进阶11：OTL功率放大器
OTL功率放大器
目标
1.了解OTL功率放大器的特点
2.掌握OTL功率放大器的静态调整，以及输出功率、效率 的测量
3.观察功率放大器的输出波形，了解工作点对输出波形的影响
仪器仪表
| 仪器 | 元器件 | 工具 |
|---|---|---|
| 梅林雀或 ADALM2000 | - 8Ω 电阻(1/4W)×1 | - 面包板 |
| 直流源 | - 220Ω 电阻(1/4W)×1 | - 导线 |
| 数字电压源 | - 510kΩ 电阻(1/4W)×2 | |
| - 1kΩ 电阻(1/4 W)×3 | ||
| - 1kΩ 可变电阻(1/4 W)×1 | ||
| - 20kΩ 电阻(1/4 W)×3 | ||
| - 100kΩ 电阻(1/4 W)×1 | ||
| - 10μF 电容(1/4 W)×4 | ||
| - 200μF 电容(1/4 W)×1 | ||
| - SS8050×2 | ||
| - SS8550×2 | ||
| - LM741 集成运放×1 |
仿真工具
Circuit JS
理论
OTL功率放大器即无输出变压器功率放大器，由于电路中取消了输出变压器，因此彻底克服了输出变压器本身存在的体积大、损耗大、频响差等缺点，得到了广泛应用。OTL功率放大器一般采用单电源供电。
为了提高输出功率，功放管可以采用复合管的形式，图1所示为采用复合管的互补对称式OTL功率放大器电路。互补对称式OTL功率放大器的结构特点是采用两个导电极性相反的功放管，因此只需要相同的一个基极信号电压即可。由于功放管采用复合管，可以较方便的解决NPN大功率管与PNP大功率管的配对问题，并易于做成更大功率的功率放大器。
复合管可以由两个导电极性相同的晶体管组成，也可以由两个导电极性不同的晶体管组成。两个晶体管组成复合管时，其导电极性由第一个晶体管决定。
静态分析：当输入电压ui = 0时，功放管的基极电位和射极电位均为VCC/2，在输出端200μF电容的隔直作用下，流过8Ω电阻的静态电流为0。
动态分析：两个复合管交替工作，互相补充，通过200μF电容的耦合，向负载8Ω电阻提供了完整的输出信号。
OTL电路的主要性能指标：
1.最大不失真输出功率Pom
理想情况下，
在实验中可通过测量8Ω电阻两端的电压有效值VRL，来求得实际的
2.效率η
当Vom ≈ VCC时
PV为直流电源供给的平均功率。
理想情况下，ηmax = 78.5%。在实验中，可测量电源供给的平均电流Idc，从而求得PV = VCCIdc，如果考虑到管压降等因素，实际上，晶体管一般都没有工作在“满功率”状态，所以，输出功率和效率都将减小，最高效率大约在60%左右。
Circuit JS仿真
静态：
动态：
实验
1.按照图1，在面包板上插接OTL音频功率放大器，并对电路进行检测。
2.输出负载扬声器用8Ω，2W假负载电阻替代。
3.调整直流工作状态
(1)先将420Ω电阻（1kΩ可调电阻）调至最小，接通供电电压±9V，监测互补电路上输出管的集电极电流，此时的电流应该很小。然后，调整可调电阻，使该集电极电流在3mA左右。此时假负载的端电压应该为零。
(2)观察波形
调节信号源为频率1kHz的正弦波，设置最大电压为100mV，用示波器观察输出端的波形，调节输入信号的幅度，使输出端的波形幅度最大且无明显失真，此时为“满功率”状态。
(3)测量输出功率
在输出波形 不失真的前提下，用示波器测假负载8Ω电阻RL两端电压 VRL = ________(V)
则输出功率 PO=(VRL)/RL = _________(W)
同时，用万用表直流档测出此时输出三极管集电极平均电流，算出直流功耗和效率。
(4)测半功率带宽
以1kHz为中频，改变频率，测出半功率点的fL和fH，画出功率频率特性曲线。
(5)观察自举现象
将自举电容拿掉，用示波器观察输出端的波形，适当调节输入信号的幅度，使输出端的波形幅度最大且无明显失真，用示波器测RL两端电压VRL = __________ (V )
则输出功率PO=(VRL)/RL = _________(W)
并与(3)的结果比较。
练习
设计一个OTL功率放大器，要求输出功率PO ≥ 2W，负载电阻RL = 8Ω，输入电压Vi = 100mV。
Circuit JS仿真：
OTL功率放大器仿真参考电路：