模拟电子技术实验:OTL功率放大器_模电otl功率放大器实验报告

一、实验目的

1. 理解OTL功率放大器的工作原理。
2. 学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。

二、实验电路

       

图2-1  OTL 功率放大器实验电路

        图2-1为OTL功率放大电路，三极管Q3是激励放大管，Q3及偏置电阻R4、耦合电容C3及旁路电容C4组成共射极放大电路，作为推动级，给功率放大输出级以足够的推动信号。输出级由三极管Q1，Q2组成互补对称OTL功率放大电路，Q1，Q2交替工作于信号的半个周期，这样既有较高的输出幅度，又有很高的效率。此外，由于Q1，Q2分别连接为射极跟随形式，因此这种电路具有输出电阻低，带负载能力强的优点。R2、D1、RP3串联在Q3集电极电路上，为Q1 Q2提供偏置，使其静态时处于微导通状态，以消除交越失真；C2为消振电容用于消除电路可能产生的自激。

当输入正弦交流信号ui时，经过Q3放大后同时作用于Q1，Q2的基极，ui负半周使Q1管导通，Q2管截止，电流从电源正极流经Q1，再经过C5、RL流回电源负极，输出电压uo上正下负，在此期间电源向C5充电。在ui的正半周，Q1管截止，Q2管导通，已充电的电容C5起到电源的作用，输出电压uo上负下正。这样就得到了完整的正弦波。

1. 最大不失真输出功率Pom

      在实验中通过测量负载两端的最大不失真输出电压峰峰值Uompp来求得实际的Pom，

2、效率

        式中Pv为直流电源的平均功率。在实验中，可以在输出电压为最大不失真输出时，用直流毫安表测量电源供给的平均电流Idc，再减去电阻R1的电流I（R1)=U(R1)/100,流过输出管Q1，Q2的平均电流:

三、实验内容与步骤

（在这里说明一下，标蓝色的字母是元器件的名称，因为作者不怎么会CSDN中字体的调节，所以给大家说明一下）

1.按照图2-1连接好OTL功率放大器实验电路。

2.将＋3V直流稳压电源连接到实验线路上。

3.先将输入端短路（即ui=0），用直流电压表测中点U(A)电位，同时调节R(P2)电位器，使U(A)=1.5V，为VCC /2。

4.在输入端加入频率为1kHz的正弦波信号，输入信号由零逐渐增大(大约几十mV)，输出端用示波器测试波形，如果输出波形出现交越失真，调整R(P3)电位器，消除交越失真。再恢复输入端短路（即ui=0），调节RP2电位器，使UA=1.5V，IC1=IC2=5～10 mA。

5.测试静态工作点:输入端短路（即ui=0），用直流电压表测量各级静态工作点，记入表2-1。                  

                                        表2-1  IC1=IC2= 5.21   mA   UA=1.5V

注意：

① 在调整RP3 时，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。

② 输出管静态电流调好，如无特殊情况，不得随意旋动 RP3的位置。

6.最大输出功率Pom 和效率η的测试                                                                                                    

 (1) 测量Pom

        输入端接f =1kHz的正弦信号ui，输出端用示波器观察输出电压u0波形。逐渐增大ui，使输出电压达到最大不失真输出，用示波器测出负载RL上的交流电压峰峰值Uompp，计算Pom，填入表2-2。

(2) 测量η

        当输出电压为最大不失真输出时，用直流毫安表测量电源供给的平均电流Idc，再减去R1的电流I（R1)=U(R1)/100，流过输出管Q1，Q2的平均电流IC1=IC2=Idc-IR1，从而求的                                                                                                                 再根据上面测得的Pom，即可求出效率η。                                                                                           

表2-2  Uompp= 1.016  V     Idc = 16.800mA     UR1=  0.1314 V

四、实验总结   

       1.整理实验数据，计算静态工作点、最大不失真输出功率Pom、效率η等，并将实验测量值与理论计算值进行比较。                                                                                                           

       2. 绘出所观察到的有交越失真的波形，说明产生交越失真的原因，及本实验采取什么措施消除交越失真。     

           

3.产生原因：                                                                                                                                             

由于晶体管的门限电压不为零，比如一般的硅三极管，NPN型在0.7V以上才导通，这样在0~0.7就存在死区，不能完全模拟出输入信号波形，PNP型小于-0.7V才导通，比如当输入的交流的正弦波时，在-0.7~0.7之间两个管子都不能导通，输出波形对输入波形来说这就存在失真，即为交越失真。当输入电压为正弦波时，在ui过零附近输出电压将产生失真，本实验产生交越失真的原因是直流偏置不够，不足于克服死区电压。   

措施：避开死区电压区，使每一晶体管处于微导通状态，一旦加入输入信号，使其马上进入线性工作区可以给互补管一个静态偏置。

(1）利用二极管和电阻的压降产生偏置电压

(2）利用VBE扩大电路产生偏置电压

(3）利用电阻上的压降产生偏置电压

设置合适的静态工作点，使管子工作在导通或微导通状态。                                                     

4.总结：

       OTL功率放大器是一种输出变压器耦合的功率放大器，它具有简单的电路结构和高效的功率放大能力。在实验过程中，我通过搭建和调试OTL功率放大器电路，深入了解了其工作原理和特点，并总结了以下几点心得和体会。 首先，OTL功率放大器的电路结构相对简单，主要由功率放大器电路和输出变压器组成。功率放大器电路通常采用差动放大电路，它能够有效抑制共模干扰和增益漂移，提高信号的放大效果。输出变压器则用于将功率放大器的输出信号传递到负载上，同时实现电压的变换和隔离。通过实验，我了解到了OTL功率放大器的基本电路结构和原理，对于理解其他类型的功率放大器也有很大的帮助。 其次，OTL功率放大器具有高效的功率放大能力。由于采用了输出变压器耦合，OTL功率放大器能够有效地将电流放大，实现高功率输出。与其他类型的功率放大器相比，OTL功率放大器的输出阻抗较低，能够更好地适应负载变化，提供更稳定的输出功率。 综上所述，OTL功率放大器是一种具有高效功率放大能力的放大器，通过实验我深入了解了它的工作原理和特点。在今后的学习和实践中，我将进一步结合自己所学的模电知识，提高自己的电路设计和调试能力。