模电实验 低频功率放大器(I)

1、实验报告实验单位电子系2015本（2）班姓名成绩教师签名课程名称模拟电子技术实验学号实验项目低频功率放大器（I）实验日期2017年4月16日一、实验目的进一步理解OTL功率放大器的工作原理学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法二、实验仪器1、THM-3A模拟电路实验箱2、SS-7802A双踪示波器3、MVT-172D交流数字毫伏表4、数字万用电表5、低频OTL功率放大器电路模块6、8Q扬声器三、原理摘要图141所示为OTL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，它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都

2、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。IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D,给T2、T3提供偏压。调节RW2,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。静态时要求输出端中点A的电位，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，图14-1OTL功率放大器实验电路一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。C2和R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。R5100Ci100

3、1JQK丁Rwi68003DG12C&HB-100012.4KRin3.3KTi3DERbilnnn3CG12寸+Utx+5V（一）OTL电路的主要性能指标最大不失真输出功率POm理想情况下，在实验中可通过测量RL两端的电压有效值，来求得实际的。效率rPE直流电源供给的平均功率理想情况下，r|max=78.5%。在实验中，可测量电源供给的平均电流IdC,从而求得,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。频率响应详见实验二有关部分内容输入灵敏度输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号之值。（二）电路构成推动级（前置放大级）由晶体三极管-组成，-管工作于甲类状态，它的集电

4、极电流ci由电位器尺祖进行调节。根据晶体管的工作状态分的。放大器工作状态有三类，即甲类、乙类和甲乙类状态。（1）甲类状态是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周）晶体管不会出现电流截止（即停止输出）晶体管的工作点在其线性部分中点，不论信号电平如何变化，它从电源取出的电流总是恒定不变，甲类放大器的优点是无交越失真和开关失真，而且谐波分量中主要是偶次谐波，在听感上低音厚实、中音柔顺温暖、高音清晰利落、层次感好，十分讨人喜欢，缺点是耗电多，效率低（其实际效率不可能超过25%）,容易发热和对散热要求高，由于器件长期工作于大电流高温下，容易引起可靠性和寿命方面的问题，而且整机成本高。（2）乙类状态是

5、指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两臂”（两个晶体管）轮流放大输出，每一臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的偏置使推挽工作的晶体管在无驱动信号时，处于低电流状态，当加上驱动信号时，一对管子中的一只在半周期内电流上升，而另一只管子则趋向截止，到另一个半周时，情况相反，由于两管轮流工作，必须采用推挽电路才能放大完整的信号波形。乙类放大器的优点是效率较高，理论上可达78%,缺点是由于静态基电流为零，在输入信号较小时，晶体管工作点处于截止区，此时会产生交越失真。（3）甲乙类状态是指放大器在低电平驱动时，放大器为甲类工作，当提高驱动电平时，转为乙类工作。甲乙类放大器的优点在于它比甲类提高

6、了小信号输入时的效率，随着输出功率的增大，效率也增高，虽然失真比甲类大，但不会出现乙类的交越失真。采用高偏流的甲乙类放大器是目前应用最广泛的晶体管功率放大器。输出级由-、-组成，丁2、-是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL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。ci的一部分流经电位器尺肢及二极管,给-、-提供偏压。调节RW2,可以使-、-得到合适的静态电流，使得-、-在没有输入信号时就处于微微导通状态，即-、-工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位aUCC/2,可以通过调节来

7、实现，又由于尺肱的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。四、实验内容与步骤在整个测试过程中，电路不应有自激现象。静态工作点的测试按图14-1连接实验电路，将函数信号发生器的幅度调节旋钮逆时针旋到尽头，使输入到电路的信号幅度u=0,i将数字万用电表调至直流20mA档，串入电路电源进线左侧的两个插孔中，电位器R顺时针旋至最小值,R置W2W1中间位置。接通+5V电源，观察毫安表指示，同时用手触摸输出级管子，若电流过大，或管子温升显著，应立即断开电源检查原因(如R开路，电路自激，或输出管性能不好等)。如无异常现象，可开始调试。W

8、2调节输出端中点电位uAU=-U=2.5V调节电位器R,用直流电压表测量A点电位，使A2cco下面的步骤中，电位器R的位置必须W1W1保持不变。调整输出极静态电流及测试各级静态工作点用动态调试法。先将电位器R顺时针旋至最小值，将函数信号发生器的衰减40dE按钮按下。在输入端接入fW2=lKHz的正弦信号u。逐渐加大输入信号的幅值，此时，输出波形应出现较严重的交越失真(注意：没有饱i和和截止失真)，然后缓慢增大R,当交越失真刚好消失时，停止调节R,将函数信号发生器的开关断开，W2W2使输入电路的信号幅度u=0,此时直流毫安表读数即为输出级静态电流。一般数值也应在510mA左右，如i过大，则要检查

9、电路。输出极电流调好以后，测量各级静态工作点，记入实验表格中。在调整R时，一是要注意旋转方向，不要调得过大，更不能开路，以免损坏输出管W2输出管静态电流调好，如无特殊情况，不得随意旋动R的位置。W2最大输出功率P和效率r的测试0m测量P和输入灵敏度UTOC o 1-5 h zomi输入端接f=lKHz的正弦信号u,输出端用示波器观察输出电压u波形。逐渐增大u,使输出电压达到最大10iU2P二_OmR不失真输出，用交流毫伏表测出负载R上的电压U，贝ijlLOm此时输入电路的信号有效值值U即为输入灵敏度，将实验结果记入实验表格中。i测量r|当输出电压为最大不失真输出时，保持正弦信号u幅度，读出直流

10、毫安表中的电流值，此电流即为直流电源i1Pp=un=育供给的平均电流I(有一定误差)，由此可近似求得E2CCde,再根据上面测得的p,即可求出*。dCOm五、实验数据及数据处理、静态工作点的测试IC2=IC3=mAUA=2-5(V)T1T2T3u(V)B0.8163.121.838u(V)C1.8384.980u(V)E0.1612.492.49、测量最大输出功率戶和效率耳和输入灵敏度。omU(V)omI(mA)deP(W)omT|U(V)i0.395523.60.019132.4%0.0166P二0mRl=(0.3955)2)/8.2=0.0191P=-J-Ie2ccdc=0.5*5*23.6*10(-3)=0.059PPI=-9a-Pe=0.0191/0.059*100%=32.4%六、思考题1、交越失真产生的原因是什么？怎样克服交越失真？在分析电路时把三极管的导通电压看作零，当输入电压较低时，因三极管截止而产生的失真称为交越失真。交越失真出现在乙类放大电路，甲类放大电路失真最小但是效率较