OCL低頻功率放大電路解讀。

海納百川0627 2022-08-28 發(fā)布于浙江

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常見的低頻功率放大電路有甲類、乙類和甲乙類。乙類和甲乙類功率放大電路又分為變壓器耦合、無輸出變壓器電路（OTL）和無輸出電容電路（OCL）。本文對某款 OCL 電路進行解讀，供學習者參考。

1. 電路組成

一款理論輸出功率為 40W 的雙通道 OCL 功率放大電路如圖 1 所示，圖中電解電容 C4 左側(cè)部分為一個通道，右側(cè)包括 C4 的部分為另一個通道。兩個通道的電路結(jié)構(gòu)、元器件參數(shù)相同，均由輸入級、中間電壓放大級和輸出電流放大級組成，只是元器件代號不同。圖中 C1（C4）為輸入耦合電容，起到隔離直流允許交流信號流通的功能。 Q1、Q2、R1、R2、R3、R4、R5、R6（另一通道是 Q8、Q9、R12、R13、R14、R15、R16、R17）組成單端輸入單端輸出差動放大電路。 Q3、R7、D1、R8、C3（Q10、R18、D2、R19、C6）組成中間電壓放大電路，承擔著功率放大電路的電壓放大功能。 Q4、Q5、Q6、Q7、R9、R10、R11 （Q11、Q12、Q13、Q14、R20、R21、R22）組成功率輸出電路。

2、信號流向

左側(cè)通道的音頻信號流向為：信號從插座 In 的 In:與 In:腳輸入，通過電解電容 C1、電阻 R1 及 R4 加到Q1 的 Q1:［b］與 Q1:［e］兩端，經(jīng)差動放大器放大后在電阻 R3 上輸出電壓；再加至中間電壓放大級的 Q3:［b］與 Q3:［e］兩端，進行倒相放大后送入互補輸出級；VQ3c電位高于 In: 腳電位部分由復(fù)合管 Q4 和 Q6 進行電流放大，VQ3c 電位低于 In: 腳電位部分由復(fù)合管 Q5 和 Q7進行電流放大；互補輸出級進行電流放大的合成信號從插座 Out 的 Out:與 Out:腳，去驅(qū)動外接的揚聲器。右側(cè)通道的音頻信號流向與之類似。

3、輸入級

圖 1 所示低頻功率放大器輸入級是一個單端輸入單端輸出差動放大電路。差動放大電路是由兩個參數(shù)完全相同的單管電路對稱組成，用于克服多級直接耦合放大器存在的零點漂移。差動放大電路有兩個輸入和兩個輸出，根據(jù)輸入和輸出接法不同有差動輸入雙端輸出、差動輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出等四種，以 NPN 管為例的接法如圖 2 所示。單端輸入、單端輸出接法的特點是比單管基本放大電路具有較強的抑制零漂能力，而且通過輸出端的不同接法，可以得到與輸入同相關(guān)系或反相關(guān)系。單端輸出的差動放大電路，其差模放大倍數(shù)是基本放大電路的放大倍數(shù)的一半。

在靜態(tài)時，圖 1 中 Q1 和 Q2 管的集電極電流 Ic 由電阻 R4 和電壓-Vcc 決定，與集電極電阻 R3 的大小無關(guān)，因此沒有輸出的那只晶體管 Q2 的集電極電阻就省去了。

由于電路全部采用直接耦合，環(huán)境溫度和元器件參數(shù)的任何變化都會影響輸出端（圖 1 中的 out1 和 out2）的電位。為此，圖 1電路中施加了直流負反饋，即輸出端通過電阻 R6（R17）加至 Q2（Q9）的基極，這樣可以保證輸出端的電位為零伏。反饋過程是：out1點電位升高→UbeQ2 電壓升高→IeQ2 電流增大→UR4 電壓增大→UbeQ1 電壓降低→IcQ1 電流降低→UbeQ3 電壓降低→IcQ3 電流降低→UR7 電壓降低→UbeQ4、UbeQ6 電壓降低，UbeQ5、UbeQ7 電壓增大→out1 點電位降低。反之，若 out1 點電位降低，通過負反饋使 out1 點電位升高，從而使 out1 點最終穩(wěn)定在零伏。圖 1 電路中 R5 和 C2、R16 和 C5 用于減少交流負反饋量（與直流負反饋量相比），以保證所需的交流電壓放大倍數(shù)。

4、中間放大級

低頻功率放大器中間電壓放電級是一個共發(fā)射極倒相電路。該電路工作于甲類狀態(tài)，其集電極靜態(tài)電流流過電阻 R7 和 D1（R18 和 D2）所產(chǎn)生的電壓降為后級提供輸入偏置電壓，使后級功率放大管工作在甲乙類狀態(tài)，以減小交越失真。電容 C3 和 C6 具有相位滯后補償作用，以消除自激。

5、功率輸出級

在輸出功率較大時，輸出管要采用中功率或大功率管。由于較大功率的 PNP 管與PNP 管的輸入特性和輸出特性都接近比較困難，而選擇特性相同的兩個 PNP 管或兩個NPN 管作輸出，則比較容易，故功率輸出級就采用復(fù)合互補對稱電路。

復(fù)合管是由兩個或兩個以上晶體管組合等效成一個新的管子，這個等效的新管子具有新的參數(shù)。圖 1 中晶體管 Q4 和 Q6（Q11和 Q13）復(fù)合成一個新的 NPN 管 QNPN，晶體管 Q5 和 Q7（Q12 和 Q14）復(fù)合成一個新的 PNP 管 QPNP。圖 1 電路左側(cè)通道的功率輸出級等效如圖 3 所示。圖 3 中忽略電阻 R9 和 R11 的分流，兩個管子復(fù)合成新管子的極性取決于復(fù)合管中的第 1 個管子的極性。若第一個管子是 PNP 型，則復(fù)合成的新管子也為 PNP 型；若第一個管子是 NPN 型，則復(fù)合成的新管子也為 NPN 型。兩個管子組成復(fù)合管的四種接法如圖 4 所示，從圖中可以看出，兩個極性相同的管子復(fù)合后的等效管基極與發(fā)射極間電壓為兩個管子基極與發(fā)射極間電壓之和。兩個極性相異的管子復(fù)合后的等效管基極與發(fā)射極間電壓保持第 1 個管子的基極與發(fā)射極間電壓不變。