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OTL功率放大器--模擬電路及晶閘管應用

一．實驗目的
1．進一步理解OTL功率放大器的工作原理。
2．學會OTL電路的調試及主要性能指標的測試方法。

圖14—1
二．實驗原理
圖14—1所示為OTL低頻功率放大電路。其中V₁為推動級(也稱前置放大級)，V₂、V₃是一對參數對稱的NPN和PNP型晶體三極管，它們組成互補推挽OTL功放電路。由于每一個管子都接成射極輸出器形式，因此具有輸出電阻低，負載能力強等優點，適合于作功率輸出級。V₁工作于甲狀態，它的集電極電流I_C1由電位器R_P1進行調節。I_C1的一部分流經電位器R_P2和D，給V₂、V₃提供偏壓。靜態時要求輸出端中點A的電位V_A=U_CC/2，可以通過調節R_P1來實現，由于R_P1的一端接在A點，因此在電路中引入交、直流電壓并聯負反饋，一方面能夠穩定放大器的靜態工作點，同時也改善了非線性失真。
當輸入正弦交流信號u_i時，經V₁放大、倒相后同時作用于V₂、V₃的基極，u_i的負半周使V₂管導通(V₃管截止)，有電流通過負載R_L，同時向電容C_o充電，在u_i的正半周，V₃導通(V₂管截止)，則已充好電的電容器C_o起著電源的作用，通過負載R_L放電，這樣在R_L上就得到完整的正弦波。
C₂和R構成自舉電路，用于提高輸出電壓正半周的幅度，以得到大的動態范圍。
ＯTL電路的主要性能指標：
1．最大不失真輸出功率P_om
理想情況下，

，在實驗中可通過測量R_L兩端的電壓有效值，來求得實際的P_OM。

2．效率

P_E—直流電源供給的平均功率。
理想情況下，h_max=78.5%。在實驗中，可測量電源供給的平均電流I_dc，從而求得P_E=U_CC·I_dc，負載上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以計算實際效率了。
3．頻率響應：詳見實驗二有關部分內容。
4．輸入靈敏度：輸入靈敏度是指輸出最大不失真功率時，輸入信號U_i之值。
三．實驗設備及器件
1．數字頻率計；　 2．信號源(下組件) ；
3．示波器（自備）；　　　　　 4．交流毫伏表；
5．直流電壓表、毫安表；　　
6．功率放大器模塊。
四．實驗內容
在整個測試過程中，電路不應有自激現象。
1．靜態工作點的測試
按圖14—1連接實驗電路， RP置中間位置。接通＋5V電源，觀察毫安表指示，同時用手觸摸輸出級管子，若電流過大，或管子溫升顯著，應立即斷開電源檢查原因(電路自激，或輸出管性能不好等)。如無異常現象，可開始調試。
(1)調節輸出端中點電位V_A
調節電位器RP₁，用數字直流電壓表測量A點電位，使

(2) 調整輸出級靜態電流及測試各級靜態工作點
使輸入V₂、V₃管的I_C2=I_C3=5～10mA。電流過大，會使效率降低，所以一般以5～10mA左右為宜。由于毫安表是串在電源進線中，因此測得的是整個放大器的電流。但一般V₁的集電極電流I_C1較小，從而可以把測得的總電流近似當作末級的靜態電流，則可從總流中減去I_C1之值。
輸出級電流調好以后，測量各級靜態工作點，記入表14—1中。
表14—1 I_C2=I_C3= mA U_A=2.5V

	V₁	V₂	V₃
U_B(V)
U_C(V)
U_E(V)

2．最大輸出功率P_Om和效率h的測試
(1)測量P_om
輸入端接f=1KH_Z的正弦信號u_i，輸出端用示波器觀察輸出電壓u_o波形。逐漸增大u_i，使輸出電壓達到最大不失真輸出，用交流毫伏表測出負載R_L上的電壓U_Om，則

(2)測量效率h
當輸出電壓為最大不失真輸出時，讀出數字直流毫安表中的電流值，此電流即為直流電源供給的平均電流I_dc(有一定誤差)，由此可近似求得P_E=U_CC·I_dc，再根據上面測得的P_Om，則可求出

3．輸入靈敏度測試
根據輸入靈敏度的定義，只要測出輸出功率P_O=P_Om時的輸入電壓值U_i即可。
4．頻率響應的測試
測試方法同實驗二。記入表14—2中。
表14—2 U_i= mV

f_Lf_of_H
f (H_Z)						1000
U_o(V)
A_v

在測試時，為保證電路的安全，應在較低電壓下進行，通常取輸入信號為輸入靈敏度的50%。在整個測試過程中，應保持U_i為恒定值，且輸出波形不得失真。
5．研究自舉電路的作用
(1)測量有自舉電路，且P_O=P_omax時的電壓增益　

(2)將C₂開路，R短路(無自舉，可從模板的背面自行搭建)，再測量P_O=P_Omax的A_v。
用示波器觀察(1)、(2)兩種情況下的輸出電壓波形，并將以上兩項測量結果進行比較，分析研究自舉電路的作用。
6．噪聲電壓的測試
測量時將輸入端短路(u_i=0)，觀察輸出噪聲波形，并用交流毫伏表測量輸出電壓，即為噪聲電壓U_N，本電路若U_N<15mV，即滿足要求。
7．試聽
輸入信號改為錄音機輸出，輸出端接試聽音箱及示波器，開機試聽，并觀察語言和音樂信號的輸出波形。
五．實驗報告
1．整理實驗數據，計算靜態工作點、最大不失真輸出功率P_om，效率h等，并與理論值進行比較。畫頻率響應曲線。
2．分析自舉電路的作用。

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