郭治元

摘 要作為電子技術(shù)課程中極為重要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，OTL音頻功率放大器電路涉及到多個(gè)器件，有多個(gè)調(diào)試點(diǎn)，這在一定程度上增加了OTL音頻功率放大器性能實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性。此次研究采用理論推導(dǎo)的方法對(duì)電路的工作原理及最佳性能指標(biāo)進(jìn)行分析，并采用Multisim10.0仿真軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行性能仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該理論推導(dǎo)與仿真實(shí)驗(yàn)方法能夠廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、分析及總結(jié)，可以大大提升實(shí)驗(yàn)效率。

【關(guān)鍵詞】Multisim10.0 OTL音頻功率放大器 性能 仿真實(shí)驗(yàn)

OTL音頻功率放大器是功率放大器中極為重要的一種，其電路大多采用的是分立元件，與一般實(shí)驗(yàn)相比復(fù)雜性更高。長(zhǎng)期以來，OTL音頻功率放大器實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)不夠理想，這在很大程度上是由于電路性能參數(shù)誤差及電路參數(shù)選擇不當(dāng)造成的。當(dāng)前，Multisim10.0仿真軟件在OTL音頻功率放大器性能研究中得到了廣泛地應(yīng)用，其對(duì)于硬件電路設(shè)計(jì)有著極為重要的指導(dǎo)作用。

1 OTL音頻功率放大器電性能理論推導(dǎo)分析

目前，常用的OTL音頻功率放大電路為AB類OTL功率放大電路，如圖1所示。該OTL功率放大電路的效率接近B類功率放大電路，最大能夠達(dá)到78.6%，其性能明顯優(yōu)于甲類功率放大器的25%及變壓器甲類功率放大器的50%，與此同時(shí)，它還能在一定程度上降低B類功率放大器的交越失真，應(yīng)用范圍非常廣。通常情況下，對(duì)AB類OTL音頻功率放大器的分析需要從B類功率放大器開始。

B類功率放大電路如圖2所示，其在Multisim10.0基礎(chǔ)上進(jìn)行搭建，為了便于理論分析，選用OCL電路，其采用的是雙電源供電，在本質(zhì)上與單電源供電相同。圖2中，當(dāng)輸入信號(hào)V3為正半周，T2導(dǎo)通，T3截止，RL能夠得到一個(gè)相同幅度的正半周信號(hào)。負(fù)半周情形則與之相反，可以得出負(fù)載RT電壓：，功率放大電路管T2導(dǎo)通時(shí)的瞬間管耗計(jì)算公式為：

，T2僅有半周導(dǎo)通，平均管耗計(jì)算公式為

，當(dāng)時(shí)，

，輸出最大功率，管耗最大值

，兩路電源總功耗的計(jì)算公式為

，B類功率放大電路的效率則為

。若Vp=Vcc，此時(shí)B類功率放大器電路的效率最大，可通過

計(jì)算，約為78.6%。

上述推導(dǎo)并未考慮B類放大電路受功能放大管T2與T3導(dǎo)通電壓造成的交越失真現(xiàn)象，因此，為了便于分析，采用雙電源供電，單、雙電源供電下AB類功率放大器電路的最大效率都接近78.6%。研究對(duì)AB類、B類功率放大器電路的仿真結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果顯示AB類功率放大器能夠?qū)4、V5電壓改為0.75V，避免交越失真現(xiàn)象的發(fā)生，其輸出功率也有所增加，電源電流變大。另外，在輸出電壓為達(dá)到電源電壓時(shí)，功率放大器效率已達(dá)到56%。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

Multisim10.0仿真軟件對(duì)OTL音頻功率放大器性能的實(shí)驗(yàn)仿真電路如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)中還增加了多個(gè)測(cè)試儀表，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)OTL功率放大器電路的調(diào)節(jié)于測(cè)試。首先要對(duì)供電電壓及T1選擇進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化、調(diào)整，對(duì)R4進(jìn)行調(diào)試，確保T2與T3的E級(jí)電壓能夠達(dá)到10V；然后根據(jù)實(shí)際情況對(duì)R6、R5進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使兩個(gè)功率放大器基極間壓差能夠控制在1.5V左右，仿真結(jié)果見圖2，從圖中可以看出該OTL音頻功率放大電路不存在交越失真現(xiàn)象，且能夠在一定的總諧波失真度情況下，達(dá)到1W的功率輸出，當(dāng)總諧波失真度在11%的條件下，該電路能夠達(dá)到4W的功率輸出，此時(shí)其效率能夠達(dá)到62%。

OTL音頻 功率放大器的通頻帶仿真結(jié)果如圖3所示，當(dāng)處于40Hz～1.45MHz的條件下，通頻帶能夠通過增大電路中的電容值延伸到20Hz以下。除此之外，還需要對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行合理選擇，采用虛擬儀器中的萬用表、示波器等，對(duì)功率放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。

經(jīng)過實(shí)際電路操作，其電路圖與調(diào)試方式與仿真電路一致，得出的結(jié)果與仿真結(jié)果一致。

3 結(jié)論

此次研究通過理論推導(dǎo)、Multisim10.0電路仿真等方式與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以得出OTL音頻功率放大電路的工作原理，結(jié)論如下：

（1）OTL音頻功率放大電路的最大工作效率可達(dá)到78.6%；

（2）仿真實(shí)驗(yàn)得到的OTL音頻功率放大電路效率接近78.6%，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

該仿真實(shí)驗(yàn)方法能夠有效克服傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的不足，提升實(shí)驗(yàn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]王翠珍，唐金元，紀(jì)明霞等.基于Multisim10.0的非線性電路分析方法仿真研究[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2015，14（08）：66-69.

[2]?？担钇?，曹洪奎，等. 基于Multisim的紅外光音頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真[J].電子世界，2014，26（19）：143-143.

[3]唐金元，史風(fēng)隆，王翠珍.基于Multisim 10.0的高電平調(diào)幅電路仿真研究[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2013，32（06）：86-88.

[4]宋冬萍.Multisim 7和Protel 99 SE在OTL電路設(shè)計(jì)中的聯(lián)合應(yīng)用[J].商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，09（05）：56-58.

作者單位

甘肅電大定西市分校 甘肅省定西市 743000