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一款适合在课堂制作的有源音箱
OTL AMPLIFIER

时间:2013-11-06 来源:互联网 作者:不详 编辑: 【关闭


一款适合在课堂制作的有源音箱,OTL AMPLIFIER

关键字:分立元件小功放电路图

 
作者:刘晋峰
  此款有源音箱的电路原理图如下图所示,电路采用分立元件的OTL低频功率放大器。
  OTL功放电源是由6V电池或电源经电源插座和电源开关提供,电源插座还具有电源切换开关的作用。电容C7组成滤波电路,使电路工作更稳定。二极管D2是电源指示灯,电阻R6起限流作用。
  图中RP1是音量电位器。
  晶体三极管Vl是前置放大管,组成前置放大级,采用NPN型硅三极管。硅管的温度稳定性较好,可采用由偏置电阻RP3构成的简单偏置电路,保证V1工作在甲类放大状态。发射极电阻R2的阻值很小,主要起交流负反馈的作用。
 
  晶体三极管V2是激励放大管,组成推动级,它给功率放大的输出级以足够的推动信号。
  RP4为V2提供偏置电压,保证V2也工作在甲类放大状态。它的集电极电流IC的一部分流经电阻R4、电位器RP5及二极管D1,给V3、V4提供偏压。所以R4、RP5和二极管D1既是V2的集电极负载,又是V3、V4的基极偏置电路。V3、V4是互补对称推挽功率放大管,是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管,组成功率放大器的输出级。由于每一个管子都接成射极输出器形式,因此具有输出电阻低,负载能力强等优点,适合于作功率输出级。由于RP4的一端接在C点,因此在电路中可以引入交、直流电压并联负反馈,一方面能够稳定放大器的静态工作点,同时也改善了非线性失真。
  C6是输出耦合电容,一般容量较大。C5是自举电容器,和R5构成自举电路,用于提高输出电压正半周的幅度,可以提高功率增益,以得到大的动态范围,减少失真。R7为负反馈电阻。
  当输入端输入正弦交流信号ui时,经电位器RP1分压,三极管V1放大后,送到OTL功放级。
  信号再经过V2放大倒相后同时作用于V3、V4的基极。ui的正半周使V3管导通(V4管截止),有电流通过扬声器Y,同时向电容C6充电;在ui的负半周,V4导通(V3截止),则已充好的电容器C6起着电源的作用,通过扬声器Y放电,这样在扬声器上就得到完整的正弦波。
 
一款适合在课堂制作的有源音箱OTL AMPLIFIER
 
  一、制作过程
  
  1、首先根据元件清单清点元件数量,并检测元件质量。
  2、根据电路原理图和元器件安装位置图(PCB正面丝印层),插装元器件。插件要求美观、均匀、整齐、不歪斜。
  3、按照焊接质量标准的要求焊接元件,焊点要求圆滑、光亮,无虚焊、漏焊、搭焊及毛刺,剪脚留头在焊面以上1mm左右。
  4、用长导线连接扬声器和电源。
  5、通电进行调试,并排除存在的故障。
  6、先把电池夹插装到位,焊上导线,接到电路板上。再用螺丝把音箱卡簧片安装到位,把导线从电路板上通过轴上的中心孔接到扬声器上,然后把扬声器安装到音箱内,用热熔胶固定。最后把信号线接到电路板上。  
   7、把电路板固定好,合上外壳,一个漂亮的小有源音箱就制作成功了。
  二、调试方法
  
  1、放大器静态工作点的调试。
  放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC(或UCE)的调整与测试。静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高,放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真,此时uo的负半周将被削底;如工作点偏低则易产生截止失真,即uo的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)。这些情况都不符合不失真放大的要求,所以在焊接完成以后还必须进行静态调试,即在放大器的输入端不加输入电压的情况下,检查输出电压uo是否满足要求。如不满足,则应调整节静态工作点的位置。
  改变很多电路参数都会引起静态工作点的变化,但通常多采用调整偏置电阻的方法来改变静态工作点。如减小RP2,则可使静态工作点提高等。
  最后还要说明的是,我们所说的工作点“偏高”
  或“偏低”不是绝对的,应该是相对信号的幅度而言,如输入信号幅度很小,即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说,产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求,静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
  2、首先把输入信号电位器RP1的滑动端调到最小值(ui=0),调整放大器的静态工作点,应该在输入信号ui=0的情况下进行,即将放大器输入端与地端短接。RP2、RP3调到中间值,RP4调到最小值。
  3、接通电源,检测各级放大器电源端电压是否正常,正常值接近+6V,观察作电源指示的发光二极管是否点亮。同时要用手触摸输出级管子,若电流过大造成管子温升显著,应立即断开电源检查原因。如无异常现象,可开始调试。
  4、用万用表10V挡测量三极管V3、V4中点C对地电压VC,调节RP3,使该点电压为1/2VCC(即3V)。为了调试中点电压方便,可将V3、V4的基极A、B两点用导线短接,调整完成后再去掉短接线。
  5、断开电源开关K1,在开关的两端串入万用表(直流50mA挡),调整电阻RP4,使该功放静态电流IC为8mA左右,保证V3、V4工作在甲乙类状态,以克服交越失真。静态电流太大,功放管发热损坏;静态电流太小,输出功率不足且有交越失真。
  注意在调整RP4时,要注意旋转方向,不能调得过大,更不能开路。输出管静态电流调好后,如无特殊情况,不要随意调整RP4的位置,以免损坏输出管。
  6、用万用表测R1两端电压,同时调整RP2,使R1两端电压在2.5V左右。
  7、用手握螺丝刀金属部分去碰触V1基极,扬声器中应听到“嘟嘟“声。最后我们把输入信号改为MP3或手机输出,开机调整音量电位器试听,并体会整个制作过程。
三、故障排除
  
  1.调整RP3时,如果中点电压不变,则可能是V2损坏或C3、C6短路等原因造成的。
  2.接通电源开关将音量电位器开至最大,扬声器中没有任何响声,可以判定电路肯定有故障。当出现没有声音的故障时,我们首先要判断故障出在哪一级放大器。我们采用信号注入法,从扬声器开始 逐级向前检测。用万用表R×10电阻档,红表笔单接电池负极(地),黑表笔碰触放大器输入端(一般为三极管基极),此时扬声器可能听到“咯咯”声。也可以用手握改锥金属部分去碰放大器输入端,从扬声器有无声音,此法简单易行,但相对信号弱。
 
  (1)用万用表R×l0挡,两表笔接碰触喇叭引线,触碰时喇叭若有“咯咯”声,说明喇叭完好。
  不响就是喇叭有问题,更换它。
  (2)然后用万用表黑表笔点触C6的正端,喇叭中如无“咯咯”声,说明电容不良或者喇叭的导线已断;若有“咯咯”声,则应检查推挽功放电路。
  (3)用万用表黑表笔点触C3的正端,喇叭中如无“咯咯”声,说明功放有问题,检查V2、V3、V4工作是否正常。如果有“咯咯”声,说明功放没有问题。
  (4)用万用表黑表笔点触C3的负端,喇叭中如无“咯咯”声,说明电容不良或者喇叭的导线已断;若有“咯咯”声,则应检查前置级放大电路V1工作是否正常。
  (5)用表笔触碰电位器中心端无声,触碰V1基极有声,说明耦合电容C1或C2开路或失效。
  (6)触碰电位器的中心端和非接地端,喇叭中均有声,则说明功放工作正常。
  3、放大电路的检测
  
  晶体管放大电路的检测主要是检测三个电极的静态电压,其特点是发射结正偏、集电结反偏。也就是说NPN管应该UC>UB>UE,PNP管应该UE>UB>UC,其发射结压降在0.6V左右。如果偏离正常值,就要判断电路中那个元件损坏。当然,要确认某元件是否损坏,最终还要拆下来单独测量或替换。
  4.杂音和失真的处理
  
  (1)产生低频自激振荡,扬声器发出“扑扑”声或“嘟嘟”声。可能是电源内阻过大、电源滤波电容开路或失效引起的。
  (2)产生高频自激振荡,会使扬声器听不到声音,但推挽管的工作电流很大。消除高频自激,可以在V2的集电极和基极之间并联一只50~300pF的电容器。
  (3)无信号输入时,常听到轻微的“沙沙”声,这主要是由频率较高的晶体管噪声和频率很低的电源交流声造成的。如果产生的“沙沙”声较大,可以在V2的集电极和基极之间并联一只50~300pF的负反馈电容器,此外,应改善电源的滤波和稳压。
  (4)如果管子温升显著,应立即断开电源检查原因,如RW2开路,电路自激,或管子性能不好等。
 


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