◆张齐方广东省兴宁市职业技术学校514500
音频功率放大器是音响系统中不可缺少的重要部分,其主要任务是将音频信号放大到足以推动外接负载,如扬声器等。功率放大器的主要要求是获得不失真或较小失真的输出功率,讨论的主要指标是输出功率、电源提供的功率、电路的失真、晶体管功耗、散热、直流电源功率的转换效率等特殊问题。
由于OTL电路是单端推挽式无输出变压器功率放大电路,通常采用单电源供电,从两只串联的功率输出管中点通过电容耦合输出信号。其电路如下:
由于OTL电路与低频特性较好的OCL电路和电源利用率较高的BTL电路有很多相似之处,而这三种电路,尤其是OCL电路和BTL电路,目前广泛应用于多种视频、音频等设备中,因此理解和掌握OTL电路,有着极其深刻的理论和实际意义。而做好OTL电路测试是掌握OTL电路的重要一环,怎样才能做好OTL电路测试呢?具体来说应从如下方面进行:
一、OTL电路测试前的调整
在准确选取OTL电路所需元件及依照电路图正确安装完各元件后,需作如下调整:
电路安装完毕后,应先对照电路图按顺序检查一遍,一般地:
①检查每个元件的规格型号、数值、安装位置管脚接线是否正确。
②检查调试所用仪器仪表是否正常,清理好测试场地和台面,以便做进一步的调试。
二、静态工作点的调试
1、静态调试。用万用表逐级测量各级的静态工作点,调节偏置电阻,使各级静态工作点正常。
下面是静态工作点的调整:①旋动RW1,将RW1的阻值调至约为总阻值的一半。②旋动RW2,将RW2的阻值调至零。接着用万用表R×1Ω档或R×10Ω挡测T2、T3两基极间的阻值。正常情况下应接近为零,若阻值过大,则可能是RW2开路,此时通电会击穿甚至烧坏T2、T3管。因此,应认真检查二极管D及电位器RW2和其周围的线路,确保T2、T3两基极间的阻值接近零。③用万用表R×1kΩ档测量电源进线与地间的阻值。正常情况下阻值大于1kΩ,如果阻值过小,则说明某部分电路出现短路,若阻值过大则说明某部分电路出现断路,应重新检查整个线路,确保电路无误。满足了上面的全部条件后,方可接入电源,进行通电调试。
将输入信号旋钮旋至零(ui=0),在电源进线中串入直流毫安表,电位器RW2置最小值(若用本课程组给定的电路板,RW2顺时针旋到底),RW1置中间位置。接通+5V电源,观察毫安表指示,同时用手触摸输出级管子,若电流过大,或管子升温显著,应立即断开电源检查原因(如RW2开路、电路自激或输出管性能不好等)。如无异常现象,可开始调试。
(1)调节输出端中点电位UA
用导线短接T2、T3两基极,调节电位器RW1,用直流电压表测量A点电位,使Ui=UCC。
(2)调整输出端静态电流及测试各级静态工作点
拆除短接导线,调节RW2,使T2、T3管的IC2=IC3=5~10mA。从减小交越失真角度而言,应适当加大输出级静态电流,但该电流过大会使输出效率降低,所以一般以5~10mA左右为宜。由于毫安表是串在电源进线中,因此测得的是整个放大器的电流。但一般T1的集电极电流IC1较小,从而可以把测得的总电流近似当作末级的静态电流。如要准确得到末级静态电流,则可从总电流中减去IC1之值。
调整输出级静态电流的另一方法是动态调试法。先使RW2=0,在输入端接入f=1KHz的正弦信号ui。然后缓慢加大输入信号的幅值,到输出波形出现较严重的交越失真(注意:没有饱和失真和截止失真),然后缓慢增大RW2,到交越失真刚好消失时,停止调节RW2,恢复ui=0,此时直流毫安表读数即为输出级静态电流。一般数值也应在5~10mA左右,如过大,则要检查电路。
输出级电流调好以后,测量各级静态工作点,记入表1。
注意:①在调整RW2时,要注意旋转方向,不要调得过大,更不能开路,以免损坏输出管;②输出管静态电流调好后,如无特殊情况,不得随意旋动RW2的位置。
三、OTL电路主要性能指标的测试
1、最大输出功率P0m和效率η的测试
(1)测量Pom
输入f=1KHz的正弦信号ui,输出端用示波器观察输出电压u0的波形。逐渐增大ui,使输出电压达到最大不失真输出,用交流毫伏表测出负载RL上的电压U0m,则P0m=。
(2)测量η
当输出电压为最大不失真输出时,读出直流毫安表中的电流值,此电流即为直流电源供给的平均电流IdC(有一定误差),由此可近似求得PE=UCCIdc,再根据上面测得的P0m,即可求出η=。
2、输入灵敏度测试
根据输入灵敏度的定义,只要测出输出功率P0=P0m时的输入电压值Ui即可。
3、测电压放大倍数,即用交流毫伏表测量输入、输出信号电压的有效值,或直接用示波器测量输入、输出的峰值。
用Au=u0/ui求出。
4、频率响应的测试
带宽测试,保持输入信号的幅度不变,调节输入信号的频率,升高频率直到输出电压降到0.707Uo时的频率为fH;降低频率,直到输出电压降到0.707Uo时的频率为fL,则带宽为fBW=fH-fL。
注意:在测试时,为保证电路的安全,应在较低电压下进行,通常取输入信号为输入灵敏度的50%。在整个测试过程中,应保持Ui为恒定值,且输出波形不得失真。
5、研究自举电路的作用
(1)测量有自举电路,且P0=P0max时的电压增益AV=。
(2)将C2开路,R短路(无自举),再测量P0=P0max的AV。
用示波器观察(1)、(2)两种情况下的输出电压波形,并将以上两项测量结果进行比较,分析研究自举电路的作用。
6、噪声电压的测试
测量时将输入端短路(ui=0),观察输出噪声波形,并用交流毫伏表测量输出电压,即为噪声电压UN,本电路若UN<15mV,即满足要求。
7、试听
输入信号改为录音机输出信号,输出端接试听音箱及示波器。开机试听,并观察语言和音乐信号的输出波型。