与功率放大电路实验

4.1.5　OCL与OTL功率放大电路实验

1）实验目的

（1）观察OCL、OTL功率放大电路的交越失真，掌握克服交越失真的方法。

（2）学习功放电路的性能测试方法。

2）实验原理

在电子电路中，功率放大电路通常在大信号下工作，用于向负载提供功率。一般对功率放大电路的要求是在不失真情况下，输出功率大、效率高。目前应用较为广泛的功放电路有OCL（Output Capacitorless:无输出电容器）型和OTL（Output Transformerless:无输出变压器）型。

图4.1.5为功放电路的原理图。图中开关A、B是联动开关，开关B向下扳，电路是单电源供电，输出端接有一大电容，电路为OTL互补对称功率放大电路；开关B向上扳，电路采用双电源供电，输出端不需要大电容，该电路类型为OCL互补对称功率放大电路。图中开关A向下扳，功放电路无静态工作点，是乙类功率放大电路，电路的输出信号存在交越失真；开关A向上扳，电路为带有微偏置电流的甲乙类功放电路。

图4.1.5　功率放大电路原理图

OCL互补对称功率放大电路在理想情况下:最大输出电压:U_om＝V_CC；最大输出功率:；直流电源供给的最大功率:功率放大器的效率:最大效率:η＝78%。

3）实验器材

（1）三极管（默认的理想模型:β＝100）:2个；

（2）二极管（1N3659）1个；

（3）电容:1500μF 1个；

（4）电阻:3kΩ2个、100Ω1个；

（5）可调电阻:10kΩ1个；

（6）开关:5个；

（7）直流电压源；

（8）测试仪器仪表:信号发生器、示波器各1台，电压表2只，电流表2只。

4）实验内容及步骤

（1）按图4.1.5所示原理图创建功率放大器，将表A₁、V₁属性中的Value/Mode设置为DC；表A₂、V₂属性中的Value/Mode设置为AC，并将电路文件命名、存盘。

（2）观察OCL互补对称功率放大电路的交越失真

开关B向上扳，构成OCL互补对称功率放大电路:采用双电源供电，输出端无大电容。开关C向左扳接入输入幅值为5V、频率为1kHz的正弦交流信号，开关A向下扳，此时电路为乙类功率放大电路，输出存在交越失真，用示波器观察并画出输出波形。用表V₂、A₂测量输出端的电压和电流并计算输出功率，将数据填入表4.1.20中。

开关A向上扳，此时电路为甲乙类OCL功率放大电路。用示波器观察输出信号，若此时仍存在交越失真，调节电路元件Rw可消除交越失真。用表V₂、A₂测量输出端的电压和电流，计算输出功率，将结果填入表4.1.20中。

表4.1.20　数据记录表20

（3）测量OCL功率放大器的效率η

增大输入信号，用表V₂测量最大不失真输出电压U_om的大小，同时用表A₁测量此时的电源电流I_C；然后计算最大输出功率P_om、电源输出功率P_E及功放的效率η，并与理论值比较，完成表4.1.21的测量与计算。

表4.1.21　数据记录表21

（4）观察OTL互补对称功率放大电路静态工作点

图中开关B向下扳，构成OTL互补对称功率放大电路:单电源供电，输出端有一大电容C。开关C向右扳:U_i＝0，用V₁表测量U_E，U_E＝___________V。

（5）测量OTL功率放大器的输出功率

开关C向左扳接入输入幅值为5V、频率为1kHz的正弦交流信号，开关A向上扳，此时电路为甲乙类功率放大电路。用示波器观察输出信号，若存在交越失真，调节电路元件R_w消除交越失真。用表V₂、A₂测量输出端的电压和电流，计算输出功率，将结果填入表4.1.22中。

表4.1.22　数据记录表22

5）实验报告要求

（1）分析电路工作原理。

（2）整理各项理论和实验数据，分析实验结果，得出结论，并画出相关的曲线图。

（3）将实验数据与理论值比较，分析误差原因，提出改进意见。

（4）回答思考题。

6）思考题

（1）对于OTL互补对称功率放大电路，静态时U_E应为V_CC/2，应如何改进电路？

（2）电路中元件VD和R_w的作用是什么？