OTL音頻功率放大電路設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一款OTL音頻功率放大電路，主要由前級電路和功率放大電路兩部分組成，前級電路用于音頻信號的一級放大，功率放大電路用于音頻信號的二級放大，保證信號有足夠的功率可以從揚(yáng)聲器輸出。
關(guān)鍵詞：OTL功放；功放電路；音頻信號

0 前言
    音頻功率放大器的作用是將微弱的聲音電信號放大為功率或幅度足夠大、且與原來信號變化規(guī)律一致的信號，即進(jìn)行不失真的放大。音頻功率放大器應(yīng)用最廣的是音響技術(shù)領(lǐng)域，用于揚(yáng)聲器的發(fā)聲，是音響設(shè)計(jì)與制作中必不可少的一部分。
    本設(shè)計(jì)根據(jù)這種原理對比較小的音頻信號進(jìn)行放大，使其功率增加，然后輸出。前級放大主要完成對小信號的放大，使用一個(gè)由電阻和電容組成的電路對輸入的音頻小信號的電壓進(jìn)行放大，得到后一級所需的輸入。后一級主要是對音頻進(jìn)行功率放大，使其能夠驅(qū)動電阻而得到需要的音頻。

1 設(shè)計(jì)方法
1．1 設(shè)計(jì)思路
    本文設(shè)計(jì)的是一種音頻小信號功率放大器，設(shè)計(jì)中采用了OTL功放作為主要組成部分，通過前級放大電路與音頻功率放大電路的結(jié)合，利用兩次放大，從而實(shí)現(xiàn)音頻信號的輸出。前級放大主要完成對小信號的放大，使用一個(gè)由電阻和電容組成的電路對輸入的音頻小信號的電壓進(jìn)行放大，得到后一級所需要的輸入。后一級主要是對音頻進(jìn)行功率放大，使其能夠驅(qū)動電阻而得到需要的音頻。本設(shè)計(jì)用到了兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致。組成互補(bǔ)對稱式射極輸出器。還用到了OTL功率放大器，這些是本設(shè)計(jì)的核心部分。
1．2 整體框圖
    系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

1．3 實(shí)施方案
    采用一些電阻、晶體管和電容構(gòu)成的音頻功率放大器，電路圖如圖2所示。本電路圖主要有前置放大電路和功率放大電路兩部分組成。前置放大電路由一些電容、電阻、滑動變阻器、晶體管等元件構(gòu)成。前置放大電路主要應(yīng)用了負(fù)反饋。負(fù)反饋具有提高電路及其增益的穩(wěn)定性、減少非線性失真、擴(kuò)展通頻帶、改變輸入電阻和輸出電阻等功能。

    OTL電路具有線路簡單、效率高等特點(diǎn)，但要采用雙電源供電，給使用和維修帶來不便。為了克服這一缺點(diǎn)，可采用單電源供電的互補(bǔ)對稱電路，這種電路又稱為無輸出變壓器的功放電路，簡稱OTL電路。NPN、PNP復(fù)合管可以對音頻信號進(jìn)行放大，獲得很強(qiáng)的信號。

2 電路總設(shè)計(jì)
2．1 前級放大電路設(shè)計(jì)
    本設(shè)計(jì)的前級放大電路主要運(yùn)用到了負(fù)反饋電路。負(fù)反饋電路主要是防止放大電路過載。即當(dāng)輸入信號電流過大時(shí)，從放大后的輸出端反饋給輸入端一個(gè)負(fù)信號電流，用來抑制輸入信號電流的繼續(xù)增大。負(fù)反饋放大器的方框圖如圖3所示。反饋放大器由基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。

2．2 功率放大電路的設(shè)計(jì)
    輸出功率較大的電路，應(yīng)采用較大功率的功率管。大功率管的電流放大系數(shù)β往往較小，且選用特性一致的互補(bǔ)管也比較困難。在實(shí)際應(yīng)用中，往往采用復(fù)合管來解決這兩個(gè)問題。

    在一個(gè)電子管的殼內(nèi)裝有兩個(gè)以上電極系統(tǒng)，每個(gè)電極系統(tǒng)各自獨(dú)立通過電子流，實(shí)現(xiàn)各自的功能，這種電子管稱為復(fù)合管。復(fù)合管是指用兩只或多只三極管按一定規(guī)律進(jìn)行組合，等效成一只三極管，復(fù)合管又稱達(dá)林頓管。復(fù)合管的組合方式如圖4所示。

3 電路仿真性能測試
    先利用函數(shù)信號發(fā)生器，將信號設(shè)置成電壓有效值為5mV正弦波信號，然后連接到μi，將信號送入音頻功率放大器。在喇叭的兩端通過測試線連接到數(shù)字雙跡示波器，接通電源后，觀察示波器的波形，并記錄輸出功率的大小。仿真結(jié)果能夠證明我們設(shè)計(jì)的正確性和有效性。