分立元件OTL功放资料要点.pdf
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1、1 场景描述 OTL电路的主要特点有是采用单电源供电方式, 输出端直流电位为电源电压的一 半;输出端与负载之间采用大容量电容耦合, 扬声器一端接地,具有恒压输出特性。 本任务流程如图311所示。 一、实训工具及器材准备 完成本次实训任务所需工具及器材见表311。 表 311拆装与检修动圈式扬声器实训工具及器材准备 工具名称规格或型号数量备注 万用表MF47 型1 或其他型号的万用表 电烙铁35W 1 内热式或外热式电烙铁均可 梅花螺丝刀340 1 一字螺丝刀340 1 美工刀1 MP3 等信号源1 尖镊子1 助焊济和焊锡适量 准备实作材料 准备实训工具OTL 原理熟悉OTL 功放组装 OTL
2、功放的调试OTL 功放维修 图 311任务流程图 典型 OTL音频功率放大器组装与维修 音响设备及维修 2 二、简易 OTL音频功率放大器组装 (一)电路原理的熟悉 1、电路特点 本功放电路结构简单,元件易购,成本低廉,原理典型,非常适合初学者组装学 习。电路包括: A.电压放大器:将输入的微小音乐信号加以放大,通常采用共射级放大,图中以 VT1 、VT2 为核心组成的放大电路完成电压放大功能。 B.功率放大:功率放大级电路是用来提高电路的工作效率,通常共射级放大的输 出电流很小,所以通过功放部分来推动喇叭。图中以VT3 、VT4 为核心组成的电路 完成功率放大功能。 C.偏压装置:偏压装置为
3、功率三极管提供正向偏压,使功率放大级电路工作于 AB 类放大状态,防止产生交越失真。图中VD5 和 R8 为功放提供偏压,其中VD5 具有负温特性,用以补偿功放管因温度升高引起电流增大。改变R8 的阻值可以改变 功放管的静态电流。 D.负反馈电路: 利用负反馈的特性,控制整个放大电路的增益,提高电路稳定性。 其中 R4 为放大器提供交直流负反馈,R5、 C4 对反馈的交流信号起分流作用,改变 R4 与 R5 的比值可以改变放大器的增益。 2、电路原理和各元件的作用 图 312简易 OTL 功放电路原理图 3 音量控制:由RP 电位器调节,根据串联电路的分压原理知,当旋转电位器时获 取的输入电压
4、将发生改变,从而改变了音量的大小。 第一级共射极放大器:由R1、R2、R3、R4、 R5、C3、 C4、VT1 组成。 R1、R2 为 VT1 提供偏置电压,改变二者的比值可以改变功放输出点的电压(正常要求为电 源电压的一半) 。C3 为输入隔直耦合电容。R3 是 VT1 的负载电阻,VT1 和 VT2 是 直流耦合,通过C3 输入的信号经VT1 放大后,直接送到VT2 进行放大。直流耦合 就等于直接耦合,所以,信号传输没有损耗,电路工作效率很高。 C4、R4、R5 组成负反馈电路,对于直流而言,C4 表现出无穷大的阻抗,这可以 使直流工作点非常稳定。对交流来说,C4 相当于短路, R4 和
5、R5 的比值决定了放大 倍数。R5 为零欧姆时, 增益最大, 灵敏度极高。 我们一般可以根据实际情况在10-100 欧姆中取值。 第二级共射极放大:以VT2 为核心构成的放大电路。VT2 是推动级放大管。输 入信号经过VT1 、VT2 两级放大后,具备了驱动VT3 、VT4 (输出级)的能力。本 功放电路只有三级,主要由第一二级 (VT1 、 VT2 )决定最大放大倍数,第三级(VT3 、 VT4 )决定最大电流的驱动能力,想要电路放大倍数大,VT1 、VT2 要选放大倍数大 的三极管,想要带负载能力强,VT3、VT4 应该用大功率大电流的三极管,当然,放 大倍数也不能太小。 C6 是中和电容
6、,起高频负反馈作用,该电容主要是为了减小高频的增益,当高 频过强时,听起来会感觉声音尖、剌耳,当高频增益太强时,甚至出现高频寄生振 荡,严重影响功放电路效率和音质。该电容一般取值在47-4700PF 之间, 要求不严时 也可以取消。 VT3 、VT4 这对末级互补输出对管在工作时会发出较大的热量。改变R8 可以改 变 VT3 、VT4 的工作电流,随着温度的升高,VT3、 VT4 的电流还会自动变大,电 流变大就会更加发热,更加发热就会电流更加变大,这是一个恶性循环,所以,要 求严格时, R8 应该使用负温度系数的热敏电阻,并且紧挨着VT3 、VT4 感受温度来 补偿 VT3 、VT4 的电流
7、变化。 R8 和 VD5、R6 和 R7、VT3 的 CE 极三部分共同组成VT3 、VT4 的偏置电路, 保证 VT3 、VT4 在无信号时输出中点电压。R8 和 VD5 千万不能开路,否则VT3 、 VT4 会有很大的基极电流,导致VT3 、VT4 的集电极电流剧增,立即发热烧坏。但 是,R8 和 VD5 的分压也不能太低,否则,在小信号时会听出明显的截止失真(和交 越失真相同) 。这种失真只在小信号时才有明显的反应。在高档功放电路中,VD5 和 R8 会用其它元件代替,同时还会引入温度补偿。 R6、R7 主要是给VT3 、VT4 提供基极偏置电流。当信号正半周时,VT3 基极电 压会上升
8、, R6、R7 两端的电压会变小,将不能给 VT3 提供足够大的基极电流。由于 C5 自举电容的出现,信号正半周时会将C5 的正极电压也“举”高,这就可以通过 音响设备及维修 4 R7 给 VT3 提供较大的基极电流。因此,R6、R7 也是自举电路的一部分。 C5 叫做自举电容,在信号的正半周,将R7 供电电压举高,高于电源电压。如果 R7 没有较高的供电电压,就会让 VT3 在信号正半周峰值时基极电流变小,电流输出 能力急剧下降,造成信号顶部失真。这种失真只会在大信号时才会发生。 C7 是输出耦合电容。有音频信号输入时,VT3 、VT4 的发射极电压会有大幅度 变化的信号,这个信号中有一个直
9、流分压存在,不能直接加到喇叭上,必须经过一 个隔直流通交的电容隔开。 R9 和 C8 组成输出高频补偿电路。R9 取值应在1-10 欧之间,不能太小,否则, 相当于高频对地短路了;也不能太大,否则,C8 就起不到应有的作用。 C8 是输出高频补偿电容。喇叭属于电感性负载,对于高频信号来说,喇叭的等 效阻抗要比低频高得多,同时高频信号更容易通过分布电容向四处传输,这很可能 让电路产生高频信号正反馈,产生高频振荡或者高频寄生振荡,从而影响音质,甚 至烧毁功放电路。因此,C8 可以让电路在高频时的输出阻抗也得以降低,防止信号 非正常的反馈,使整个电路进入平衡稳定的工作状态。实际应用中,该电容对音质
10、影响较大,特别是在一些高档功放中(含集成电路功放),有的电路中如果没有这个 电容, 甚至完全无法工作。该电容一般取值在104-204 之间, 并且一般都要串联一个 1-10 欧姆的电阻。 VD1-VD4组成桥式整流电路,当输入交流电的时候,完成整流功能,将交流电 变成直流电。当输入直流电的时候,其极性转化作用,无论输入直流电的正负极如 何,都能将其转化为正确的供电电压,供电电压按该电路的参数应取7.5-9V,输入 电压越高,功率越大,但功放管VT3 、VT4 发热越严重,其静态电流相应增大,需 减小 R8 的阻值来调节静态工作电流。一般供电不要超过12V,否则 VT3 、VT4 很容 易过载烧
11、坏。 C1、C2 组成滤波电路。C1 电源低频滤波电容,主要作用是滤除电源交流声,同 时给交流信号提供电流回路,该电容的容量应该取得比较大,这样才有较好的效果。 C2 是电源高频滤波电容,主要作用是滤除高频杂音,同时也可以给高频交流信号提 供电流回路,让高音效果改善,也起防止产生高频振荡的作用。该电容应选择涤纶 电容等高频特性较好的电容,容量一般在473-474 之间。 (二)电路材料的准备 请参考元件清单进行 5 表 3-1-2 简易 OTL 功放元件清单 序号电路代号元件名称规格、型号数量备注 1 VD1-VD4 二极管1N4004 4 可用 1N4007 2 VD5 二极管1N4148
12、1 可用其它二极管代 3 VT1 三极管9015 1 小功率 PNP 管 4 VT2 三极管9014 1 小功率 NPN 管 5 VT3 三极管9013 1 注意与 VT4 配对 6 VT4 三极管9012 1 注意与 VT3 配对 7 C1 电解电容器1000F/16V 1 可大于 1000F 8 C2 涤纶电容器104 1 高频滤波用 9 C3 电解电容器3.3 F/16V 1 输入耦合电容 10 C4 电解电容器100F/16V 1 交流旁路电容 11 C5 电解电容器220F/16V 1 自举电容 12 C6 瓷片电容器101 1 高频负反馈电容 13 C7 电解电容器470F/16V
13、 1 输出耦合电容 14 C8 涤纶电容器104 1 输出高频补偿电容 15 R1 电阻器150K 1/4W 1 可用 200K 可调 16 R2 电阻器100K 1/4W 1 输入级分压式偏置 17 R3 电阻器10K 1/4W 1 输入级负载电阻 18 R4 电阻器2K 1/4W 1 交直流负反馈电阻 19 R5 电阻器221/4W 1 增益控制电阻 20 R6 电阻器220 1/4W 1 功放偏置电阻 21 R7 电阻器220 1/4W 1 功放偏置电阻 22 R8 电阻器471/4W 1 可用 100可调 23 R9 电阻器101/4W 1 也可用 1/2W 24 RP 电位器10K
14、1 可选立式电位器 25 IN 莲花插座单孔1 注意安装脚位 26 Y 扬声器1W/81 可用 4 寸扬声器 27 电路板定做 PCB 板1 也可用万能板 28 电池9V 叠层电池1 用内阻小的电池 29 电池座9V 叠层电池用1 为带线电池座 30 导线连接扬声器等若干0.5mm 2 软铜线 音响设备及维修 6 (三)电路的装配 下图分别为印板图、装配图和元件布局图,大家可参照安装,注意装配工艺。 三、 OTL 功放的调试 图 313简易 OTL 功放 PCB 与元件分布图 第一步:调节功放级静态电流 将电路板 A 点铜箔断 开,在断开点接入万 用表,使用5mA档 检测电流,改变R8 的值(
15、可使用可调电 阻代替) ,使电流不 超过 1mA , 以略大于 0 最佳,过大则发热 大,没有会产生交越 失真。 7 三、 OTL 功放的维修 音频功率放大器由于工作在高电压,大信号状态下,故障发生率比较高。其主要 有完全无声、无信号声、声轻和噪声等故障。 1、完全无声故障 完全无声故障是指音箱中无任何信号和噪声。 检测方法:首先,通过视听确定为完全无声故障,此时对功放电路而言,首先测 量有无直流工作电压,如没有直流工作电压,则要用电压检测法检测电压供给电路 及电源电路。若有直流工作电压,再测功放电路输出端直流电压,如有异常现象, 说明有可能是功放电路损坏。 故障原因及处理措施:第一,电源电路
16、故障,导致功率放大器无直流工作电压, 检查电源电路;第二,功放电路击穿,导致多次烧坏保险丝或使保护电路动作,更 换集成功放电路,第三,功放电路开路,更换或修复;第四,功放输出回路开路, 如输出端耦合电路开路,可更换电容。 第二步:调节功放输出端直流电压 将万用表黑表笔接地,红 表笔接输出耦合电容C7 正端,调整R1 的阻值, 使功放输出端静态直流 电压为电源电压的1/2。 如果该点电压不为电源 电压的 1/2,在大功率时 将提前出现失真, 使不失 真输出功率减小。 第三步:调节电路增益 将功放板接上扬声 器和电源,为功放电路输 入音乐信号, 电源可使用 9V 叠层电池提供。改变 R4 和 R5
17、 的比值,感受 一下功放电路的放大倍 数有何变化。 图 31 4OTL 功放的调试 音响设备及维修 8 2、无信号声故障 无信号声故障是指扬声器中无信号声,但有噪声或电流声,这说明功放电路直流 工作电压基本正常,并且功放输出回路没有开路。 检测方法:通电后,开大音量电位器,干扰动片,音箱中无响声便说明故障出在 功率放大器电路中。这一故障可以表现为左右声道无声或只有一个声道无声。对于 左右声道无声故障,主要测量集成功放电路各引脚电压(重点是前级电路偏置引脚 上电压),有异常时进行重点检查。另外,用电压检查静噪声电路是否处于静噪声状 态,对于前置电压放大级采用分立元器件构成的电路,还要用电压检查法
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