實(shí)驗(yàn)八互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器的工作原理。2、加深理解電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整方法。3、學(xué)會(huì)互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路調(diào)試及主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、雙蹤示波器2、萬(wàn)用表3、信號(hào)發(fā)生器三、實(shí)驗(yàn)之前的一些名詞解釋功率放大器甲類工作方式、乙類工作方式、甲乙類工作方式交越失真OTL電路

功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。

功率放大器是一種向負(fù)載提供功率的放大器，簡(jiǎn)稱功放。功率放大電壓放大信號(hào)提取執(zhí)行機(jī)構(gòu)

電壓放大器的主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真的信號(hào)，它的主要指標(biāo)是電壓放大倍數(shù)。而功率放大器主要考慮的是如何輸出最大的不失真功率，即如何高效率地把直流電能轉(zhuǎn)化為按輸入信號(hào)變化的交流電能。功率放大器不但要向負(fù)載提供大的信號(hào)電壓，而且也要向負(fù)載提供大的信號(hào)電流。因此，功率放大電路的形式、工作狀態(tài)、分析方法和所研究的技術(shù)指標(biāo)都與電壓放大電路不同。功放的要求:1）輸出功率足夠大

2）效率要高

3）非線形失真要小功率放大電路的工作方式

根據(jù)晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)的位置不同，放大電路可分為三種工作方式。⑴甲類工作方式：

Q點(diǎn)設(shè)置在負(fù)載線的中點(diǎn)，在輸入信號(hào)的整個(gè)周期，晶體管都在工作，輸出波形失真小，但靜態(tài)管子功耗大，效率低。⑵乙類工作方式：

Q點(diǎn)在負(fù)載線的最低點(diǎn)，由于靜態(tài)時(shí)電流為零，無(wú)功耗，效率最高。但此時(shí)放大電路只在輸入信號(hào)的正半周工作，負(fù)半周時(shí)晶體管截止，輸出波形出現(xiàn)嚴(yán)重的失真。⑶甲乙類工作方式：

Q點(diǎn)略高于乙類時(shí)，靜態(tài)電流很小，靜態(tài)消耗約為零，效率也很高。晶體的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，此時(shí)輸出波形仍失真嚴(yán)重。晶體管的三種工作狀態(tài)：iCiCiCiC

iCuCE

uCEuCEωtωtωt甲類乙類甲乙類iC●●QQQ●上頁(yè)返回甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期都導(dǎo)通靜態(tài)IC較大，波形好,管耗大效率低。乙類工作狀態(tài)晶體管只在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失真,管耗小效率高。甲乙類工作狀態(tài)晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài)IC0，一般功放常采用。甲類方式如射極輸出器RbuoUSCuiibRE

射極輸出器的輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，適合于做功率輸出器。交越失真功率管的ib必須在VBE大于某一數(shù)值（即門坎電壓,NPN硅管約為0.6V）時(shí)才有顯著變化。當(dāng)輸入信號(hào)Vi低于這個(gè)數(shù)值時(shí)，T1和T2都截至，ic1和ic2基本為零，負(fù)載R上無(wú)電流通過(guò)，出現(xiàn)一段死區(qū)，如圖7-1所示。這種現(xiàn)象稱為交越失真。0.5VCCvit交越失真RLuiT1T2+USCCAUL+-圖7-1交越失真

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

靜態(tài)時(shí):

T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)，有較小的靜態(tài)電流ICQ；

另：靜態(tài)電流在輸出端被抵消，故vi＝0，VO=0克服交越失真的措施OTL互補(bǔ)對(duì)稱功放電路+VCCRLviT1T2CKvo+-VC

OTL基本原理電路這種電路的輸出通過(guò)電容C和負(fù)載RL耦合而不用變壓器，因而稱為OTL電路，OTL電路是outputTransformerless(無(wú)輸出變壓器的縮寫)四、實(shí)驗(yàn)原理圖7-2互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器實(shí)驗(yàn)電路圖7-1所示為互補(bǔ)對(duì)稱低頻功率放大器。其中由晶體三極管T1組成推動(dòng)級(jí)（也稱前置放大級(jí)），T2、T3是一對(duì)參數(shù)對(duì)稱的NPN和PNP型晶體三極管，它們組成互補(bǔ)對(duì)稱功放電路。由于每一個(gè)管子都接成射極輸出器形式，因此具有輸出電阻低，負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于作功率輸出級(jí)。T1管工作于甲類狀態(tài)，它的集電極電流IC1由電位器RW1進(jìn)行調(diào)節(jié)。二極管D1、D2，給T2、T3提供偏壓，可以使T2、T3得到合適的靜態(tài)電流而工作于甲、乙類狀態(tài)，以克服交越失真。由于RW1的一端接T1、T2的輸出端，因此在電路中引入交、直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋，一方面能夠穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)也改善了非線性失真。當(dāng)輸入正弦交流信號(hào)Ui時(shí)，經(jīng)T1放大、倒相后同時(shí)作用于T2、T3的基極，Ui的負(fù)半周使T2管導(dǎo)通（T3管截止），有電流通過(guò)負(fù)載RL（可用嗽叭作為負(fù)載），在Ui的正半周，T3導(dǎo)通（T2截止），則已充好電的電容器C3起著電源的作用，通過(guò)負(fù)載RL放電，這樣在RL上就得到完整的正弦波。C2和R5構(gòu)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(dòng)態(tài)范圍。由于信號(hào)源輸出阻抗不同，輸入信號(hào)源受功率放大電路的輸入阻抗影響而可能失真。為了得到盡可能大的輸出功率，晶體管一般工作在接近臨界參數(shù)的狀態(tài)，如ICM，U（BR）CEO和PCM，這樣工作時(shí)晶體管極易發(fā)熱，有條件的話晶體管有時(shí)還要采用散熱措施，由于三極管參數(shù)易受溫度影響，在溫度變化的情況下三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)也跟隨著變化，這樣定量分析電路時(shí)所測(cè)數(shù)據(jù)存在一定的誤差，我們用動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法來(lái)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)，受三極管對(duì)溫度的敏感性影響所測(cè)電路電流是個(gè)變化量，我們盡量在變化緩慢時(shí)讀數(shù)作為定量分析的數(shù)據(jù)來(lái)減小誤差。主要性能指標(biāo)：

1、最大不失真輸出功率Pom在實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)測(cè)量RL兩端的電壓有效值，來(lái)求得實(shí)際的（7-1）2、效率η

（7-2）PE—直流電源供給的平均功率理想情況下ηmax＝78.5%。在實(shí)驗(yàn)中，可測(cè)量電源供給的平均電流Idc（多測(cè)幾次I取其平均值），從而求得（7-3）負(fù)載上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以計(jì)算實(shí)際效率了。3、頻率響應(yīng)詳見(jiàn)實(shí)驗(yàn)四有關(guān)部分內(nèi)容4、輸入靈敏度輸入靈敏度是指輸出最大不失真功率時(shí)，輸入信號(hào)Ｕi之值。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)。(1)調(diào)節(jié)Rw1，使M點(diǎn)電壓為0.5Vcc。測(cè)量各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表1.7.1。(2)用動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法來(lái)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn):輸入端Vi接f=1kHz的正弦波信號(hào)，調(diào)大Vi的幅值，同時(shí)調(diào)節(jié)Rw1,用示波器觀察輸出波形，使輸出波形最大且沒(méi)有飽和和截止失真。然后恢復(fù)Vi=0，測(cè)量各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。2.觀察失真(1)連接J2，輸入端Vi接f=1kHz的正弦波信號(hào)，調(diào)節(jié)Vi的幅值，用示波器觀察并記錄輸出波形，此時(shí)，輸出波形有可能出現(xiàn)交越失真。(2)斷開(kāi)J2，輸出波形無(wú)交越失真。分別觀察連接斷開(kāi)J1,實(shí)驗(yàn)電路輸出波形動(dòng)態(tài)范圍的變化,（注意飽和和截止失真）。表7-1(Vcc=12V

VM=6V)T1T2T3VB(V)VC(V)VE(V)3.測(cè)量主要性能指標(biāo)：(1)最大輸出功率Pom1、按a中的實(shí)驗(yàn)步驟調(diào)節(jié)好功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。2、關(guān)閉系統(tǒng)電源。連接信號(hào)源輸出和US。輸出端接上嗽叭即RL(接上J3)。3、打開(kāi)系統(tǒng)電源。調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出f=1KHz、50mV的正弦信號(hào)Ｕs，用示波器觀察輸出電壓ＵO波形。逐漸增大Ui，使輸出電壓達(dá)到最大不失真輸出，用交流毫伏表測(cè)出負(fù)載RL上的電壓Uom，則用下面公式計(jì)算出Pom。

(2)測(cè)量η當(dāng)輸出電壓為最大不失真輸出時(shí)，在電路正常放大的情況下，測(cè)量電源供給的平均電流Idc（直流表筆連接VCC處兩個(gè)插孔,電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi),）讀出表中的電流值，此電流即為直流電源供給的平均電流Idc（有一定誤差），由此可近似求得PE=Ucc*Idc，再根據(jù)上面測(cè)得的Pom，即可求出。※Idc的測(cè)量方法：測(cè)出電路7-2中R5、R6兩端的電壓UR5、UR6，然后由下面的公式算得：

Idc=UR5/R5+UR6/R6(3)輸入靈敏