OTL功放设计解读课件.ppt
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- OTL 功放 设计 解读 课件
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1、分立器件分立器件OTL电路设计电路设计 OTL(Output Transformer Less)是无输出变压器功率放大器的简称。 采用OTL电路目的:(1)是简化电路(省略输出变压器);(2)提高功放效率;(3)单电源供电 输出级采用互补式复合管结构,分别对正负半周信号输出,合成为完整的周期信号; 输出电容较大,同时起到中点浮动电源作用。 为了获得较大的输出功率,一般由前置级-激励级(推动级)-功率输出级组成。设计要求 主要参数: VCC=1216V,THD1%,RL=8,输出功率POM=1.53瓦; 输入阻抗Ri 20k 频带宽度:2020KHZ(-3dB) 效率60%; 电源提供的能量应尽
2、可能地转换给负载,以减少晶体管及电路的损失,要注意提高功放的效率()。 =POm/PV100% Pom:负载(扬声器)得到的最大功率。 PV :电源向OTL功放电路提供的功率。 增益30db;增益=20log(vo/vi)功放的分类功放的分类 1、甲类功放:导通角360度(无交越失真,效率低) 2、乙类功放:导通角180度(存在交越失真,效率高) 3、甲乙类功放:导通角大于180度(基本无交越失真,效率较高) 4、丙类功放:导通角小于180度(有交越失真,效率高,用于高频功放电路)VB1tVTtiBIBQ甲乙类放大的波形关系:甲乙类放大的波形关系:ICQiCVBEiBib特点:存在较小的静态特
3、点:存在较小的静态电流电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间大每管导通时间大于半个周期,基于半个周期,基本不失真。本不失真。 iCQVceVCC /RLVCCIBQOTL电路设计思路电路设计思路1、前置级要求有较大的输入阻抗,、前置级要求有较大的输入阻抗,Ri20k;晶体管工作电流一般为;晶体管工作电流一般为0.5ma左右左右;2、激励级要有较大的增益,提供足够的驱动电流,并引入自举电路提高驱动能力,、激励级要有较大的增益,提供足够的驱动电流,并引入自举电路提高驱动能力, 满足输出幅度的需要;晶体管工作电流一般为满足输出幅度的需要;晶体管工作电流一般为23ma左右,需防自激;左右,需防自激;3
4、、输出级工作处于甲乙类状态,克服交越失真采用准互补输出,需具有较大的电流、输出级工作处于甲乙类状态,克服交越失真采用准互补输出,需具有较大的电流 放大能力放大能力,一般用复合管结构;一般用复合管结构;OTL功放最大输出功率与电源电压的关系满足:功放最大输出功率与电源电压的关系满足: Pom=(Vcc-2Vces)2/8RL 一般情况下一般情况下(IC1000ma)可认为:可认为: Vces 1v ,由此可知:当由此可知:当RL=8, Vcc=12V, Pom=1.5W; Vcc=16V, Pom=3W; Vcc=18V, Pom=4W;以此类推。以此类推。 4、保持电路性能稳定,在输出级和前置
5、级之间采用交直流负反馈电路。、保持电路性能稳定,在输出级和前置级之间采用交直流负反馈电路。前置级前置级激励级激励级功率输出级功率输出级交直流负反馈交直流负反馈自举电路自举电路音频信号音频信号负载负载设计方法 前置级电路的选取 特点:引入交直流负反馈稳定静态工作点和增益并保持一定的带宽,一般采用差分放大电路,IC1IC2= 0.5ma。 以图1为例,介绍设计方法图1图2 前置输入级由Q1Q2差分放大电路组成,每只三极管静态工作电流设置为0.5ma左右,R1、R2、R3、R4、R5、R6是差分放大电路的偏置电阻, R4、R5阻值相等,流过的电流和Q1的集电极电流Ic相当(Q1的80),故Q1的基极
6、近似取得电源的中点电压。R2为Q1Q2提供1ma的工作电流。 R1是差分级的单端输出负载电阻,同时又可调整激励级Q3的静态电流和输出级的静态电压VD(电源的中点电压)。 Q1的基极电位Vb16.0V,Ve1 6.7V; IC1 IC2=(VCC- Ve1)/2R2 ,R2取5.1K Ri=R3/(rbe+2R2), rbe+2R2R3, Ri R3,取33K Q1Q2可选取低频小功率管BVceo1.52VCC,Iceo1a 80100激励级电路的设计要求特点:满足增益要求,提供足够的驱动电流 ,为互补对称输出级建立甲乙类工作点, Q5静 态工作电流一般1.53ma。Q5、R6、R9、R10、D
7、1、D2、C3组成推 动级电路,设置 Q5的工作电流约为2ma左 右。 R10、D1、D2是为改善输出级的交越失真而 设置的,D1、D2对复合输出管Vbe起 温度补 偿作用,调整R10使输出管工作在甲乙类状态 (VBC=1.31.8V),既消除交越失真又取得较 好的输出效率。 C5使得交变信号VBC 0,正、负半周时, 输出级取得相等的激励信号。 C4是防自激相位补偿电容,在30100p之间取值。+C5 Q5的集电极电位VC5(1/2VCC)-0.6V; VBC1.51.8V,IC5取值2ma,R10设置为300500可调; 流过R8R9的电流IC5=2ma, IC5( R8+R9 )=VCC
8、-(5.4+1.8)=4.8V, 求得: R8+R9=2.4K,取R8=220,R9=2. 2K,R6取100稳定工作点; Q5选取低频中功率管: BVceo 1.52VCC,Iceo10a, 100 Icm 500ma,保证有足够的电流放大能力输出级电路的设计要求特点:互补对称(正负半周),克服交越失真, 足够的输出幅度,较高的工作效率。Q1Q3组成NPN复合管,Q2Q4组成PNP复合管。正半周Q1Q3经C2RL形成回路,负正半周C2经 Q2Q4RL形成回路。 C2实际上是起到中点浮动电源作用,在正半周 输出时, C2经充电储存能量,为负半周输出提 供足够的能源。 设计依据不仅仅是按通频带考
9、虑,而是和输出功 率的能耗相关,取值一般在几百千微法数量级。从输出端引入交直流负反馈到前置级,稳定静态 工作点和增益。 R8和C1组成自举电路,促使Q1Q3组成NPN复合管 进入临界饱和状态,得到正向最大输出幅度。 VA的静态电位一般设置为VCC-(0.51.0V),静态时 C1被充电,具有(1/2VCC)-0.5V的电压。有利于 提高正半周的输出幅度。 +C5Q1Q3组成的NPN复合管和Q2Q4组成的PNP复合管均要求具有足够的电流放大能力,且特性要求准对称。Q1为NPN中功率管,BVceo 1.52VCC,Iceo10a, 100,Icm 500ma,保证有足够的电流放大能力。Q2为PNP
10、中功率管,BVceo 1.52VCC,Iceo10a, 100,Icm 500ma,保证有足够的电流放大能力。Q3Q4选取NPN大功率管:(带散热片) BVceo 2VCC,Iceo100a, 在Ic电流为0.5A以上时, 2040;一般要求保证功率管的Icm 23(VOM/RL),取Icm 4A。且要求功率管的PCM0.50.8POMR11R12是Q3Q4静态分流电阻(动态分流作用忽略可不计),在甲乙类状态下,复合管的工作电流控制在510ma,不出现交越失真时,Q1Q2的静态电流一般11.5ma,VbeQ3 0.6V,可算出R11=R12400,取330。请同学们在VCC=12V时,确定各级
11、电路的电容耐压值(原则:选取的耐压值 1.52实际承受的最大电压)。参考电路一参考电路一参考电路二是用运放作前置级组成的功放电路参考电路二是用运放作前置级组成的功放电路请同学们自行分析,也可用此电路设计。OTL互补功放电路原理分析互补功放电路原理分析OTL功放前置输入级由T1T2差分放大电路组成,每只三极管静态工作电流设置为0.5ma左右,R0、R1、R2、R12、R14、R10是差分放大电路的偏置电阻, R1、R2阻值相等,流过的电流和T1的集电极电流Ic相当(T1的60),故T1的基极近似取得电源的中点电压。R14为T1T2提供1ma的工作电流。 R12是差分级的单端输出负载电阻,同时又可
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