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低频功率放大电路的设计
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3秒自动关闭窗口OCL、OTL、BTL与互补输出（转）
在gemfield的上一文章中，差分放大电路作为直接耦合放大基本输入电路的地位被确立下来了。那么，在这篇文章中，关于输出级的介绍就显得迫不及待了。输出电路或者输出级的作用是不容置疑的。我们对输出级的要求向来都是一致的，那就是：输出电阻低和最大不失真输出电压尽可能大。在输出级这一块内容中，共集放大电路可能是输出电阻最小的一种电路了。但它的缺陷却是无法弥补的（带负载后静态工作点会变化，且输出不失真电压也将减小），因此，作为具备另共集无法比拟的OCL电路就应运而生了。
OCL（output
capacitorless）的英文本意是说没有电容的输出级（这样可以使输出在低频时变得平滑），你一定认为这个称谓怪怪的，那是因为OCL不是最早的职业输出级电路而是最终的。OTL（OCL从它发展而来）电路的标配有上一句所说的奇怪的电容。OTL在后面谈论。之所以说OCL是“最终的”是因为它是最迎合集成电路趋势的（集成电路中最容易制造的类型）。
OCL电路的基本形式如下图所示：
&&&&&&&&&&&&&
它的最重要的特点是双电源，注意电源在集成电路中可不是什么难题。正是这个双电源的结构特点让电容下岗了。Ui作为输出信号，在正的时候T1管发生作用；在负的时候T2管发生作用。于是能产生一个连续的输出，信号如右图所示。但是，当信号的电压在-0.6V到0.6V之间（以硅管为例），T1和T2管的导通就成了问题了，这种状况会造成信号输出的交越失真。面对这个问题，我们只能设置合适的静态工作点，目的就是，在没有Ui时，T1和T2就已经微导通了，那么这个时候来一点点Ui就可以自由的让T1或T2导通。这是个很有逻辑的想法。见下面的电路：
&&&&&&&&&&
这个旨在消除交越失真的电路在从正电源+VCC经R1、D1、D2、R2到负电源——VCC形成一个直流电流的旅行中，必然使T1和T2的两个基极之间产生电压，电压的大小等于两个二极管的压降之和。这样T1和T2管就均处于微导通状态了。这种结构稍显幼稚，我们在实际中喜欢采用（b）中的形式，学名Ube倍增电路（注意要是I2远大于Ib），意思是说，合理选择R3、R4的阻值，可以使Ub1、b2得到（1+R3/R4）Ube的直流电压。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
为了增大T1和T2管的电流放大系数，减小前级的驱动电流，常采用复合管的架构，复合管前面已经由gemfield讨论过了。现在就该讨论OTL的情况了，电路如下图：
&&&&&&&&&&&&
很明显的是，和OCL相比，它的特点是输出端多了个电容，而且是单电源供电。图中，T1是一个前置放大级，T2和T3是互补的输出的核心。事实上，在Vi负半周时，T1基极是正半周，电路借着T2导通，将信号输出至负载，注意这个输出还有一个作用就是电容C2充电；而当Vi是正半轴时，T3导通，C2此刻一跃成为一个电源给T3供电，开始了新的交替轮回。
OTL（output
transformerless）它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（想着gemfield前文中的变压器耦合），以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。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。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，是目前常见的一种功率放大电路。
　　而OTL的特点是：采用互补对称电路，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。它是一种没有输出变压器的互补对称功率放大电路，电路轻便并适于电路的集成化。
对于BTL（Balanced Transformer
Less平衡时无变压器放大电路）来说，电路的特点是：双电源供电、不需输出电容、频率特性好、可以放大变化缓慢的信号。电路如下图：
BTL功率放大器，其主要特点是在同样电源电压和负载电阻条件下，它可得到比OCL或OTL电路大几倍的输出功率，其工作原理图如图所示。静态时，电桥平衡，负载RL中无直流电流。动态时，桥臂对管轮流导通。在ui正半周，上正下负，V1、V4导通，V2、V3截止，流过负载RL的电流如图中实线所示；在ui负半周，上负下止，V1、V4截止，V2、V3导通，流过负载RL的电流如图中虚线所示。忽略饱和压降，则两个半周合成，在负载上可得到幅度为UCC的输出信号电压。
平衡式放大器究竟有什么好处呢?它的直接好处是在相同的工作电压下，能够向负载提供2倍的输出电压，转换成输出功率为单路输出的4倍，这是理论上的计算值，实际输出能力受电源系统功率的影响和晶体管热损耗影响，一般能够达到2.5倍左右，并有助于消除偶次谐波失真，一般可以做到失真度小于0.01％。
第二个好处是输出电流能力比推挽电路要强，由于在相同的工作电压下，平衡式放大器的输出功率是普通推挽的2～3倍，这意味在相同的输出功率下，平衡式放大器的工作电压要低一些，换算到晶体管上的电流处理能力要大许多。
本文介绍的OCL、OTL、BTL放大电路因为在驱动扬声器负载方面的应用比较广泛，因而在一些音响类的网站上会频繁遇到。
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全对称ocl功放电路图（四） - 全对称ocl功放电路图（四款全对称ocl功放电路设计原理图详解）
来源：网络整理 作者：日 11:34
[导读] 本文主要介绍了全对称ocl功放电路图（四款全对称ocl功放电路设计原理图详解）。方案中的功放采用全对称式OCL电路，使功率放大器的性能得到了进一步的提高。它除了采用复合管、恒压/温度补偿等措施外，还把OCL电路里的差分输入、激励、功率放大三级电路都设计成互补对称形式，充分发挥了NPN型和PNP型三极管能够互补工作的优点，让信号从输入到输出均处于推挽放大之中，使电路获得了很好的稳定性和保真度。
全对称ocl功放电路图（四）
图示是中宝（ZBO）KB-18A功放的右声道功率放大电路。
该功放采用全对称式OCL电路，使功率放大器的性能得到了进一步的提高。它除了采用复合管、恒压/温度补偿等措施外，还把OCL电路里的差分输入、激励、功率放大三级电路都设计成互补对称形式，充分发挥了NPN型和PNP型三极管能够互补工作的优点，让信号从输入到输出均处于推挽放大之中，使电路获得了很好的稳定性和保真度。
电路中，Q3、Q4构成NPN差分放大器，Ql、Q2构成PNP差分放大器，它们共同组成互补对称的差分输入放大级。R32～R40组成输入级的偏置电路，其中R35～R38为各管发射极的电流负反馈电阻;Q5、Q6分别为其恒流源，用来稳定工作点，保证电路-工作的稳定。R33、R34，R39、R40为差分管的集电极负载电阻。
Q7、Q6构成单端推挽电压放大级，并作为功率放大级的激励级，提供足够的电压增益。
Ql0、Qll为功率放大的推动管，Ql0与Q13组成NPN复合管.Qll与Q12组成PNP复合管，以获得高放大倍数，这两组复合管构成功率输出级。
Q9、R48、W2、R49组成输出级的基极恒压偏置电路，为输出级提供适当的偏置电压。调节W2，可以调整功放管的静态工作点，即可以使功率管工作在甲类、甲乙类、乙类工作状态，本电路工作在甲乙类啊作状态。另外，还利用三极管的温度特性，把Q9安装在功放管旁，使偏置电压得到适当的温度补偿，保证电路稳定地工作。
R41、R42和C36、C37构成负反馈电路，决定整机的闭环增益。C37为交流负反馈提供通路;C36接在反馈电阻R41两端，是相位补偿电容，用来超前补偿，以抑制I乜路自激振荡。
C32用于限制输入信号的通频带，旁路无用的音频范围以外的高频信号，抑制高频杂波。C35、C33分别跨接在Q7、Q8的c、b极间，是消振电容（也称中和电容），用来抑制电路振荡、进行相位补偿，以消除高频自激振荡。R57、C38组成扬声器阻抗补偿电路，用以抵偿扬声器的感抗成分，使放大器的负载接近纯电阻，保证放大器稳定地工作。
信号流程：当输入的音频信号处于&正半周&时，Q3导通、Ql截止，&正半周&信号经Q3、Q4差分放大后，从Q3集电极直接耦合给Q7的基饭，经Q7放大到足够的幅度，激励Qlo和Q13输出正半周的功率信号。同理，当输入的爵频信号处于&负半周&时，Ql导通、Q3截止，&负半周&信号经Ql、Q2.Q8放大，激励Qll和Q12输出负半周的功率信号。级问直流负反馈从输出端通过R41反馈到Q4，Q2的基极;交流负反馈则从输出端通过R41和R42分压后，再反馈给Q2、Q4基极。
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电信与信息服务业务经营许可证：粤B2-OCL乙类互补对称功率放大电路组成和工作原理
发布时间: 20:15:22
访问次数:4242
&& &如图4-35所示的功率放大电路是由两个射极输出器组成的，VTi和VT2分别为NPN型管和PNP型管，两管的材料和参数相同（即特性对称），且电源由对称的双电源+VCc和-VcC提供。图中，两管基极没有偏置电流，静态损耗为0，电路工作在乙类状态，信号从基极输人，从射极输出，RL为负载，输出端没有耦合电容。所以，把图4-35所示的电路称为无输出电容的乙类功率放大电路，简称OCL乙类功率放大电路。的集电极电流icQ=0，两管均处于截止状态，故输出。当输入端加一正弦交流信号，在正半周时，即VTi发射结正偏导通，VT2反偏截止．流过负载电阻RL，即VTi把信号的正半周传递给RL；在负半周时，由于ui&0VTi发射结反偏截止，VT2正偏导通，电流iQ流过负载电阻RL，但方向与正半周相反。
&&&&&&&&&&&& &&&& VTi、VT2管交替工作，轮流导电，组成推挽式电路，流过RL的电流为一完整的正弦波信号，这样能解决效率与失真的矛盾。同时由于两个管子互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为OCL乙类互补对称功率放大电路。
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OCL乙类互补放大电路
一、OCL乙类互补对称电路
图Z0404（a）所示电路由两个对称的工作在乙类状态的射极输出器组合而成。T1（NPN型）和T2（PNP型）是两个特性一致的互补晶体管；电路采用双电源供电，负载直接接到T1，T2 的发射极上。因电路没有输出电容和变压器，故称为无输出电容电路，简称OCL电路。
设ui 为正弦波，当ui 处于正半周时，T1导通，T2截止，输出电流iL = iC1流过RL，形成输出正弦波的正半周。当ui 处于负半周时，T1截止，T2导通，输出电流iL = - iC2流过RL，其方向与 iC1 相反，形成输出正弦波的负半周。因此，在信号的一个周期内，输出电流基本上是正弦波电流。由此可见，该电路实现了在静态时管子无电流通过，而有信号时，T1、T2轮流导通，组成所谓推挽电路。由于电路结构和两管特性对称，工作时两管互相补充，故称&互补对称&电路。
OCL类互补放大电路的输出功率，直流电源供给的功率，效率及管耗的计算如下。
1．输出功率
在EC和 RL为定值时，乙类互补电路的最大输出功率为
2．直流电源供给的功率
由于 Icm1 = Icm1 = Icm 所以在输出最大功率时，两个电源供给的总直流功率为:
放大电路在最大输出功率时的效率为
此结果是在输入信号足够大和忽略管予的饱和压降UCES情况下得来的，实际效率比这个数值要低些，即使如此，也比甲类工作的效率高得多。
互补对称放大电路在输出功率最大的情况下，两管的管耗为
二、OCL甲乙类互补对称电路
图Z0404所示电路的缺点是当输入信号ui的瞬时值小于T1，T2 的死区电压时，三极管不导通，只有当ui 的瞬时值过越U&以后，管子才导通。因此两管轮流工作衔接不好，出现了一段死区，产生了所谓的&交越失真&，如图Z0405示。
为了避免交越失真，通常在每管的发射结上加上一定的正向偏压，使两管在静态时都处于微导通状态，这样，当有信号时，就可使iC和uBE基本上成线性关系，消除了交越失真，如图Z0406示。此时，电路便工作在甲乙类状态。应当指出，为了提高工作效率，在设置偏压时，应尽可能接近乙类状态。
图Z0407为OCL甲乙类放大电路。T1为前置级，二极管D接在输出级的基极回路内，静态时的D两端有一定的正向压降，给T2、T3提供一个适当的正向偏压，产生相应的偏流，从而避免了交越失真。OCL功放电路的缺点是必须采用双电源供电。}