互补对称式OTL功放电路

互补对称式OTL功放电路
一、实训目的
（1）熟练掌握常用仪器的使用。
（2）熟练掌握二极管、三极管、电阻、电容、电位器等器件的测试判断以及参数的查阅与
运用。
（3）通过OTL功放电路的制作，熟悉OTL功放的工作原理，掌握电子产品的制作和调试
方法，提高实践动手能力，培养工程实践观念。
二、实训功放的电原理图

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、音响等。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。由于要求输出功率大，因此
电源消耗的功率也大，就存在效益指标的问题。由于功率放大器工作于大信号，使晶体管
工作于非线性区，因此非线性失真、晶体管功耗、散热、直流电源功率的转换效率等都是
功放中的特殊问题。
图示是互补对称式OTL功放电原理图。它具有非线性失真小，频率响应宽，电路性能
指标较高等优点，是目前OTL电路在各种高保真放大器应用电路中较为广泛采用的电路之
一。
工作原理：
Q1 是前置放大管，采用NPN 型硅管，温度稳定性较好。要降低噪声，就要从前级做
起，否则，噪声会经后级放大，变得很明显。这里最主要是要避免从基极引入噪声。本电
路中，Q1 的基极偏置电源由D1、D2 稳压得到，进一步提高了稳定性。发射极电阻R4 的
阻值很小，对稳定静态工作点的作用不大，其主要起交流负反馈作用。
Q2是激励放大管，它给功放级足够的推动信号，输入信号经Q1、Q2两级放大后，具
备了驱动Q3、Q4（输出级）的能力。R9、W2、R10是Q2的偏置电阻，R6、R7、D3、D4
是Q2的集电极负载电阻。
Q3、Q4 是末级互补输出对管，该管主要是为了给喇叭提供足够大的驱动电流，Q3、
Q4的放大倍数应尽可能一致，这样才可以保证输出信号的正负半周信号对称，让失真更小。

互补对管的意思是指一个管是npn型，一个管是pnp型。
D3和D4、R6 和R7、Q2的CE 极三部分共同组成Q3、Q4的偏置电路，保证Q3、Q4
在无信号时输出中点电压。D3 和D4 的作用就是保证给Q3、Q4 基极提供一个相对稳定的
1.2V左右的电压， D3 和D4千万不能开路，否则Q3、Q4会有很大的基极电流，导致Q3、
Q4的集电极电流剧增，立即发热烧坏。但是，D3和D4的分压也不能太低，否则，在小信
号时会听出明显的截止失直（和交越失真相同）。注意：这种失真只在小信号时才有明显的
反应。在高档功放电路中，D3和D4会用其它元件代替，同时还会引入温度补偿。
C8 是自举电容。当信号正半周时，Q3基极电压上升，由于R6、R7 两端的电压变小，
不能给Q3提供足够大的基极电流，电流输出能力急剧下降，造成信号顶部失真（这种失真
只会在大信号时才会发生。）由于自举电容的出现，Q3 发射极电压升高时会将C8 的正极电
位举高，高于电源电压，这就可以通过R7 给Q3提供较大的基极电流。
C3、C12、C6 是电源低频滤波电容，主要作用是滤除电源交流声，同时给交流信号提
供电流回路，容量应该取得比较大，这样才有较好的效果！
C11 是电源高频滤波电容，主要作用是滤除高频杂音，同时也可以给高频交流信号提供
电流回路，让高音效果改善。该电容建议选择涤纶电容或者金属膜电容，容量在473-474
之间，要求不高时，也可以用陶瓷电容代替。
C9 是输出耦合电容。有音频信号输入时，Q3、Q4的发射极电压会大幅度变化的信号，
这个信号中有一个直流分压存在，不能直接加到喇叭上，必须经过一个隔直流通交流的电
容隔开。注意：电解电容都是有极性的，正极接在高电压的那端。
R8 和C10 组成输出高频补偿电路。R8 取值应在1-10 之间，不能太小，否则，相当于
高频对地短路了；也不能太大，否则，C9 就起不到应有的作用。
C10是输出高频补偿电容。对于高频信号来说，喇叭的等效阻抗要比低频高得多，同时
高频信号更容易通过分布电容向四处传输，这很可能让电路产生高频信号正反馈，产生高
频振荡或者寄生振荡，从而影响音质。因此，C10可以让电路在高频时的输出阻抗也得以降
低，防止信号非正常的反馈，使整个电路进入平衡稳定的工作状态。实际上应用中，该电
容对音质影响较大，特别是在一些高档功放中（含集成电路功放），有的电路中如果没有这
个电容，甚至完全无法工作。该电容一般取值在104-204 之间，并且一般都要串联一个1-10
欧姆的电阻。
扬声器是将电能转换成声能的元件，也就是喇叭。它的工作原理是利用电流在磁场中
会受到力的作用来完成振动发出声音的。
三、功放的安装、焊接与调试
1、.元件的安装与焊接
（1）元器件的检测：在安装前应对元件的好坏进行检查，防止已损坏的元件被安装。
（2）根据元器件封装画好装配图。
（3）按装配图正确安装各元器件，装配工艺见附录
在印制板上安装元件时，一般应注意如下几点：
(1) 元件引脚若有氧化膜，则应除去氧化膜，并进行搪锡处理。
(2) 安装时，要确保元件的极性正确，如二极管的正、负板、三极管的e、b、c 极，电
解电容的正、负极。
(3) 元件外形的标注字（如型号、规格、数值）应放在看得见的一面。
(4) 同一种元件的高度应当尽量一致。
(5) 安装时，应先安装小元件（如电阻），然后安装中型元件，最后安装大型元件，这样便于安装操作。

(6) 在空间允许时，功率元件的引脚应尽量留得长一些，以便有利于散热。
在进行焊接操作时要注意安全，焊接时间，送锡方法，烙铁头处理，用松香的道理和
方法，防止虚焊的措施等。
2.功放电路的调试
(1)通电前的检查。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检查每个焊点是否有漏焊、假焊和搭锡现象，线头和焊锡等杂物是否残留在印制电
路板上。
③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。
(2)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。若测量值与计算值相差太远的话，应考虑该级偏置电路有虚焊或元件有错的错误，
要检查修正。下面是本例中关键点的静态电位值：
A、接上+6V 电源（S 开关处于断开状态），用电流表接在S 开关两端，电流正常值约
为30mA左右。然后接通开关，用电压表测量Q3、Q4 管的发射极中点电压，调节W2的阻
值，使中点电压为3V。
B、用测量Q1集电极电压，调节W1的阻值，使Q1集电极电位在3V左右。
(3)动态测试。在输入端输入1kHz 的正弦波信号，用示波器观察输出信号波形，信号
由小逐渐增大，直至输出波形增大到恰好不失真为止。
①观察输出波形有无交越失真，波形正负半周是否对称。
②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、输出的峰峰值。。
③测量最大不失真功率。
方法： 采用间接测量的方法，在电路的输出端固定负载 RL =8Ω，输入端加单音频正
弦信号（ f=1000Hz ），用示波器观测负载RL 上的波形，调节输入信号的幅度，使输出信
号为最大且不出现削顶失真（即只考虑限幅失真）。测得输出幅度Uomax （有效值），即可求得：
④测量电路的转换效率η
断开电源支路，按电流流向，将 500mA 档电流表串入电源支路，可测得直流稳压电
源的输出电流IEmax 。电源输出功率PE=VCC·IEmax。最大不失真时的输出效率 。
测试数据填入表中。
⑤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。
动态调试过程中若出现故障，应先排除。