实验目标
1.了解OCL音频功率放大器的特点。
2.掌握OCL音频功率放大器的静态调整,以及输出功率、效率的测量。
3.观察功率放大器的输出波形,了解工作点对输出波形的影响。
实验器材
LTspice
220Ω 电阻 x 1
510Ω 电阻 x 2
1kΩ 电阻 x 3
20kΩ 电阻 x 2
470Ω可变电阻 x 1
10μF 电容 x 3
8.2Ω 电阻 x 1
1N4148二极管 x 2
集成运放 x1
NPN晶体管 x 3
PNP晶体管 x 1
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理论基础
实验电路如图1所示,这是一个带自举电路的OCL音频功率放大电路。图中集成运放构成互补输出级的前置放大级,为使电路输入电阻大、输出电压稳定,电路中通过电阻20kΩ引入了电压串联负反馈。在深度负反馈下,电路的电压增益为


图1
图中的二极管和470欧可调电阻用于克服输出级的交越失真,调整该电阻可使输出级处于甲乙类工作状态;晶体管构成准互补输出级,实现了以较小的基极电流控制大的输出电流。另外,图中10μF电容称为自举电容,和220Ω电阻共同组成自举电路。
在理想情况下,输出功率、直流电源提供的功率和效率分别为



如果考虑到管压降等因素,输出功率和效率都将减小,最高效率大约在60%左右。
实验步骤
- 按照图1,在LTspice界面上搭建OCL音频功率放大器。
- 输出负载扬声器用8.2W,2W假负载电阻替代。
- 调整直流工作状态
(1)先将470Ω可调电阻调至最小,接通供电电压±5V,监测互补电路上输出管的集电极电流,此时该电流应该很小。然后,调整可调电阻,使该集电极电流在3mA左右。此时假负载的端电压应该为零。
(2)观察波形
调节信号源为频率1kHz的正弦波,用示波器观察输出端的波形,调节输入信号的幅度,使输出端的波形幅度最大且无明显失真,此时为“满功率”状态。
(3)测量输出功率
在输出波形不失真的前提下,用示波器测假负载RL两端电压
VRL=________ (V)
则输出功率 PO=(VRL)2/RL=_________ (W)
同时,用测出此时输出三极管集电极平均电流,算出直流功耗和效率。
(4)测带宽
测试电路的幅频特性曲线,并确定fL、 fH,求得带宽 。
(5)观察自举现象
将自举电容拿掉,用示波器观察输出端的波形,适当调节输入信号的幅度,使输出端的波形幅度最大且无明显失真,用示波器测RL两端电压
VRL=__________ (V )
则输出功率 PO=(VRL)2/RL=_________ (W)
并与⑶的结果比较,说明什么?