OTL音频功率放大器的设计

张青青

摘要

OTL功率放大器，旨在对微弱的音频信号进行放大，从而产生在不产生信号失真的情况下达到放大音量的效果。本文主要设计一种功率放大器，该功率放大器电路主要是由前置音量放大电路、音调控制电路、输出音频电路构成，各部分通过相互联系来实现功能。

【关键词】音频功率放大器 乙类推挽 失真OTL功放

OTL音频功率放大器，它具有非线性失真小，频率响应宽，性能指标较高等特点，具有极其广泛的研究意义，因此，被广泛采用在各种高保真放大器应用电路中。

1 OTL功率放大器的具体结构

OTL音频功率放大器具体结构如图1所示：前置放大器T₁工作于甲类状态，调节电位器R_W1（102电位器）可以通过改变其集电极电流实现音量的控制，集电极的电流通过二极管和R认叹（103电位器），给T2、T3提供偏压，T2、T3组成互补推挽OTL功放电路，对音频进行功率放大。

此外，我们还可以通过电位器来达到克服交越失真的效果，调节电位器R_W2，使T₂、T₃通过工作在合适的静态点而工作于甲、乙类状态，避免交越失真，除杂降噪，其次，调节电位器R_W2，降低静态工作点，从而尽量减少功率的耗散，提高乙类推挽放大器的转换率，使之尽可能的接近87.5%，我们采用这种方法来满足设计要求。如图2所示。

2 OTL功率放大器的调试

利用双手机音频线一端接手机，一端接入音频接入口，接上5V电源，这时喇叭就会传来被放大的声音，根据音量和音质来调节电位器的阻值，直至调节到喇叭不发生失真的声音。

当输入正弦信号U₁时，经T₁放大的信号同时给T₂、T₃提供偏压，在U₁的负半周，T₂管导通，T₃管截止，同时向电容C0充电;在U₁的正半周，T₃导通，T₂截止，电容器C0通过负载R_L放电，因此在R_L上就得到完整的正弦波，如图3所示。

通过示波器，不仅能够观察到交越失真，更能通过观察波形波峰是否出现失真来判断是否发生饱和失真和截至失真，从而得到最佳的静态工作点，减少音频功率放大器的耗散。如图4所示。

3 测试静态工作点

按照图1连接实验电路，先将电位器Rw₂调节到最小值，电位器Rw₁调节到其中间位置，再接通电源。

3.1 調节输出中点电位Ua

调节电位器Rw₁，测量A点电位，使U_A=U_CC/2。

3.2 观察交越失真波形

在电路的输入端接信号发生器，输出端接示波器，调节电位器Rw₂，使A点电位减小，调节A点幅值，使输出波形的波峰和波谷均不出现失真，继续调节电位器Rw₂，直至输出波形出现交越失真。

观察到交越失真之后：

（1）继续调节电位器Rw₂，使输出信号幅值变大，直至交越失真消失为止，此时，继续增大输入信号，使输出波形的波峰和波谷出现失真。

（2）调节电位器Rw₁，使失真对称，然后，略微减小输入信号的幅值，观察交越失真的正半周和负半周是否真的对称，重复步骤2，直到输出波形正半周和负半周的波形失真刚好同时消失，此时得到的静态工作点就是最小静态工作点。

4 最大输出功率和效率的测试

4.1 最大输出功率

逐渐增大输入信号，使输出电压达到最大不失真输出时，测出负载R_L上的电压U，此时电路最大输出功率Po=U²/R_L。

4.2 功率转换率

当输出电压为最大不失真输出时，此时毫安表中的电流值近似为为直流电源供给的平均电流I，由此可近似求得输入功率P_i=Ucc*I，功率转换率=Pi/Po。

参考文献

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