【正文】 章 放大電路基礎(chǔ) 三、 單電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（ OTL電路） 雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路由于靜態(tài)時(shí)輸出端電位為零 , 負(fù)載可以直接連接 , 不需要耦合電容 , 因而它具有低頻響應(yīng)好 、 輸出功率大 、 便于集成等優(yōu)點(diǎn) , 但需要雙電源供電 , 使用起來有時(shí)會(huì)感到不便 , 如果采用單電源供電 , 只需在兩管發(fā)射極與負(fù)載之間接入一個(gè)大容量電容 C2即可 。 這種電路通常又稱無輸出變壓器的電路 , 簡稱 OTL電路 。 第三章 放大電路基礎(chǔ) 圖中 R R2為偏置電阻 。 適當(dāng)選擇 R R2阻值 , 可使兩管靜態(tài)時(shí)發(fā)射極電壓為 UCC/2, 電容 C兩端電壓也穩(wěn)定在 UCC/2, 這樣兩管的集 、 射極之間如同分別加上了 UCC/2和 UCC/2的電源電壓 。 在輸入信號(hào)正半周 , V3導(dǎo)通 , V4截止 , V3以射極輸出器形式將正向信號(hào)傳送給負(fù)載 , 同時(shí)對(duì)電容 C2充電 。 在輸入信號(hào)負(fù)半周時(shí) , V3截止 , V4導(dǎo)通 , 電容 C2放電 , 充當(dāng)V4管直流工作電源 , 使 V4也以射極輸出器形式將負(fù)向信號(hào)傳送給負(fù)載 。 這樣 , 負(fù)載 RL上得到一個(gè)完整的信號(hào)波形 。 第三章 放大電路基礎(chǔ) 電容 C2的容量應(yīng)選得足夠大 , 使電容 C2的充放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于信號(hào)周期 , 由于 該電路中的每個(gè)三極管的工作電源已變?yōu)? UCC, 已不是 OCL電路的 UCC了 , 請(qǐng)同學(xué)們自行推出該電路的最大輸出功率的表達(dá)式 。 與 OCL電路相比 , OTL電路少用了一個(gè)電源 , 但由于輸出端的耦合電容容量大 , 則電容器內(nèi)鋁箔卷繞圈數(shù)多 , 呈現(xiàn)的電感效應(yīng)大 , 它對(duì)不同頻率的信號(hào)會(huì)產(chǎn)生不同的相移 , 輸出信號(hào)有附加失真 , 這是 OTL電路的缺點(diǎn) 。 21第三章 放大電路基礎(chǔ) 電路舉例 1. OTL 圖 3－ 36 為一典型 OTL功率放大電路 。 該電路工作原理簡述如下 : 靜態(tài)時(shí) , 由 R R V V V3提供的偏置電壓使 V4~V7微導(dǎo)通 , 且 ie6=ie7, 中點(diǎn)電位為 UCC/2, uo=0 V。 當(dāng)輸入信號(hào) ui為負(fù)半周時(shí) , 經(jīng)集成運(yùn)放對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大 , 使互補(bǔ)對(duì)稱管基極電位升高 , 推動(dòng) V V6管導(dǎo)通 , V V7管趨于截止 , ie6自上而下流經(jīng)負(fù)載 , 輸出電壓uo為正半周 。 第三章 放大電路基礎(chǔ) 圖 3－ 36 集成運(yùn)放驅(qū)動(dòng)的 OTL功率放大器 ＋＋－R41 0 k ?V1V2V3R51 0 k ?R82 40 ?V5V4R62 2 ?V6V7R100 . 5 ?R72 10 ?R90 . 5 ?R23 6 k ?R12 2 k ?C11 0 ? F / 50 VuiR33 6 k ?24 ～ 3 6 VA＋R111 00 k ?C21 0 ? F / 50 V＋8 ?＋－uo∞第三章 放大電路基礎(chǔ) 當(dāng)輸入信號(hào) ui 為正半周時(shí) , 由運(yùn)放對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大 , 使互補(bǔ)對(duì)稱管基極電位降低 , V V6管趨于截止 , V V7管依靠 C2上的存儲(chǔ)電壓 （ UCC/2） 進(jìn)一步導(dǎo)通 , ie7自下而上流經(jīng)負(fù)載 , 輸出電壓 uo為負(fù)半周 。 這樣 , 就在負(fù)載上得到了一個(gè)完整的正弦電壓波形 。 第三章 放大電路基礎(chǔ) ＋＋－R41 0 k ?V1V2V3R51 0 k ?R82 40 ?V5V4R62 2 ?V6V7R100 . 5 ?8 ?R72 10 ?R90 . 5 ?R31 00 k ?R12 2 k ?C25 ? F / 25 VC15 ? F / 25 Vu1R22 2 k ?＋ 1 8 V－ 1 8 VA ＋－uo∞集成運(yùn)放驅(qū)動(dòng)的 OCL功率放大器 多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)： ??????niin AAAAAA1=321 耦合形式 零點(diǎn)漂移 [問題提出 ] 前面所述的單管放大電路，在實(shí)際運(yùn)用中各 項(xiàng)性能指標(biāo)很難滿足要求，所以需要采用多級(jí)放 大電路，來滿足實(shí)際要求。 多級(jí)放大器級(jí)間耦合的條件是把前級(jí)的輸出 信號(hào)盡可能多地傳給后級(jí)，同時(shí)要保證前后級(jí)晶體管均處于放大狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不失真的放大。 多級(jí)放大電路 耦合形式 多級(jí)放大電路的連接，產(chǎn)生了單元電路間的級(jí)聯(lián)問題，即耦合問題。放大電路的級(jí)間耦合必須要保證信號(hào)的傳輸，且保證各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)正確。 耦合電路采用直接連接或電阻連接， 不采用電抗性元件。 級(jí)間采用電容或變壓器耦合。 電抗性元件耦合，只能傳輸交流信號(hào)， 漂移信號(hào)和低頻信號(hào)不能通過。 直接耦合電路可傳輸?shù)皖l甚至直流信號(hào)，因而 緩慢變化的漂移信號(hào)也可以通過直接耦合放大電路。 直接耦合 電抗性元件耦合 根據(jù)輸入信號(hào)的 性質(zhì) ，就可決定級(jí)間耦合電路的形式。 耦合電路的簡化形式如 圖 3－ 37所示。 直接耦合或電阻耦合使各放大級(jí)的工作點(diǎn)互相影響，應(yīng)認(rèn)真加以解決；阻容耦合使前后級(jí)相對(duì)獨(dú)立，靜態(tài)工作點(diǎn) Q互不影響，可抑制溫漂；變壓器耦合可實(shí)現(xiàn)阻抗變換（不常用）。 (a)阻容耦合 (b)直接耦合 (c)變壓器耦合 圖 3－ 37 耦合電路的形式 零點(diǎn)漂移 零點(diǎn)漂移 是三極管的工作點(diǎn)隨時(shí)間而 逐漸偏離原有靜態(tài)值的現(xiàn)象。 產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因是溫度的影響 ， 所以有時(shí)也用 溫度漂移 或 時(shí)間漂移 來表示。 工作點(diǎn)參數(shù)的變化往往由相應(yīng)的指標(biāo)來衡量。 一般將在一定時(shí)間內(nèi)，或一定溫度變化 范圍內(nèi)的輸出級(jí)工作點(diǎn)的變化值除以放大倍數(shù)， 即將輸出級(jí)的漂移值歸算到輸入級(jí)來表示的。 例如 ?V/?C 或 ?V/min 。 直接耦合放大電路的構(gòu)成 直接耦合或電阻耦合使各放大級(jí)的工作點(diǎn)互相影響，這是構(gòu)成直接耦合多級(jí)放大電路時(shí)必須要加以解決的問題。 電位移動(dòng)直接耦合放大電路 NPN+PNP組合電平移動(dòng)直接耦合放大電路 電流源電平移動(dòng)放大電路 (1) (2) (3) 電位移動(dòng)直接耦合放大電路 (1) 于是 VC1=VB2 VC2= VB2+ VCB2＞ VB2（ VC1 ） 這樣，集電極電位就要逐級(jí)提高，為此后面的放大級(jí)要加入較大的發(fā)射極 電阻，從而無法設(shè)置 正確的工作點(diǎn)。這種 方式只適用于級(jí)數(shù)較 少的電路。 如果將基本放大電路去掉耦合電容，前后級(jí)直接連接，如 圖 3－ 38所示。 圖 3－ 38 前后級(jí)的直接耦合 (2) NPN+PNP組合電平移動(dòng)直接耦合放大電路 級(jí)間采用 NPN管和 PNP管搭配的方式，如 圖 3－39所示。由于 NPN管集電極電位高于基極電位， PNP管集電極電位 低于基極電位， 它們的組合使用 可避免集電極電 位的逐級(jí)升高。 圖 3－ 39 NPN和 PNP管組合 電流源電平移動(dòng)放大電路 (3) 電流源在電路中的作用實(shí)際上是個(gè)有源負(fù)載，其上的直流壓降小，通過 R1上的壓降可實(shí)現(xiàn)直流電平移動(dòng)。但電流源交流電阻大， 在 R1上的信號(hào)損失相 對(duì)較小 ，從而保證信 號(hào)的有效傳遞。同時(shí) , 輸出端的直流電平并 不高，實(shí)現(xiàn)了直流電 平的合理移動(dòng)。 在模擬集成電路中常采用一種 電流源電平移動(dòng)電路 ，如圖 3－ 40所示。 圖 3－ 40 電流源電平移動(dòng)電路 多級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算 在求分立元件多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)時(shí)有兩種處理方法。 輸入電阻法 開路電壓法 一是將后一級(jí)的輸入電阻作為前一級(jí)的 負(fù)載考慮，即將第二級(jí)的輸入電阻與第一級(jí) 集電極負(fù)載電阻并聯(lián)。 二是將后一級(jí)與前一級(jí)開路，計(jì)算前 一級(jí)的開路電壓放大倍數(shù)和輸出電阻，并 將其作為信號(hào)源內(nèi)阻加以考慮，共同作用 到后一級(jí)的輸入端。 現(xiàn)以圖 3－ 41的兩級(jí)放大電路為例加以說明，有關(guān)參數(shù)示于 圖 3－ 41中。三極管的參數(shù)為 ?1=?2=?=100， VBE1=VBE2= V。計(jì)算總電壓 放大倍數(shù)。 用輸入電阻法 計(jì)算。 圖 3－ 41 兩級(jí)放大電路計(jì)算例 用輸入電阻法求電壓增益 （ 1）求靜態(tài)工作點(diǎn) =0 . 0 0 9 3 m A=mA)20//51()+(1+)//(39。=e1b2b1BECCB Q 1?? ?????RRRVVI Q 1C Q 1 ?? II ?)()(= e1c1C Q 1cce1B Q 1C Q 1c1C Q 1CCC E Q 1?????????? RRIVRIIRIVV Q 1ccB2C1 ??????? RIVVV)(/)( e2E2CCC Q 2E Q 2??????? RVVII Q 2C2 ???? RIV E 2B2E2 ????? VVVE2C2C E Q 2?????? VVV（ 2）求電壓放大倍數(shù) 先計(jì)算三極管的輸入電阻 26101300m A )(m V )(26)1(=26101300m A )(m V )(26)1(=E2bbb e 2E1bbb e 1????????????IrrIrr??電壓增益 be 2i2be 1i2c11 ,)(100)//(= rRrRRAv ??????? 式中? )//(=be 2Lc22 ??????rRRAv?8955)( ?????? vvv AAA 如果求從 VS算起的電壓增益，需計(jì)算第一級(jí)的輸入電阻 Ri1 =rbe1 // Rb1 // Rb2 = =? 6436)()(+=2s1s1i1si1s1????????????vvvvvAAAARRRA 對(duì)于多級(jí)放大電路可認(rèn)為：前級(jí)是后級(jí)的信號(hào)源，后級(jí)是前級(jí)的負(fù)載。 多級(jí)放大器可使放大倍數(shù)提高，但是靠犧牲 通頻帶來實(shí)現(xiàn)的。通頻帶將在頻率響應(yīng)中介紹。 變壓器耦合的特點(diǎn) 采用變壓器耦合也可以隔除直流，傳遞一定頻率的交流信號(hào)， 因此各放大級(jí)的 Q互相獨(dú)立。變壓器耦合的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)輸出級(jí)與負(fù)載的 阻抗匹配 ，以獲得有效的功率傳輸。變壓器耦合阻抗匹配的原理見 圖 3－ 42(a)。 在理想條件下，變壓器原副邊的安匝數(shù)相等，即 I1 N1=I2 N2 I2 =（ I1 N1 / N2 ） =I1 (V1 / V2 ) =(V2 /RL) ( V1 / R1 ) (V1 / V2 ) =(V2 /RL) (N1 / N2 )2 =R1 /RL n2 =R1 /RL 可以通過調(diào)整匝比 n來使 原、副端阻抗匹配。 3－ 42(a)變壓器的阻抗匹配 當(dāng)變壓器的原端作為諧振回路使用時(shí)，為了使較小的三極管輸出電阻不影響諧振回 路的 Q值，在原端采用抽頭的方式以實(shí)現(xiàn)匹 配。此時(shí)將 V1接在 a?b之間就可以減輕三極管 對(duì) Q值的影響。如 圖 3－ 42(b)所示。 圖 3－ 42 (b)變壓器的阻抗匹配