实验12  推挽功率放大器

一、实验目的

1. 学习安装和调试乙类推挽功率放大器的方法。

2. 观察乙类推挽功率放大器的各级的波形，理解其工作原理。

3. 掌握功率放大器的最大输出功率和效率的测量方法。

4. 了解本实验电路对声音信号的放大作用。

二、实验原理

在电子设备中，放大电路的末级一般都要带动一定的负载。在这种情况下，末级都采用功率放大器。其主要任务是在给定负载的条件下，向负载提供不失真的额定功率。变压器耦合乙类推挽功率放大器效率较高、非线性失真较小、对功放管的要求较低。因此，得到了广泛的应用。

乙类推挽功率放大电路的原理图及各级的工作波形如图 1.12.1 所示。

该电路的工作原理如下：

当输入信号为正半周时，通过输入变压器 Tr1 的“倒相”作用，在功率放大管 T`1 和 T2的基极上得到两个幅度相等、极性相反的电压信号，使 T1 管导通，T2 管截止。通过输出变压器 Tr2 的“合成”作用，在负载电阻ＲL 中产生自上向下流动的负载电流，形成输出电压ＶO 的正半周波形。

当输入信号为负半周时，晶体管  T2 导通，T1 截止，在ＲL  上形成输出电压的负半周波形。从而完成了对信号的放大作用。

在上述过程中，晶体管 T1、T2  是轮流工作的。由于两管轮流导电，如果电路真正工作在乙类，即每管的静态电压 ＶBE = 0，就会在两个半周信号的交接处产生“交越”失真。为了减小这种失真，通常在电路中增设偏置电路，如图 1.12.1 中的Ｒb1 ( ＲW) 和Ｒb2 。这样，就给放大器提供了一定的偏置电压ＶBE ，使电路工作在甲乙类状态。调节电位器ＲW 就可以改变偏置的大小。为了提高电路的效率，只要使每管的偏置电压等于或略大于管子的阈值电压，即ＶBE= ＶON 就可以较好地消除交越失真了，Ｒe1 和Ｒe2 为反馈电阻，通过它们引入很弱的电流负反馈，以改善非线性失真。

乙类推挽功率放大器的输出功率、效率等基本关系如下:

(1) 放大器的输出功率

                         

(2) 电源输出的平均功率

                       

(3) 功放管的功耗

                        

(4) 效率

                        

在最大不失真输出的情况下，各关系式为:

(5) 最大输出功率

                    

(6) 功放管的最大功耗

                     

(7) 最大效率

                    

上述公式中，有关量的意义是:

ＶCC                        电源电压

Ｖom                                        输出电压的幅值

  Ｉcm                            集电极电流的幅值

ＲL'                     集电极等效负载，其值为ＲL' = n2ＲL

Ｐo 、Ｐom                     放大电路输出功率及其最大值

Ｐv                         电源输出的功率

 

三、实验内容及步骤

1. 对照图 1.12.1，检查实验室提供的实验电路板。

2. 调整静态工作点

万用表置于直流电流档，将万用表串入放大器的集电极电路，即串入图 1.12.1 中的打“×”处。调节电位器ＲW ， 使两管的集电极电流Ｉc= 3 mA。

3. 测量放大器的指标

从信号发生器上输出一个频率为 1kHz 的正弦电压信号Ｖi ，加到放大器的输入端。将示波器和毫伏表接到负载两端。逐渐加大输入信号电压幅值，直到输出电压波形刚好不失真为止，然后测出此时负载ＲL  两端的电压有效值ＶO 、放大器的电流有效值Ｉc ，并分别按照式 (1.12.5）、(1.12.2)、(1.12.4) ，计算出放大器的最大输出功率ＰOM 、电源供给的功率Ｐv 以及效率η。

4. 观察放大器的输出波形及各管的电流波形

(1) 逐渐增大输入信号Ｖi 。用示波器观察测量并描绘负载两端不失真时的最大输出电压 Ｖo 的波形和对应的输入电压Ｖi 的波形、标出有关数值。

(2) 用示波器观察并测量Ｒe1 和Ｒe2 上的电压波形，由此描绘出两个管子 T1、T2 的集电极电流  ic1 、ic2 的波形。

(3) 将输入变压器中心抽头 B 点接地，观察并描绘出交越失真的输出电压波形。

(4) 将电路恢复正常。并将负载电阻ＲL 换成阻抗为 8 欧的扬声器。用收录机代替信号发生器，从收录机的前置放大级输出一个音频信号，加到功率放大器的输入端。利用收录机播放电台或磁带上的节目信号，试听从放大器的扬声器中播放出来的信号， 调节电位器 ＲW 仔细辨别输出信号的音质和音量。看它们各自是否具有变化。

四、 实验仪器及设备

1. 双踪示波器                      1台

2. 直流稳压电源               1台

3. 低频信号发生器              1台

4. 晶体管毫伏表               1台

5. 万用表                              1块

6. 收录机                             1台

五、实验报告要求

1．整理实验数据，计算有关性能指标，并与理论计算值比较。

2．绘出所观察的波形图，进行分析。