OTL功率放大器實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

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湖 北 師 范 學(xué) 院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 課程： 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） 姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 班級(jí)： 1204 時(shí)間： 2013 年12月 15日 七．OTL功率放大電路 一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．進(jìn)一步理解OTL功率放大器的工作原理。 2．學(xué)會(huì)OTL電路的調(diào)試及主要性能 指標(biāo)的測試方法。 圖7－1 OTL功率放大器實(shí)驗(yàn)電路 二、試驗(yàn)原理 　圖7－1所示為OTL低頻功率放大器。其中由晶體三極管T1組成推動(dòng)級(jí)，T2 ,T3是一對(duì)參數(shù)對(duì)稱的NPN和PNP型晶體三極管，他們組成互補(bǔ)推挽OTL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的一部分流經(jīng)電位器RW2及二極管D，給T2.T3提供偏壓。調(diào)節(jié)RW2，可以使T2.T3得到適合的靜態(tài)電流而工作于甲.乙類狀態(tài)，以克服交越失真。靜態(tài)時(shí)要求輸出端中點(diǎn)A的電位 UA=1/2UCC，可以通過調(diào)節(jié)RW1來實(shí)現(xiàn)，又由于RW1的一端接在A點(diǎn)，因此在電路中引入腳.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),有電流通過負(fù)載RL,同時(shí)向電容C0充電,在Ui的正半周 ,T3導(dǎo)通(T2截止),則已充好的電容器C0起著電源的作用,通過負(fù)載RL放電,這樣在RL上就得到完整的正弦波. C2和R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. OTL電路的主要性能指標(biāo) 　1.最大不失真輸出功率Pom 理想情況下,Pom=UCC2/8RL,在實(shí)驗(yàn)中可通過測量RL兩端的電壓有效值,來求得實(shí)際的POM=UO2/RL。 2.效率=POM/PE 100% PE－直流電源供給的平均功率 理想情況下,功率Max=78.5%.在實(shí)驗(yàn)中,可測量電源供給的 平均電流Idc,從而求得PE=UCC Idc,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) 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 。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1．＋5v直流電源 5。直流電壓表 2．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器　　 6、直流毫安表 3．雙蹤示波器 7、頻率計(jì) 8．晶體三級(jí)管　3DG61（91001）　3DG121（90311） 　　　　　　　3CG121（90121）　晶體二極管2CP1 　8歐喇叭1，電阻器、電容器若干 仿真環(huán)境： Multisim 10集成開發(fā)環(huán)境 四，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 在整個(gè)測試過程中，電路不應(yīng)有自激現(xiàn)象。 1。按圖7－1連接實(shí)驗(yàn)電路，電源進(jìn)入中串人直流毫安表，電位器RW2置為最小值，RW1置中間位置。接通+5V電源，觀察毫安表指示，同時(shí)要手觸摸輸出級(jí)管子，若電流過大，或管子溫升顯著，應(yīng)立即斷開電源檢查原因（如RW2開路，電路自激，或管子性能不好等）。如無異?，F(xiàn)象，可開始調(diào)試。 1.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試 　　　1）調(diào)節(jié)輸出端中點(diǎn)電位UA 　　　調(diào)節(jié)電位器RW1，用直流電壓表測量A點(diǎn)電位，使RA＝1/2UCC。 　　　2）調(diào)整輸出極靜態(tài)電流用測試各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn) 　　　調(diào)節(jié)RW2，使T2、T2管的IC2＝IC3＝5－10mA。從減小義越失真角度而言，應(yīng)適當(dāng)加大輸出極靜態(tài)電流，但該電流過大，會(huì)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(jìn)線中，因此測量得的是整個(gè)放大器的電流。但一般T1的集電極電流IC1較小，從而可以把測得的總電流近似當(dāng)作示末級(jí)的靜態(tài)電流。如要準(zhǔn)確得到末級(jí)靜態(tài)電流，則可以從總晾中減去IC1之值。 調(diào)整輸出級(jí)靜態(tài)電流的另一方法是動(dòng)態(tài)調(diào)試法。先使RW2＝0，在輸入端接入F=1KHZ的正弦信號(hào)Ui。逐漸加大輸入信號(hào)的幅值，此時(shí)，輸出波形應(yīng)出現(xiàn)較嚴(yán)重的交越失真（注意：沒有飽和和載止失真），然后緩慢增大RW2，當(dāng)交越失真剛好消失時(shí)，停止調(diào)節(jié)RW2，恢復(fù)Ui＝0，此時(shí)直流毫安表計(jì)數(shù)即為輸出級(jí)靜態(tài)電流。一般數(shù)值也應(yīng)在5－10mA左右，如過大，則要檢查電路。 輸出級(jí)電流調(diào)好以后，測量各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表7－1。 　　表7－1　IC2＝IC3＝8mA　UA＝2.5V T1 T2 T3 UB(v) 0.948 3.22 1.75 UC(v) 0.162 5.00 0 UE(v) 1.75 2.47 2.47 注意：①在調(diào)整RW2時(shí)，一是要注意旋轉(zhuǎn)方向，不要調(diào)得過大，更不能開路，以免損壞輸出管。 　　　②輸出管靜態(tài)電流調(diào)好，如無特殊情況，一得隨意旋動(dòng)RW2的位置。 2．最大輸出功率POM和效率n的測試 1）測量POM 輸入端接F=1KHZ的正弦信號(hào)Ui，輸出端用示波器觀察輸出 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，用交流毫伏表沒出負(fù)載RL上的電壓UOM，則 　　POM＝UOM2/RL 2）測量n 當(dāng)輸出電壓為最大不失真輸出時(shí)，讀出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Iac（有一定誤差），即此可近似求得PE＝UCCICC，再根據(jù)上面沒得的POM，即可求出n=POM/PE。 Idc PE Pom 效率n 52mA 0.26W 0.1058W 40.6% 3．輸入靈敏度測試 根據(jù)輸入靈敏度的定義，只要測出功率PO＝POM時(shí)的輸入電壓值Ui即可。 Ui=30Ma 4．頻率響應(yīng)的測試 測試方法同實(shí)驗(yàn)二。記入表7－2。 　　 表7－2 Ui＝15mV FL FO FH F（Hz） 25 50 100 500 750 1000 10K 1M 15M 30M UO(v) 0.087 0.178 0.326 0.625 0.651 0.659 0.652 0.601 0.560 0.559 AV 8 17 33 63 65 66 65 60 56 56 在測試時(shí)，為保證電路的安全，應(yīng)在較低電壓下進(jìn)行，通常取輸入信號(hào)為輸入靈敏度的50%。在整個(gè)測試過程中，應(yīng)保持Ui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PO＝POMAX時(shí)的電壓增益AV＝UOM/Ui。 2）半C2開路，R短路（無自舉），再測量PO＝POMAX的AV。 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(xiàng)測量結(jié)果進(jìn)行比較，分析研究自舉電路的作用。 分析：自舉電路也叫升壓電路，利用自舉升壓二極管，自舉升壓電容等電子元件，使電容放電電壓和電源電壓疊加，從而使電壓升高．本實(shí)驗(yàn)中自舉電路的作用是使兩三極管有一定電壓差，從而可以在兩個(gè)半個(gè)周期中分別進(jìn)入放大狀態(tài). 6．噪聲電壓的測試 測量時(shí)將輸入端短路（Ui＝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UN，本電路若UN＜15mV，即滿足要求。 7．試聽 輸入信號(hào)改為錄音機(jī)輸出，輸出端接試聽音箱及示波器。開機(jī)試聽，并觀察語言和音樂信號(hào)的輸出波形。 (略) 五、實(shí)驗(yàn)小結(jié) 1.本實(shí)驗(yàn)中的電路是OTL低頻功率放大電路，T1組成推動(dòng)級(jí)，T2 ,T3是一對(duì)參數(shù)對(duì)稱的NPN和PNP型晶體三極管，他們組成互補(bǔ)推挽OTL功放電路。T1在整個(gè)周期都是處于放大狀態(tài)，T2、T3則分別只有半個(gè)周期處于放大狀態(tài)。 2.電路工作原理是將直流功率轉(zhuǎn)化為交流功率，來提高電源的效率。 3.本次試驗(yàn)并不成功，實(shí)驗(yàn)得出的效率與理論結(jié)果相隔偏大，原因可能與輸入信號(hào)的頻率和Rw1、Rw2的調(diào)節(jié)有關(guān)。