OTL 功率放大器电路设计
一.实验任务:
设计一个OTL 功率放大器,要求输出功率W P O 5.0<,负载电阻Ω=8L R ,输入电压为mV V i 100=.
二.实验电路原理图:
三.参数计算与确定:
1.确定电源电压:
根据输出功率要求,取W P O 4.0=,则
om om O O O I V I V P 2
1*21*===L om
R V 2
21
又因为V CC om V 21≈ 则L
CC
L om O R V R V P 2
28121≈=
得到V R P V L O CC 05996.54.0*8*88=== 考虑到32,R R 上的压降和32,T T 的饱和压降(32,T T 单管的饱和压降通常小于),所以取标准电源电压V V CC 15=. 2.确定3,2,R R
32,R R 为射极电流的反馈电阻,主要用来稳定静态工作点,因它们与反馈串联,取值较大会使功耗增加,一般取L R R R )1.0~05.0(32== 所以本实验设计取
Ω==4.032R R
3.选择功率管32T T ,
考虑到功率管有静态电流32,C C I I ,实际损耗要大一些,一般取
mA I I C C 30~2032==,所以本实验取mA I I C C 2032==
所以32T T ,极限参数为:
()()V V V V CC CEO BR CEO BR 632=>=
W I V P P P P A R V I I I CQ CC OM
C CM CM L CC C CM CM 5.12.062
1
862.0212.0375.08
2622max 232max 232=??+?=+=>=∴=?==
>= 所以取W P P CM CM 632==
根据以上参数,选择2T 为TIP41C,3T 为TIP42C,选择18032==ββ的晶体管。 4.确定R R C ,及e R 确定C R :
由于32,T T 管18032==ββ,所以流入32,T T 的基极电流
mA I I I C B B 33.02
32==
=β
又因为32T T ,组成的电路均为共集电极电路,要使静态时1b V 稳定,则21B C I I >>,取mA I I B C 3.333.0101021=?== 并且在静态时: V V V V U CC
b 5.3)5.03(5.02
1=+=+= Ω=-=-=
∴7503.35.3611mA
V
I V V R C b CC C 又由于C R 为电位器,所以取标准值K R C 5=,取这么大有以下原因:一是有避免电路中的电流过大,使32,T T 因电流过大而损坏;二是,在调节32T T ,的静态工作点时,阻值大的电位器可以使电压有很大变化范围,从而可以准确可靠的调节出
32T T ,的静态工作点;三是在有输入信号输入时,由于存在很大的误差,在不加输入信号
时调节32,T T 的静态工作点时,在输出端的输出信号在示波器上会出现严重失真,此时,就必须重新调节32,T T 管的静态工作点了,这时C R 为阻值大的电位器可以重新使电压有很大变化范围,从而可以准确可靠的调节出32T T ,的静态工作点,避免输出信号失真。 确定R:
V V V V b b 2.16.06.021=+≥ Ω==
=
∴3643.32.11
21mA
V
I V R C b b
所以取标准值Ω=680R 。 确定e R :
11)5~3(BE E V V ≥ 且V V BE 7.01= V V V BE E 8.2411==∴ Ω==
=
∴8483.38.23
1mA
V
I V R C E e
所以取标准值Ω=680e R
5.确定1T 管及其偏置电阻p R 及1R :
因为1T 管组成的电路为100=β e R R )20~5(1= 所以Ω==K R R e 8.6101
由于)(11R R I V p K += 根据流过偏置电阻p R 及1R 的电流选取原则,取A 33.0100
3.31010
101
11m mA
I I I C B =?=
==β
所以Ω====+K mA
V I V
I V R R CC K p 1033.0321111 Ω=Ω-=-Ω=K K R K R P 2.3)8.610(101 取标准值Ω=K R P 5的电位器 三极管1T 的最大反向电压应满足:
()V V V V CC
K CEO BR 32
1==> 取()V V CEO BR 51=
三极管1T 的最大功耗应满足:
()2
2~5.1)2~5.1(1max 1K
C C CM V I P P => 则W W P CM 09.02
3033.08.11=??= 根据以上参数,三极管1T 选用3DG8050.
四.测量与调试:
步骤:
静态工作点得测试:
1.按电路原理图连接实验电路,暂不接入函数信号发生器(0=i U )电源(V U CC 6=)进线中串入直流毫安表。
2.调节电位器P R ,用万能表测量K 点的点位,使CC K V U 2
1
==3V . 3.调节C R ,使21,b b 两端的电压达到. 这样才能使两功率管其达到工作。
4.输入端接的是正弦信号mV U i 100=,输出端用示波器观察输出电压O U 波
形,使输出电压达到最大不失真输出,用交流毫伏表测出负载L R 上得电压,则L
Om
Om R U P 2=
. 5.当输出电压为最大不失真输出时,读出直流毫安表中的电流值,此电流即为直流电源供给的平均电流dc I ,由此课近视求得dc CC E I U P =,再根据上面测得的Om P ,即可求出%100?=
E
Om
P P η。 五.遇到问题与解决方法:
按上述步骤操作,静态工作点调好后,接通直流电源V U CC 6=,输入信号
mV U i 100=,而得到的输出信号O U 的波形存在严重失真,根本满足不了要求。之后,我断
开直流电源,没有加入输入信号,重新检查电路板有无虚焊假象,仔细检查后并没有发现此类现象。因此,重新接入电路中,发现输出波形依旧存在严重失真,和第一次测量时的一样,所以,可以判断,是三极管的静态工作点没有调好,因此,在接入输入信号和直流电源的同时,输入信号接上示波器,观察波形。然后,调节电位器 P C R R ,,观察输出信号波形。但是任凭我怎样调节电位器P C R R ,,输出波形也无法满足不失真。因此,可以判断三极管的工作区域不在放大区。对于一个三极管来说)(e C c CC CE R R i V V +-=,要想使三极管在放大区,可以提高其直流电源电压。因此,尝试提高其电源电压,并且调节电位器C P R R ,,观察输出波形,可以满足输入输出电压O V 达到最大不失真输出。 六.改进方案: 在此
方案上测得直流电源电压
V V CC 6.8=,V V K 39.4=,V U B 54,.21=,V U E 88.11=,V U b b 40.121=,V U 1.51b =,
V U T E 46.42=,V U T E 35.43=,A I dc 15.0=,并且接入电路中的电位器的电阻
Ω=Ω=K R K R C P 03.1,53.3.
还已知输入信号电压mA U i 100=,输出信号电压V U O 38.2=. 输出功率()W W R U P L O
O 7.08
38.22
2
m m
=== W W I U P dc CC E 29.115.06.8=?== %54%10029
.17.0%100=?=?=
E Om P P η