OTL功率放大电路的优化方案

OTL（Output　Transformerless）功率放大电路是指无输出变压器的功率放大电路，它与OCL电路结构基本相同，不同之处在于，OTL采用单电源供电，输出端采用电容耦合，OTL电路基本模型如图4.7所示。

OTL功率放大电路和OCL功率放大电路的工作过程类似，在Ui正半周，三极管VT1导通，电流从电源VCC经三极管向电容C1充电，充电电流经负载RL流入地里。在Ui正半周，三极管VT2处于截止状态。

在Ui负半周，三极管VT2导通，电容C1放电，电流从电容C1正极经三极管VT2、地和负载RL回到电容负极。在Ui负半周，三极管VT1处于截止状态。

电容C1在电路中扮演了电源的角色，同时还起到隔离直流的作用，是个非常重要的元件。为了有足够的储能，C1通常比较大，一般使用电解电容。

由于OTL功率放大电路只有一个电源，图4.7所示的总电源电压比图4.2所示中的总电源电压低一半，如果想要得到同样的输出信号功率，两者的总电源电压应该相等。图4.7所示的最大输出功率为

OTL功率放大器效率与OCL功率放大器相同。

图4.7所示的OTL功率放大器基本模型也是乙类功率放大器，与图4.2所示的OCL功率放大器一样有交越失真的问题。

实用的OTL功率放大电路如图4.8所示。电位器R2，电阻R3、R4、R7，电容C2和三极管VT1组成共射放大电路，主要进行信号电压放大，称为功率放大器的前置放大级（也称推动级）。电阻R5、R6，二极管VD1，三极管VD2、VD3组成互补推挽OTL功放电路，三极管VT2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型三极管。

图4.7　OTL电路的基本模型

图4.8　OTL功率放大电路

VT1管工作于甲类状态，工作状态由电位器R2进行调节。调节R6，可以使VT2、VT3得到合适的静态电流而工作于甲乙类状态，以克服交越失真。

图4.9　OTL功率放大电路信号波形

OTL功率放大电路信号波形，如图4.9所示。上面的波形为输入信号，下面的波形为输出信号。通过对比可以看到输出与输入反相，输出电压比输入大很多倍，这主要是由前置放大级VT1造成的。

实际操作1：OTL功率放大电路的仿真

（1）用Multisim软件绘制电路图，如图4.10所示。图中XDA1为失真分析仪，XSC1为示波器，XBP1为波特测试仪。

图4.10　OTL功率放大电路仿真

（2）运行仿真，用示波器观察输入、输出波形，测试电路通频带宽度，测试失真度，测试电压放大倍数，测试负载RL上的功率。(www.xing528.com)

（3）调节电位器R6，用示波器观察波形，用失真分析仪观察失真度数值的变化。当电位器R6阻值调节到最小时，可以观察到交越失真的波形，如图4.11所示。

图4.11　交越失真的波形

（4）图4.10所示的OTL功率放大电路通频带不能覆盖较低的频率，在1kHz以下电压放大倍数较小，失真较大，可以采用负反馈拓展通频带，如图4.12所示，图中R4是直流负反馈，R7既是直流负反馈，也是交流负反馈。直流负反馈的总反馈电阻值没有变化，而交流负反馈的引入降低了放大倍数，展宽了通频带。

图4.12　负反馈展宽通频带

（5）OTL功率放大电路的电源电压虽然较高，但是输出信号的幅度却不能充分利用电源电压的幅度，引入自举电路可以改善这种情况。图4.13所示为引入自举电路的OTL功率放大电路，图中C4和R8是构成自举电路的主要元件。当C4和R8的充放电时间常数比较大时，电容C4两端的电压提升了三极管VT2的基极和发射极之间的电压。

图4.13　引入自举电路

实际操作2：OTL功率放大器的制作与调试

（1）按照表4.1所列元器件和耗材进行装接准备工作，对元器件进行检查测试。可用备注中的3个三极管取代图4.13所示中的3个三极管。用扬声器取代图4.13所示中的负载RL。

表4.1　OTL功率放大器耗材清单

（2）按照图4.13所示安装、焊接元器件，剪去多余引脚，检查焊点，清除多余焊渣。

（3）通电前检查有无短路情况，电路连接是否可靠，元器件有无错装、漏装现象。

（4）通电检查，应密切注意观察有无煳味、有无冒烟或集成电路过热等现象，一旦发现异常应立即断电，断电之后详细检查电路。

（5）通电检查没问题后，用函数发生器当作信号源进行调试，用示波器观察输入、输出信号波形，调节电位器R2和R6，使输出波形失真较小，幅度较大。若有失真分析仪，调试时应使用失真分析仪监督失真度的变化，使失真度尽可能小。调试过程中应注意观察有无元器件过热现象。

（6）用交流电压表测量输入、输出电压并记录，计算电压放大倍数。用功率表（瓦特计）测量扬声器上的功率。

（7）若有条件，可以使用频率特性测试仪测量电路的幅频特性，通过改变R4和R7观察负反馈对放大倍数和通频带的影响。

（8）使用双电源±9V供电，去除电容C2，将电路改造为OCL功率放大器，进行测试。

（9）尝试前级加上话筒和项目二制作的小信号放大器，使用项目一制作的直流稳压电源供电。