otl功率放大器

　　功率放大器的作用是给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望是功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能的高。功率放大器由于三极管工作状态和电路形式的不同，可分成不同的种类，按晶体管工作状态可分为：甲类、乙类和甲乙类。所谓甲类是指在整个信号周期内晶体管一直是导通的，它的集电极总有电流流过；乙类是指在信号的半个周期内晶体管导通，另半个周期晶体管截止；而甲乙类是介于甲类和乙类之间，晶体管导通时间大于半个周期，小于一个周期。按照电路形式分：有输出变压耦合功率放大器（OTL）和无输出变压器耦合功率放大器。无输出变压器的乙类推挽功率放大器而言，OTL电路具有便于集成化，频率性好等优点。因此本文介绍的是OTL功率放大器。

　　什么是OTL电路

　　小功率带电子开关的分立otl功放电路图
 

　　OTL电路为推挽式无输出变压器功率放大电路。通常采用单电源供电，从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。省去输出变压器的功率放大电路通常称为OTL（Output TransformerLess）电路。OTL（Output transformerless ）电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。

　　省去输出变压器的功率放大电路通常称为OTL（Output TransformerLess）电路。但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用，现在主流是BTL电路与OCL电路。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是最基础的一种功率放大电路。（右图的电路中有错误，二极管D1的存在是为了抬高T4基极电压，从而使T4处于预导通状态，防止交越失真，这样一个二极管在实际电路中往往是不够的，应该在原电路中再串接一个二极管，或者将二极管换为一个较大的电阻）。

　　它的特点是：采用互补对称电路（NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出），有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。“两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路（NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出）。OTL电路的优点是只需要一组电源供电。缺点是需要能把一组电源变成了两组对称正、负电源的大电容；低频特性差。

　　OTL功放各级的作用和电路结构特征

　　由于OTL线路采用直接耦合方式，为了保证电路工作稳定，必须采取有效措施抑制零点漂移。为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。因此性能好的OTL功率放大器应有输入级、推动及和输出级等部分组成。

　　1）输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级送来的信号做低失真，低噪声放大。为此，采用带恒流源的，有复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。

　　2）推动级：主要作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可采用带集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。

　　3）输出级：主要作用是提供足够大的信号输出功率，可采用由复合管构成的甲乙互补对称功放或准互补功放电路。

　　此外，还应该考虑为稳定静态工作点须设置直流负反馈电路，为稳定电压放大倍数和改善电路性能须设置交流负反馈电路，以及过流保护电路等。电路设计时，各级应设置合适的静态工作点，在组装完毕后需进行静态和动态测试，在小型不失真的情况下，使输出功率最大。动态测试时，要注意消震和接好保险丝，以防损坏元器件。

　　otl功率放大器主要技术指标

　　（1）输出功率要足够大。功率放大器的基本任务是放大信号功率，所以他是主要的技术指标也就是保证向负载输出足够大的信号功率。为此，要求晶体管必须提供尽可能大的电压和电流，它经常要在接近管子的极限状态下工作。这样，在设计功率放大器时，首先要根据输出功率的大小，选择合适的晶体管，以保证在大功率下管子能正常工作。

　　（2）效率要高。功率放大器实质上是把小输入信号放大成大功率输出信号，这是一个将电源电能转换为信号能量，输送给负载的过程。因此在电路中，存在一个转换效率问题。如果能把电源供给的直流输出功率较多的变成交流输出功率则电路的输出效率就高。反之，电路效率就低。

　　（3）非线性失真小。功率放大器的晶体管工作在大信号放大状态，管子输入和输出特性曲线都存在着非线性，不可避免的会产生非线性失真。应当正确的选择管子的静态工作点和集电极等效负载电阻。另外根据输出功率的大小，适当选择激励极的内阻Rs（输出电阻），也可减少非线性失真。

　　otl功率放大器设计方案图

　　原理分析：

　　当输入信号处于正半周期时，T3导通，T2截止，于是T3以射级输出的形式将信号传递给负载，同时向C0充电，因为C0电容量大，其上的电压基本不变，维持在1/2VCC；当输入信号处在负半周时，T2导通，T3截止，已充电的C0充当T2的电源，同时放电T2也以射级输出形式将信号传输给负载，这样在负载上得到了完整的输出波形。