（也有采用运算放大电路的），通常引入一定量的负反馈，增加整个功放电路的稳定性和降低噪声。
差分放大器由两个特性相同的放大电路组成，其左、右两管的参数几乎完全相同。
这种电路具有很高的稳定性，能抑制“零点漂移”，保证输出级中点电压的稳定。
有些功放机器的差动管发射极采用恒流源电路，常见的有二极管和三极管组成的恒流源和两个三极管组成的镜像恒流源。
输入级采用小功率管，工作在甲类状态，静态电流较小。
2)激励级：激励级的作用是给功率输出级提供足够的激励电流及稳定的静态偏压，整个功率放大器的增益主要由这一级提供。
多数功放机的激励级采用单管放大电路，也有少数机器采用差分对管放大电路。
这一级常采用恒流源负载，不仅能得到较高的电源抑制特性，而且具有工作状态稳定、线性好、失真度低等优点。
激励级也是用小功率管，工作在甲类状态。
另外，激励级还要为后一级（功率输出级）提供稳定的偏置电压。
功率输出级的偏置电压电路有多种类型。
最简单的偏置电路是由激励管的集电极负载电阻构成的，其热稳定性和稳压性都比较差；有些功放采用恒压偏置电路，即由多个二极管串联而成的稳压钳位电路，使功率输出级的偏置电压保持稳定；而更多的则是采用带温度补偿的恒压偏置电路，这种偏置电路由一个三极管和几个电阻组成。
OCL,OTL,BTL,甲类,乙类,甲乙类各种放大电路的原理详解,优缺点分析,以及应用说明甄选
OCL,OTL,BTL,甲类,乙类,甲乙类各种放大电路的原理详解,优缺点分析,以及应用说明（优选.) OCL，OTL，BTL，甲类，乙类，甲乙类各种放大电路的原理详解，优缺点分析，以及应用说明清华大学张小斌（教授）一．OCL电路OCL（output capacitorless）的英文本意是说没有电容的输出级（这样可以使输出在低频时变得平滑），你一定认为这个称谓怪怪的，那是因为OCL不是最早的职业输出级电路而是最终的。
OTL（OCL从它发展而来）电路的标配有上一句所说的奇怪的电容。
OTL在后面谈论。
之所以说OCL是“最终的”是因为它是最迎合集成电路趋势的（集成电路中最容易制造的类型）。
OCL电路的基本形式如下图所示：它的最重要的特点是双电源，注意电源在集成电路中可不是什么难题。
正是这个双电源的结构特点让电容下岗了。
Ui作为输出信号，在正的时候T1管发生作用；在负的时候T2管发生作用。
于是能产生一个连续的输出，信号如右图所示。
但是，当信号的电压在-0.6V到0.6V之间（以硅管为例），T1和T2管的导通就成了问题了，这种状况会造成信号输出的交越失真。
面对这个问题，我们只能设置合适的静态工作点，目的就是，在没有Ui时，T1和T2就已经微导通了，那么这个时候来一点点Ui就可以自由的让T1或T2导通。
这是个很有逻辑的想法。
见下面的电路：这个旨在消除交越失真的电路在从正电源+VCC经R1、D1、D2、R2到负电源——VCC形成一个直流电流的旅行中，必然使T1和T2的两个基极之间产生电压，电压的大小等于两个二极管的压降之和。
这样T1和T2管就均处于微导通状态了。
这种结构稍显幼稚，我们在实际中喜欢采用（b）中的形式，学名Ube倍增电路（注意要是I2远大于Ib），意思是说，合理选择R3、R4的阻值，可以使Ub1、b2得到（1+R3/R4）Ube的直流电压。
为了增大T1和T2管的电流放大系数，减小前级的驱动电流，常采用复合管的架构，复合管前面已经由gemfield讨论过了。
OCL功率放大器称为无输出电容直接耦合功率放大器电路
积件 4-4-2：TDA2030构成的OCL功放电路制作
3、测试要求和方法： （1）制作OCL功率放大电路 OCL功率放大电路如图4-44所示。 （2）测量静态工作点各集成块引脚的电压值。 。 （3）在输入端接信号源，有效值为5 mV～10mV，频率1KHz的交流信号， 用示波器观察RL两端的输出电压Uo的波形。逐渐增加输入电压，直至输出电压 出现失真时为止，完成下表的测试项目。
测试 仪表 示波器 Ui/V Uo/V 万用表 Vcc/V Ico/mA 项目
积件 4-4-2：TDA2030构成的OCL功放电路制作
（4）测幅频特 性：用低频信号 测试数据 源分别送入 测试频率（ 50Hz、100Hz V） 、200Hz、 测试数据 400Hz、800Hz 、1KHz、2KHz 、4KHz、8KHz 、10KHz、 12KHz等信号， 测量该功放电路 的幅频特性曲线 和上、下限频率 fH和fL，及频率 带宽BW。将测 量结果填入下表 ：
江苏无锡机电高等职业技术学校
WUXI MACHINERY AND ELECTRON HIGER PROFESSIONAL AND TECHNIAL SCHOOL
电子与信息技术专业 电子技术课程
积件 4-4-2：TDA2030构成的OCL功放 电路制作
制作教师：范荣欣
全国职业教育电子与信息技术专业数字化资源共建共享
测试频率（ Hz） 20 50 100 200 400 800 1000 2000
4000
8000
10000
12500
15000
17000
18000 200000
第14讲无失真OCL电路集成功率放大电路
实际最大不失真输出功率：
理想最大输出功率：
PoM
Pom
(VCC
UCES 2RL
)2
VC2C 2R L
U cem
VCC ,忽略U CES
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模拟电子技术2、电Leabharlann 提供功率1PV 2π
2π
0 VCC(ic1 ic2 )d(t)
2 π
VCC
Ucem RL
PVm
LM386的特点：
功耗低 电源电压范围宽 通频带宽 外接元件少
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6管脚：正电源端； 4管脚：接地端； 2管脚：反相输入端 3管脚：同相输入端； 5管脚：输出端； 7管脚：旁路端，用于外接
纹波旁路电容，以 提高纹波抑制能力； 1、8管脚：电压增益设定端
LM386管脚排列图
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五、准互补对称OCL电路
输出功放管用复合管代替
输出功放管的类型相同， 互补的作用通过 V1、V2复合成NPN型， V3、V4复合成PNP型来实现
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第四节 集成功率放大电路
集成功率放大电路属于模拟集成电路的范畴，广泛应用 于各类高档、中档和普及型收录机及音响设备中。以LM386 为例进行简单介绍。
解： (2) UCES= 3V时，
PoM
VCC
UCES 2RL
2
15 32
28
9W
η π VCC UCES 78.5% 15 3 62.8%
4
VCC
15
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【例5-1】已知晶体管的PCM、ICM、U(BR)CEO足够大，试求： (1)在V1、V2管的UCES=0时，电路最大不失真输出功率PoM； (2) UCES=3V时电路最大不失真输出功率Pom及效率η实； (3)V1、V2管的最大管耗PTm1 ，PTm2 ； (4)管子的耐压URM； (5)应如何选功率管。
OCL准互补功率放大电路图
OCL准互补功率放大电路图
电路结构：T1、T2为差放输入级，T4为共射放大级和T7～T9、T8～T10组成准互补功率输出级。
静态电流：R1和D1、D2先确定了基准电压并与T3、T5组成恒流源。
T3提供差放级静态电流，T5是共射放大级的有源负载。
T6、R2、R3组成VBE恒压偏置电路，为准互补电路设置静态工作点，克服交叉失真。
RB1和Rf分别构成T1、T2管的基流回路，且Rf构成直流负反馈，使整个电路的静态工作点稳定。
Rf和
C1、RB2又形成了交流电压串联负反馈，使电压放大倍数稳定，输入电阻增大，输出电阻降低，非线性失真减小。
输出端串接一熔丝BX用来保护功率管、使它们在输出短路时不至于烧毁。
为了得到较大输出功率，就需要有较大幅值的电压信号和一定数值的电流才能推动功放。
前置放大器可以用分立元件组成，也可用集成运放来实现。
该电路与实例二主要区别
T7～T10的偏置电压采用T6、R2、R3恒压偏置电路。
提高推动级集电极电压振幅不是采用自举电路，而是对推动级的集电极负载用D1、D2、T5管构成有源负载，对直流呈现直流负载很小，而对交流呈现很大的负载。
输出端串接一熔丝BX用来保护功率管、使它们在输出短路时不至于烧毁。
电路原理演示:。
OCL功率放大器全解
课程名称：模拟电子技术课程设计题目： OCL功率放大器学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：杨艳日期： 2014 年 10 月 25 日一、任务及要求：1.设计任务与要求（1）采用全部或部分分立元件电路设计一种OCL 音频功率放大器。
（2）额定输出功率P O ≥10W 。
（3）负载阻抗R L =8Ω。
（4）失真度γ≤3%。
（5）设计放大器所需的直流稳压电源。
二．方案设计与论证1.设计思路功率放大器的作用是给负载L R 提一定的输出功率，当L R 定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。
由于OCL 电路采用直接耦合方式，为了保证工作稳定，必须采用有效措施抑制零点漂移，为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。
因此，性能良好的OCL 功率放大器应由输入级，推动级和输出级部分组成。
2. OCL 功放各级的作用和电路结构特征输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级（音调控制级）送来的信号作用低失真，低噪声放大。
为此，采用带恒流源的，由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。
推动级的用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可采用集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。
输出级的作用是给负载提供足够大的输出信号功率，可采用有复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路。
三、单元电路的选择及设计1、设计方案利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的能转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
详解OCL功率放大器电路
详解OCL功率放大器电路OCL基本功率放大电路(1)电路结构如图10-11所示为OCL基本功率放大电路，图中VT 1 和VT 2 是特性相同但极性不同的配对管。
VT 1 和VT 2 两管的集电极分别与对称的正、负直流电源相连，两管的基极相连是信号的输入端，两管的发射极相连是信号的输出端。
图10-11 OCL基本功率放大电路(2)工作原理静态时，两管均处于截止状态。
由于两管特性相同，内阻一样，又采用对称的直流电源供电，所以输出端 O 点静态电压为0V。
在输入信号正半周时，两管的基极电位同时升高，由于两管的极性不同，基极上的输入信号使VT 1 发射结正向偏置，VT 1 处于放大状态;而正半周的输入信号使VT 2 发射结反偏截止。
此时，流过扬声器的电流方向是自上而下的，如图中的带箭头的实线所示。
在输入信号负半周时，两管的基极电位同时下降，使VT 1 发射结反偏截止，VT 2 进入放大状态。
此时流过扬声器的电方向是自下而上(因地比负电源高)的，如图中的虚线所示。
从以上分析可以看出，OCL功率放大电路利用了NPN型和PNP 型对管的互补特性，用一个信号同时激励晶体管VT 1 、VT 2 轮流导通与截止，分别放大交流信号的正、负半周，负载上得到的是一个放大了的完整信号。
这种电路通常称为无变压器耦合互补推挽放大电路。
(3)电路特点①要采用良好平衡性的对称正、负直流电源供电，电源结构复杂。
②输出端直流电压为0V，不需要输出耦合电容，低频特性好。
③由于扬声器一端接地，直接与放大器相连，故障时直流电压升高，而扬声器的直流电阻很小，所以需加设保护电路。
④负载可获得的最大功率为⑤OCL功率放大电路主要用于输出功率较大的场合，如组合音响、扩音机电路中。
实用OCL功率放大电路OCL基本功率放大电路，由于没有直流偏置电路，在正负半周的交界处，输入电压较低，输出对管都截止，输出电压与输入电压不存在线性关系，存在一小段死区，会出现如图10-4所示的交越失真现象。
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课程名称：模拟电子技术课程设计题目： OCL功率放大器
学生姓名：
专业：
班级：
学号：
指导教师：杨艳
日期： 2014 年 10 月 25 日
一、任务及要求：
1.设计任务与要求
（1）采用全部或部分分立元件电路设计一种OCL 音频功率放大器。
（2）额定输出功率P O ≥10W 。
（3）负载阻抗R L =8Ω。
（4）失真度γ≤3%。
（5）设计放大器所需的直流稳压电源。
二．方案设计与论证
1.设计思路
功率放大器的作用是给负载L R 提一定的输出功率，当L R 定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。
由于OCL 电路采用直接耦合方式，为了保证工作稳定，必须采用有效措施抑制零点漂移，为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。
因此，性能良好的OCL 功率放大器应由输入级，推动级和输出级部分组成。
2. OCL 功放各级的作用和电路结构特征
输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级（音调控制级）送来的信号作用低失真，低噪声放大。
为此，采用带恒流源的，由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。
推动级的用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可采用集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。
输出级的作用是给负载提供足够大的输出信号功率，可采用有复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路。
三、单元电路的选择及设计
1、设计方案
利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的能转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
2、设计选择
(1)设计一个放大器所需要的直流稳压电源 L OM OM R U P 221= 又 L OM OM R P U 2=
∴OM CC U V )5.12.1(-=
则可以得出CC V =17V —24V,此时取CC V =20V.
∴该直流稳压电源的图形如图所示：
在电子线路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。
小功率稳压电源一般有电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。
电源变压器是将交流电网220V 的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。
由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。
但这样的电压还随电网电压波动（一般有±10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化，因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。
稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。
当负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。
(2)差分放大电路电路图
差分放大电路在性能放大那个面有许多优点，是模拟集成电路的又一重要组成部分。
上图时用两个特性相同的三端器件V1、V2所组成的单端输入的差分放大电路。
图中R0为实际电流源的动态输出电阻，其阻值一般很大，容易满足R0>>Re（发射结电阻）的条件，这样就可以认为R0支路相当于开路，输入信号电压近似地均分在两管的输入回路上，如图中体现了射极耦合的作用。
(3)复合管放大电路电路图
双极性三极管（BJT）有两种类型：NPN型和PNP型。
他们分别有三个极：发射极e、集电极c和基极b。
当BJT用作放大器件时，无论是NPN型还是PNP 型，都应将他们的发射结加争先偏置电压，集电结加反向偏置电压。
U的倍增电路电路图
(4)
BE
U的倍增电路
BE
交越失真：电子学名词，是指放大电路中，输出信号并非输入信号的完全、真实的放大，而是多多少少走了样，这种走样即是失真,引起失真有多种.
我们在分析时，是把三极管的门限电压看作为零，但实际中，门限电压不能为零，且电压和电流的关系不是线性的，在输入电压较低时，输出电压存在着死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生失真。
这种失真出现在通过零值处，因此它被称为交越失真。
由于晶体管的门限电压不为零，比如硅三极管，NPN型在0.7V以上才导通，这样在0~0.7就存在死区，不能完全模拟出输入信号波形，PNP型小于-0.7V才导通，比如当输入的交流的正弦波时，在-0.7~0.7之间两个管子都不能导通，输出波形对输入波形来说这就存在失真，即为交越失真。
我们克服交越失真的措施是：避开死区电压区，使每一晶体管处于微导通状态，一旦加入输入信号，使其马上进入线性工作区可以给互补管一个静态偏置。
此时我们利用二极管和电阻的压降产生偏置电压从而克服交越失真.
四.总体电路图
1.工作原理简单介绍：
（1）用差分放大输入级抑制零漂，如前所述，为了使L R 在静态时没有直流电流通过，即A 点的静态直流电位为零，所以采用正，负对称的两个小电源（CC V +，CC V -）。
但是温度的变化又会引起零漂，所以应采用差分放大器作为输入级， 用它来抑制A 点电位因受温度等因素影响而产生的零漂。
（2）其他元器件的作用:V3管为激励级，它把V1管输出信号再进行一次放大后
去推动功率输出级的功放管工作，故该级又称为推动级。
C5是高频负反馈电容，防止V3高频自激。
（3）R7，V8，V9为功放管提供静态偏置，防止交越失真，把V4，V5基极直流电信分开，并利用V8，V9补偿功放管的温度特性，以稳定功放管的基极偏流。
（4）R5，C3，R6组成电压串联负反馈电路。
C3对低频信号短路，分压比R6/
（R5+R6）为反馈系数，R6越大，反馈量越大，反馈越强。
分压比适当则 既 可减小信号非线性失真，又不致造成放大器增益下降太多。
（5）R16，C6称中和电路，防止由于感性负载而引起高频自激。
（6）R4，C2是差动放大器的电源滤波电路。
（7）C4是自举电容，用来提高功率输出级的增益。
由图可知，当输入信号u1为正半周时，经V1，V2和V3次放大并反相，
3u c 也为正半周，则V4，V6复合管导通，信号放大后经R14，L R ，地，CC V 返回V4，V6形成回路，在负载L R 上有放大了的正半周电流1i 通过，其方向如图中的实线所示。
同理可知负半周上的2i 通过，如图中虚线所示。
这样轮流推挽工作，在L R 上就获得功率放大后的完整信号。
五、安装与调试
六、性能测试与分析（写仿真调试与分析）
经仿真软件进行仿真，此功放不仅能放大普通信号，还能放大一些极其微弱的信号。
经过计算此功放的输出功率为12.5～20.8 W，失真度约为2.13﹪，基本符合设计要求。
七，结论与心得
整个设计终于大功告成。
综合设计实验的确是集所有零散知识点为一体，一环接一环，其中某环脱节了也就难以完成设计。
虽然刚学完模电知识，但由于学的并不深入，加上假期的淡忘，这次设计难免更加努力。
初期，先网上查找了许多相似实验，相似电路图进行仿真，但都与本实验有差距。
于是也去图书馆借书查看，还复习了上学期模电的综合实验，确定了目前所用电路。
其中，直流稳压电源是参考所得。
在确定元件参数这一工作上也是大费周折，我又把模电书翻了一遍，特别
是后面几章的知识与公式。
同时，也看了好几遍实验指导书，不过值得，温故而知新，也为以后的学习打下坚实的基础。
并不是第一次做综合设计实验，据以往经验，感觉这次设计缺少系统性，在整个设计过程中探索性也不够。
所以，要想在着方面得到提高，还是得对相关专业知识熟练掌握，那样才能融会贯通。
八、参考文献
[1] 模拟电子技术基础童诗白华成英高等教育出版社
[2] 电路与电子技术实验电工电子实验中心
[3] 电子技术常用器件应用手册陈汝全机械工业出版社
[4]电子技术基础实验与课程设计章忠全中国电力出版社。