低频功率放大器分析与测试

宁波工程学院 余辉晴

输出功率和效率是功率放大器的重要指标，可通过公式进行计算得到，也可通过计算机仿真软件Multisim进行测试验证，其操作简单，使用方便，本文以OTL低频功率放大电路为例进行分析和测试。

低频功率放大器是一种能量转换电路，在输入信号的作用下，电路把直流电源的能量，转换成随输入信号变化的输出功率送给负载。功率放大级主要任务是在允许的失真范围内,尽可能高效率地向负载提供足够大的功率，要求是输出功率要大、效率要高。

1 低频功率放大器分析

1.1 低频功率放大电路组成及工作原理

图1 OTL低频功率放大电路

如图所示为OTL低频功率放大器。晶体管Q1为前置放大级，Q2、Q3组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。Q1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器进行调节，同时给Q2、Q3提供偏压。调节RW2可以使Q2、Q3得到合适的静态电流而工作于甲乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位，在实验中可通过测量RL两端的电压有效值URL，来求得实际的，可以通过调节RW1来实现。

当输入正弦交流信号Ui时，经Q1放大、倒相后的交流信号同时作用于Q2、Q3的基极。 Ui为负半周时，Q2导通，使电流通过电容器C4、负载RL经地构成充电回路，使负载RL得到一个负半周的信号；Ui处于正半周时，Q3导通，已充满电的电容器C4通过负载RL构成对地放电回路，使得负载RL又得到一个正半周信号，由于信号源周而复始的作用，在RL上就能得到完整的正弦波。

1.2 低频功率放大电路的主要性能指标

1.2.1 最大不失真输出功率Pom理想情况下

2 低频功率放大器测试

2.1 静态工作点的测试

创建如图所示电路，启动仿真开关。

2.1.1 确定输出端中点电位UA

先将输入端接地，暂时短接“a”与“b”，开启电源开关，调节RW1，用万用表跟踪测量‘‘A’’点电位，使

2.1.2 调整输出级静态电流I0及测试各级静态工作点

断开“a”与“b”间的短接线，再将电流表串联在电源进线中，调整RW2，令此时测得的应是整个放大器的总电流。由于一般情况下Q1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。

调整输出级静态电流的另一方法是动态调试法：先短接RW2，在输入端端接入 f =1kHz的正弦信号，并逐渐加大该信号的幅值，此时，在输出端应能监测到波形出现有较严重的交越失真，然后逐渐增RW2，使在输出端监测到的波形不再出现交越失真时止，此时输出级静态电流数值应在5mA到10mA左右，当静态电流调好、无交越失真现象出现后，测量各级静态工作点。

2.2 最大输出功率Pom和效率η的测试

2.2.1 Pom的测量

在输入端接入f =1kHz、50mv的正弦信号Ui，将RL接入输出端，用示波器监测输出电压U0的波形，逐渐增大Ui的幅度，使输出电压达到最大不失真输出状态时，用电压表测出负载RL上的电压URL；用公式即可计算出最大输出功率。

2.2.2 η的测量

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），由此可近似求得再根据上面测得的Pom，即可求出

通过上述分析可以看出，通过Multisim仿真软件不仅可以方便地对功放电路的主要性能指标进行测试，而且也非常直观。