“OTL功率放大器”设计报告(1)

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“OTL功率放大器”设计报告
一个电子系统总要带上一定的输出系统，例如使扬声器发出声音等等。为了使负载能正常工作，与负载相连的最后一级放大电路不仅要向负载提供足够的电压，还要向负载提供足够的电流，即提供足够的功率，因此放大电路的最后一级一般称为功率放大器，简称为功放级。在通信系统和各种电子设备中有着广泛的应用。
    由于我家的收音机的功放部分坏了，我想设计一个功放修好它，看了几本参考书，知道了有关功放方面以下几个知识点：
一、我对低频功率放大器的几点认识
1、低频功率放大器的几个主要指标要求
即：输出功率，效率和非线性失真。
[1]输出功率要足够大。功率放大器的基本任务是放大信号功率，所以它是主要的技术指标也就是保证向负载输出足够大的信号功率。为此，要求晶体管必须提供尽可能大的电压和电流，它经常要早接近管子的极限状态下工作。这样设计功率放大器时，首先要根据输出功率的大小，选择合适的晶体管，以保证在大功率输出下管子能正常工作。
[2]效率要高。功率放大器实质上是把小输入信号放大成大输出功率信号，这是一个将电源电能转化为信号能量，输送给负载的过程。因此在电路中，存在一个转换效率问题。如果能把电源供给的直流功率较多地变成交流输出功率则电路的效率就高。反之，电路效率就低。
[3]非线性失真小。功率放大器的晶体管工作在大信号放大状态，管子输入和输出特性曲线都存在着非线性，不可避免地会产生非线性失真。应当正确选择管子的静态工作点和集电极等效负载电阻（RL’），另外根据输出功率的大小，适当选择激励级的内阻Rs（输出电阻），也可减少非线性失真。
  2、功率放大器的种类和特点
功率放大器由于三极管工作状态和电路形式不同，可分成不同的种类，按晶体管工作状态可分为：甲类，乙类和甲乙类。所谓甲类是指在整个信号周期内晶体管一直是导通的，它的集电极总有电流流过；乙类是指在信号的半个周期内晶体管导通，另半个周期晶体管截止；而甲乙类是公于甲类和乙类之间，晶体管导通时间大于半个周期，小于一个周期。按电路形式分：有输出变压器耦合功率放大器和（OTL）无输出变压器耦合功率放大器。
无输出变压器的乙类推挽功率放大器简称为OTL电路。相当于采用输出变压器的乙类推挽功率放大器而言，OTL电路具有便于集成化，频率性好等优点。
二、课题技术指标
输出功率Po = 1W        负载（喇叭阻抗）RL= 8 欧姆
三、设计OTL功率放大器
1、OTL功率放大器设计原则
1、设计指标的给出：
输出功率Po=1W；负载电阻RL =8欧姆
2、电路设计
图中，是我设计的功放输出级，它由互补对称电路组成，T1是NPN型管，T2是PNP型管，当Vi在正半周时，T2截止，T1导通。T1有放大作用，电流I1流过负载RL。在Vi负半周时，T1截止，T2导通。T2有放大作用，I2流过负载RL。这种电路无论哪个管子工作，都相当一个射级输出器，使输出电流足够大，而且输出电阻很小，负载可以得到很大的有效功率 。这种电路利用两只特性对称的反型管相辅组成，互相补足来完成推挽放大的功能，我们家他为互补对称电路。
但是，由于每只管子输出电压Vbe和IC之间都不是理想线性关系，并且都是死区电压VT。为次，在管子的基极和发射级之间，应加有一定的静态偏压VBE，以便克服交越失真。
3、设计步骤
  （1）决定电源电压Ec
根据输出功率和负载的设计要求，已知Pom=1W ，RL=8欧姆
所以 Ec=（8PomRL）1/2=10V
（2）选取R16和R17
R16和R17是射极电流电阻，主要用来稳定静态工作点，一般取：
R16= R17=0.5欧姆。
（3）选择大功率管T1和T2 SD05C
选取大功率管只要考虑三个参数，即晶体管C-E极间承受的最大反向电压BVCEO，集电极最大电流ICM和集电极最大功耗PCM。
（A）    当电源电压EC确定之后，T1和T2承受的最大反压：
VCEMAX=EC
（B）    若忽略管压降，每管最大集电极电流为：
IC1MAX=（EC/（RL+R16））/2
因为T1和T2的射级电阻R16和R17选得过小，符合管稳定性差，过大又会损耗较多的输出功率。一般取：
     R16=R17=（0.05-0.1）RL
（C）    单管最大集电极功耗：