实验8 互补对称功率放大器

实验八互补对称功率放大器一、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：用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。

功率放大器是一种向负载提供功率的放大器，简称功放。功率放大电压放大信号提取执行机构

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

根据晶体管静态工作点的位置不同，放大电路可分为三种工作方式。⑴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。⑵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。⑶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：iCiCiCiC

iCuCE

uCEuCEωtωtωt甲类乙类甲乙类iC●●QQQ●上页返回甲类工作状态晶体管在输入信号的整个周期都导通静态IC较大，波形好,管耗大效率低。乙类工作状态晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真,管耗小效率高。甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC0，一般功放常采用。甲类方式如射极输出器RbuoUSCuiibRE

射极输出器的输出电阻低，带负载能力强，适合于做功率输出器。交越失真功率管的ib必须在VBE大于某一数值（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RLuiT1T2+USCCAUL+-图7-1交越失真

电路中增加R1、D1、D2、R2支路。R1D1D2R2VCC-VCCVOviiLRLT1T2

静态时:

T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态，有较小的静态电流ICQ；

另：静态电流在输出端被抵消，故vi＝0，VO=0克服交越失真的措施OTL互补对称功放电路+VCCRLviT1T2CKvo+-VC

OTL基本原理电路这种电路的输出通过电容C和负载RL耦合而不用变压器，因而称为OTL电路，OTL电路是outputTransformerless(无输出变压器的缩写)四、实验原理图7-2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：

1、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η

（7-2）PE—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（多测几次I取其平均值），从而求得（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、频率响应详见实验四有关部分内容4、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Ｕi之值。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，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=12V

VM=6V)T1T2T3VB(V)VC(V)VE(V)3.测量主要性能指标：(1)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Ｕs，用示波器观察输出电压ＵO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。

(2)测量η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），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7-2中R5、R6两端的电压UR5、UR6，然后由下面的公式算得：

Idc=UR5/R5+UR6/R6(3)输入灵敏