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一款典型又简单OCL功率放大电路
来源:本站整理  作者:佚名  2011-11-23 09:56:36



  该电路包括差动输入放大电路、电压放大电路、自举电路、交越失真消除电路、复合互补功率放大电路、负反馈电路、扬声器补偿电路等。

  OCL功率放大电路由于采用了全电路直接耦合方式,温度漂移对电路影响大,采用差动输入放大电路,抑制温漂效果较为理想。下图中Q1、Q2、R1、R2、Rw2组成单端输入、单端输出的差动放大电路。该放大电路由于采用两个特性相同的放大电路组成对称电路,并且发射极上有共用电阻R2共同作用,达到抑制零漂的效果。一方面,共用发射极电阻,使两放大电路由于零漂产生的参数变化同时进行,零漂被抵消;另一方面.共用电阻R2也作为负反馈电阻,通过电流负反馈作用,进一步减少工作点的漂移。

  自举电路由C3、R4组成,其作用有二。一是提高输出电路在信号正半周时的工作电压,保证输出信号的正负对称;二是改变输出管的工作状态,提高整个电路的增益。由于信号在正半周时,基极偏置电阻作用,Q4、Q6并不能达到接近饱和状态,接入电容C3,在信号负半周时充电,信号正半周时对Q4基极放电,使Q4接近饱和状态,保证信号放大完整。由于电容C3的容量很大,对交流输出信号的阻抗为零,为了防止自举电容对信号的短路作用,因此在电源端串联电阻R4,起隔离作用。由于C3、R4的接入,使电路工作方式发生改变,电路增益得到提高。

  复合互补推挽功率放大电路是由Q4、Q5、Q6、Q7、R6、R7、R8组成。其中,Q4、Q6组成NPN结构复合管,Q5、Q7组成PNP结构复合管,复合管的电流放大倍数是两管乘积,因此,复合可以提供很大的输出电流。当正半周信号时,Q4、Q6复合管工作,Q5、Q7复合管截止;当负半周信号时,工作状态反转。整个信号在复合管互相补充下放大输出。

  交越失真消除电路由Dl、D2、Rw3组成,三只元件串联产生的电压降为Q4、Q5提供静态偏置,使输出级工作于甲乙类状态,以消除输出级的交越失真。

  Rw3采用微调电阻,方便使输出级调整到合适的工作点。二极管Dl、D2主要作用是温度补偿。当温度升高时,输出管静态电流增大,同时二极管的管压降同样会因温度升高而减少,使输出管的偏置电压降低,静态电流趋于稳定。

  反馈系统中,交流反馈系统是由Rw2、R3、C2组成,它的主要作用是调整电路增益和改善电路的非线性失真。增大Rw2和减少R4都可以提高电路的增益。Rw2在电路中也起直流负反馈作用,应用差分电路原理,当某种原因使输出中点电压变化,Q1、Q2两管基极电压跟随,使中点电压自动调零,从而自动调节电路进入稳定状态。

  扬声器补偿电路是由R9、C5组成。由于扬声器为感性负载,在瞬间大动态信号作用下,容易损坏扬声器内的线圈。接入R9、C5组成容性负载,补偿由于感性负载产生的移相,保护扬声器。

  功率放大电路设计中几个要点:

  1.共用电阻R2阻值越大,负反馈作用越强,抑制零漂效果越好。但必然造成供电不足,电路稳定性下降;反之,R2阻值减少,抑制零漂效果减弱。因此,根据电路参数合理选择R2,从而优化差动输入电路。为了更好地发挥差动电路优点,可以采用晶体管恒流源代替电阻R2,抑制电流变化,提高抑制零漂的效果。

  2.复合输出管连接三只电阻R6—R8在电路中起稳定工作点作用。

  在Q6、Q7基极接入分流电阻R6,使注入Q6、Q7基极电流不至于过大损坏功率管。通常该电阻选取几百欧姆。电阻R7、R8是发射极反馈电阻,限制功率管集电极电流,防止穿透电流过大损坏功率管。该电阻一般选用0.1~0.5Ω/5W水泥电阻。

  3.调整电路增益的大小是通过改变Rw2的阻值进行的。值得注意的是,一方面,Rw2的阻值改变后.R1的阻值也应改变,使R1=Rw2,保持差动放大电路对称,提高电路稳定性;另一方面,电路增益增大,需结合电源电压大小和功率管耐压高低,否则容易产生放大信号失真现象。

  4.通常中点电压调零采用调节Rw2阻值的方法,从而改变Q3的静态工作电流,可使中点电位调零。

  5.C2为滞后补偿电容,用来防止高频自激。

  印刷电路板的绘制应用protel电子制作软件完成。电路板制作可用油漆描绘,再用FeCI3溶液腐蚀生成,或者用感光电路板制作,更简单可行。电路板描绘过程中一定要细心,初学者经常由于连线错误使电路板前功尽弃;另一方面,功率管散热问题,当采用金属封装的功率管制作,注意做好功率管与散热片之间的绝缘,防止短路损坏元件。建议初学者采用塑料封装形式的功率管,减少绝缘麻烦。

  功率放大电路板制作好后,还需要有双电源电路提供电压。双电源电路如右图所示。由于功率放大电路低频响应耗散功率较大,因此,要求变压器提供足够大的输出功率,电容容量足够,功率放大电路才能向扬声器输出足够大功率。

  最后进入调试阶段,调试用自耦变压器进行调试,在双电源和功率放大电路板间串联两只电流表监测电流。电路连接好后,检查确保没有错误,然后慢慢旋转自耦变压器,加大供电电压,同时密切注意电流表的读数,一般没有负载时电流只有几十毫安,当电流过大超过2A时,电路必然有短路问题,必须马上关闭电源,检查电路板。当电路电流正常时,接入信号和扬声器,用示波器测量输出信号是否有失真,再调整Rw2和Rw3,可达到理想效果。

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