OTL功率放大器详细设计

OTL功率放大器是一种常见的音频功率放大电路，其设计旨在提供高效、低失真的音频输出。在本设计中，OTL功放的核心是无输出变压器的结构，这使得它能够直接驱动负载，如扬声器，而无需额外的变压器转换。这种设计的主要优点包括简化电路、减轻重量以及提高效率。 设计要求主要集中在理解和操作OTL功率放大器的各个组成部分，以及通过实际操作提升电子工程技能。这包括掌握OTL放大器的工作原理、查阅元器件资料、读取电路图、检测元器件、组装和调试电路、手工制作印制板以及熟悉各种测量仪器的使用。此外，设计还强调了对元器件特性和电路性能的了解，例如电压增益、失真度和频率响应。 技术指标设定了具体的目标，例如额定输出功率为5W，负载电阻为8Ω，频率响应范围从100 Hz到20 kHz，信号源内阻为2 kΩ，以及电压增益至少为40，输入电压不超过160mV。这些指标是衡量OTL功放性能的关键参数。 设计方案中，V1作为推动管，采用甲类工作状态，而V3和V4是一对互补的NPN和PNP型晶体管，它们作为射极跟随器工作在甲乙类状态，提供电流增益以确保功率放大。电源经过整流和滤波，为电路提供稳定的18V直流电压。R10、C13、R18、C18等元件进一步改善电源稳定性。V2、R12、R14为V3和V4提供偏置，调节R12和R14可以消除交越失真。自举电路由R2和C8组成，有助于提高电压增益并减少失真。R3和R4为V1提供上下偏置，确保其工作在甲类状态。C9、C17用于抑制高频自激，而C4作为输出耦合电容，负责信号传输。 理论推导部分计算了OTL功放的最大不失真功率，根据公式POM=V2CC/8RL，实际设计应保证不小于1.5W的输出功率。设计过程中，V1的VBE约为0.6V，VCE在几伏之间，而V2和V3的VBE约0.2V，VCE约8V。调节R3可以改变中点电压VD至电源电压的一半，即9V，而调节R14可以调整通过V3和V4的电流，使其在5到20mA之间。 系统设计部分详细介绍了手工绘制和制作印刷电路板的过程，包括合理布局元器件，确保走线清晰，以及腐蚀、钻孔、上锡和焊接等步骤。元件安装时，需要先在焊接部位上锡，然后按照电路图装配电阻器、电容、晶体管等元器件，确保每个组件正确无误地固定在电路板上。 OTL功率放大器的设计不仅涉及到电子学的基本原理，还包括了实际操作技巧和问题解决能力。通过这个项目，学习者可以全面理解功率放大器的工作机制，提升自己的动手能力和电路设计水平。