实验8互补对称功率放大器

1、实验八实验八 互补对称功率放大器互补对称功率放大器一、实验目的一、实验目的 1、理解互补对称功率放大器的工作原理。 2、加深理解电路静态工作点的调整方法。 3、学会互补对称功率放大电路调试及主要性能指标的测试方法。二、实验仪器二、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、信号发生器三、实验之前的一些名词解释 功率放大器 甲类工作方式、乙类工作方式、甲乙类工作方式 交越失真 OTL电路 功率放大器的作用：功率放大器的作用： 用作放大电路的用作放大电路的输出级输出级，以以驱动驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。仪表指针偏转等。 功率放大

2、器是一种向负载提供功率的放大器，功率放大器是一种向负载提供功率的放大器，简称功放。简称功放。功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取执行机构执行机构 电压放大器的主要任务是使负载得到不失真的信号，它的主要指标是电压放大倍数。而功率放大器主要考虑的是如何输出最大的不失真功率，即如何高效率地把直流电能转化为按输入信号变化的交流电能。功率放大器不但要向负载提供大的信号电压，而且也要向负载提供大的信号电流。因此，功率放大电路的形式、工作状态、分析方法和所研究的技术指标都与电压放大电路不同。 功放的要求: 1） 输出功率足够大 2） 效率要高 3） 非线形失真要小功率放大电路的工作方式 根据晶体

3、管静态工作点的位置不同，放大电路可分为三种工作方式。 甲类工作方式： Q点设置在负载线的中点，在输入信号的整个周期，晶体管都在工作，输出波形失真小，但静态管子功耗大，效率低。 乙类工作方式： Q点在负载线的最低点，由于静态时电流为零，无功耗，效率最高。但此时放大电路只在输入信号的正半周工作，负半周时晶体管截止，输出波形出现严重的失真。 甲乙类工作方式： Q点略高于乙类时，静态电流很小，静态消耗约为零，效率也很高。晶体的导通时间大于半个周期，此时输出波形仍失真严重。 晶体管的三种工作状态：iCiC iC iC iC uCE uCE uCEttt甲类甲类乙类乙类甲乙类甲乙类iC QQQ上页返回晶体

4、管在输入信号晶体管在输入信号的整个周期都导通的整个周期都导通静态静态IC较大，波形较大，波形好好, 管耗大效率低。管耗大效率低。晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，的半个周期内导通， 静态静态IC=0，波形严重，波形严重失真失真, 管耗小效率高。管耗小效率高。晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于半个周期，静态半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。一般功放常采用。甲类方式 如射极输出器射极输出器Rbuo USCuiibRE 射极输出器的输射极输出器的输出电阻低，带负载能出电阻低，带负载能力强，适合于做功率力强，适合于做功率输出器。输出器。交越失真功率管的ib必须在VBE大

5、于某一数值（即门坎电压,NPN硅管约为0.6V）时才有显著变化。当输入信号Vi低于这个数值时，T1和T2都截至，ic1和ic2基本为零，负载R上无电流通过，出现一段死区，如图7-1所示。这种现象称为交越失真。0.5VCCvit交越失真交越失真RLuiT1T2+USCCAUL+ -图图7-1 交越失真交越失真 电路中增加电路中增加 R1、D1、D2、R2支路。支路。R1D1D2R2VCC-VCCVOviiLRLT1T2 静态时静态时: T1、T2两管发射结电位两管发射结电位分别为二极管分别为二极管D1、 D2的正向的正向导通压降，致使两管均处于导通压降，致使两管均处于微弱导通状态，有较小的静微弱

6、导通状态，有较小的静态电流态电流ICQ； 另：另：静态电流在输出端被抵消，静态电流在输出端被抵消， 故故vi0，VO=0克服交越失真的措施克服交越失真的措施OTLOTL互补对称功放电路互补对称功放电路+VCCRLviT1T2CKvo+-VC OTLOTL基本原理电路基本原理电路这种电路的输出通过电容这种电路的输出通过电容C C和负载和负载RLRL耦合而不用耦合而不用变压器，因而称为变压器，因而称为OTLOTL电路，电路，OTLOTL电路是电路是output output Transformerless(Transformerless(无输出变压器的缩写无输出变压器的缩写) )四、实验原理四、实

7、验原理图图7-2 互补对称功率放大器实验电路互补对称功率放大器实验电路 图7-1所示为互补对称低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级（也称前置放大级），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补对称功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。二极管D1、D2，给T2、T3提供偏压，可以使T2、T3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。由于RW1的一端接T1、T2的输出端，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够

8、稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。 当输入正弦交流信号Ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，Ui的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL（可用嗽叭作为负载），在Ui的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C3起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。 C2和R5构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。由于信号源输出阻抗不同，输入信号源受功率放大电路的输入阻抗影响而可能失真。为了得到尽可能大的输出功率，晶体管一般工作在接近临界参数的状态，如ICM，U（BR）CEO和PCM，这样工作时晶体管极易发

9、热，有条件的话晶体管有时还要采用散热措施，由于三极管参数易受温度影响，在温度变化的情况下三极管的静态工作点也跟随着变化，这样定量分析电路时所测数据存在一定的误差，我们用动态调节方法来调节静态工作点，受三极管对温度的敏感性影响所测电路电流是个变化量，我们尽量在变化缓慢时读数作为定量分析的数据来减小误差。主要性能指标：主要性能指标： 1、最大不失真输出功率、最大不失真输出功率Pom在实验中可通过测量RL两端的电压有效值，来求得实际的 （7-1）2、效率、效率 （7-2）PE直流电源供给的平均功率理想情况下max78.5%。在实验中，可测量电源供给的平均电流Idc（多测几次I取其平均值），从而求得

10、（7-3）负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。3、频率响应、频率响应详见实验四有关部分内容4、输入灵敏度、输入灵敏度输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号i之值。LomRUP20%100EomPPECCdcPUI五、实验内容五、实验内容1.调静态工作点。(1)调节Rw1，使M点电压为0.5Vcc。测量各级静态工作点，记入表1.7.1。(2)用动态调节方法来调节静态工作点:输入端Vi接f=1kHz的正弦波信号，调大Vi的幅值，同时调节Rw1,用示波器观察输出波形，使输出波形最大且没有饱和和截止失真。然后恢复Vi=0，测量各级静态工作点。2.观察失真(1)连接 J2

11、，输入端Vi接f=1kHz的正弦波信号，调节Vi的幅值，用示波器观察并记录输出波形，此时，输出波形有可能出现交越失真。(2)断开J2，输出波形无交越失真。分别观察连接断开J1,实验电路输出波形动态范围的变化,（注意饱和和截止失真）。表7-1(Vcc=12VVM=6V)T1T2T3VB(V) VC(V) VE(V) 3.测量主要性能指标：测量主要性能指标：(1)最大输出功率最大输出功率Pom1、按a中的实验步骤调节好功率放大电路的静态工作点。2、关闭系统电源。连接信号源输出和US。输出端接上嗽叭即RL(接上J3)。3、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz、50mV的正弦信号s，用示波器观察输

12、出电压O波形。逐渐增大Ui，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载RL上的电压Uom，则用下面公式计算出Pom。LomomRUP2 (2) 测量测量 当输出电压为最大不失真输出时，在电路正常放大的情况下，测量电源供给的平均电流Idc（直流表笔连接VCC处两个插孔,电源开关断开, ）读出表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均电流Idc（有一定误差有一定误差），由此可近似求得PE =Ucc*Idc，再根据上面测得的Pom，即可求出。 Idc的测量方法：测出电路的测量方法：测出电路7-2中中R5、R6两端的电压两端的电压UR5、UR6，然后由下面的公式算得：，然后由下面的公式算得： Idc =UR5/R5+UR6/R6EomPP(3)输入灵敏度测试输入