寧波工程學院 余輝晴
輸出功率和效率是功率放大器的重要指標,可通過公式進行計算得到,也可通過計算機仿真軟件Multisim進行測試驗證,其操作簡單,使用方便,本文以OTL低頻功率放大電路為例進行分析和測試。
低頻功率放大器是一種能量轉換電路,在輸入信號的作用下,電路把直流電源的能量,轉換成隨輸入信號變化的輸出功率送給負載。功率放大級主要任務是在允許的失真范圍內,盡可能高效率地向負載提供足夠大的功率,要求是輸出功率要大、效率要高。
圖1 OTL低頻功率放大電路
如圖所示為OTL低頻功率放大器。晶體管Q1為前置放大級,Q2、Q3組成互補推挽OTL功放電路。由于每一個管子都接成射極輸出器形式,因此具有輸出電阻低,負載能力強等優點,適合于作功率輸出級。Q1管工作于甲類狀態,它的集電極電流IC1由電位器進行調節,同時給Q2、Q3提供偏壓。調節RW2可以使Q2、Q3得到合適的靜態電流而工作于甲乙類狀態,以克服交越失真。靜態時要求輸出端中點A的電位,在實驗中可通過測量RL兩端的電壓有效值URL,來求得實際的,可以通過調節RW1來實現。
當輸入正弦交流信號Ui時,經Q1放大、倒相后的交流信號同時作用于Q2、Q3的基極。 Ui為負半周時,Q2導通,使電流通過電容器C4、負載RL經地構成充電回路,使負載RL得到一個負半周的信號;Ui處于正半周時,Q3導通,已充滿電的電容器C4通過負載RL構成對地放電回路,使得負載RL又得到一個正半周信號,由于信號源周而復始的作用,在RL上就能得到完整的正弦波。
1.2.1 最大不失真輸出功率Pom理想情況下
創建如圖所示電路,啟動仿真開關。
2.1.1 確定輸出端中點電位UA
先將輸入端接地,暫時短接“a”與“b”,開啟電源開關,調節RW1,用萬用表跟蹤測量‘‘A’’點電位,使
2.1.2 調整輸出級靜態電流I0及測試各級靜態工作點
斷開“a”與“b”間的短接線,再將電流表串聯在電源進線中,調整RW2,令此時測得的應是整個放大器的總電流。由于一般情況下Q1的集電極電流IC1較小,從而可以把測得的總電流近似當作末級的靜態電流。
調整輸出級靜態電流的另一方法是動態調試法:先短接RW2,在輸入端端接入 f =1kHz的正弦信號,并逐漸加大該信號的幅值,此時,在輸出端應能監測到波形出現有較嚴重的交越失真,然后逐漸增RW2,使在輸出端監測到的波形不再出現交越失真時止,此時輸出級靜態電流數值應在5mA到10mA左右,當靜態電流調好、無交越失真現象出現后,測量各級靜態工作點。
2.2.1 Pom的測量
在輸入端接入f =1kHz、50mv的正弦信號Ui,將RL接入輸出端,用示波器監測輸出電壓U0的波形,逐漸增大Ui的幅度,使輸出電壓達到最大不失真輸出狀態時,用電壓表測出負載RL上的電壓URL;用公式即可計算出最大輸出功率。
2.2.2 η的測量
當輸出電壓為最大(不失真)輸出時,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Idc(有一定誤差),由此可近似求得再根據上面測得的Pom,即可求出
通過上述分析可以看出,通過Multisim仿真軟件不僅可以方便地對功放電路的主要性能指標進行測試,而且也非常直觀。