無輸出變壓器(0TL)電路的應用及其注意事項

0 引言
OTL電路，即無輸出變壓器(Output Trans-former Less)是低頻功率放大電路的重點，無論是在電路結(jié)構(gòu)上還是在理論計算上，低頻特性較好的0CL和電源利用率較高的BTL電路都與其有很多相似之處。而這3種電路，目前廣泛應用于多種視頻、音頻等設備中。因此深刻理解和細致把握0TL電路的工作原理就有著極其深刻的理論和實際意義。

l 基本電路
圖1所示為一基本0TL電路，該電路可以看成是由T1和T2兩個工作于乙類工作狀態(tài)的射極跟隨器的組合。由于分別選用了NPN型和PNP型三極管，所以在輸入正弦波信號時，兩管可以交替工作在正、負半周，故稱為0TL互補功率放大電路。由于兩管均處于乙類工作狀態(tài)，所以只有當輸入信號大于三極管門限電壓時，才出現(xiàn)基極電流，功放才有信號輸出。因此在輸入信號正負半周的交替過程中，當輸入信號低于門限電壓時，兩個管子都處于截止狀態(tài)，輸出信號便出現(xiàn)了失真，這就是交越失真。為消除交越失真，需要給T1、T2設置合適的偏置電路，使兩個管子均處于甲乙類狀態(tài)。為了確保兩管靜態(tài)電流的穩(wěn)定，故采用具有穩(wěn)定正向電壓的二極管組成兩管基極間的偏置電路。

2 OTL電路的特殊性
2.1 輸出耦合電容C1在該電路中兼作負電源
靜態(tài)時直流電源給耦合電容充電，由于電路的對稱性，在輸出信號負半周，下管導通，上管截止，電源與負載斷開，電容放電，代替電源提供能量，在負載上得到負半周信號；在輸出信號正半周時。上管導通，下管截止，給電容充電，補充負半周損耗的能量，此時負載上得到正半周信號。
2.2 推動管的偏置電阻兼作負反饋
在0TL電路中，中點電位的穩(wěn)定十分重要。為了使中點電位能自動穩(wěn)定，沒有把推動管T3的偏置電阻Rb接在電源上，而是接在了中點電位K上。這樣，此電阻既是推動管的偏置電阻，又是負反饋電阻，較好地穩(wěn)定了中點電位。如：

2.3 引入自舉升壓電容
當輸入信號足夠大，正半周峰值時，將使推動管飽和，中點電位趨近于零，輸出信號負半周的峰峰值；負半周峰值時，中點電位接近于電源電壓，也即輸出信號正半周的峰峰值。但根據(jù)射極跟隨器的工作原理可知，Uk=UA-URC-0.7VVCC，故中點電位無法接近VCC，這樣就限制了輸出信號正半周的幅度，即出現(xiàn)頂部失真現(xiàn)象，如圖2所示。

所以要增加自舉電容和隔離電阻。自舉電容C的容量應比較大，使其充放電時間常數(shù)遠遠大于信號周期，保證在整個工作過程中其上的電壓始終保持為小阻值的隔離電阻將電源電壓與A點電位隔離開。當輸入信號負半周時，隨著T1的導通，中點電位逐步向VCC上升。由于自舉電容兩端電壓不能突變，A點電位便被抬高到比VCC還高的電位，使T1管的基極獲得高電壓，從而使A點的最高值接近VCC，提高了輸出信號正半周的幅度，減小了功率失真。
2.4 功率和效率問題
在0TL電路中經(jīng)常要遇到這么幾個功率：最大不失真輸出功率、電源提供的功率、管子最大消耗功率和電路效率，這幾個概念之間既有聯(lián)系又有區(qū)別，需要特別注意。
2.4.1 最大不失真輸出功率

2.4.2 電源供給功率
電源向管子提供的電流如圖3所示，其平均值為即電源功率隨輸入信號的增大而增大。在極限運用即輸出功率最大時，

2.4.3 效率

2.4.4 管耗
由能量守恒定律可知，管耗所以：
(1)當輸入信號為零時，管耗也為零；
(2)當輸入信號較小時，管耗也較小，但隨輸入信號的增加而增加；
(3)當輸入信號快速增大時，由于上式后項比前項增加得快，所以管耗又較小。
綜上所述，當輸入信號較大和較小時，管耗均較小。即最大管耗并不發(fā)生在電路有最大輸出功率時。當電路有最大輸出功率時，管耗僅為

處，此時Pcm≈0.4Pom。故大家常說的最大管耗Pcm≈0.2Pom，實際是單管最大管耗。繪制輸出功率、管耗和電源功率關系圖4如示。

3 容易出現(xiàn)的問題
3.1 錯誤理解幾種功率之間的關系
某些人只是牢牢地記住了教科書上常用計算公式，即
最大不失真輸出功率

而沒有真正理解其內(nèi)涵，應用中不加選擇地套用公式，從而得出非?；闹嚨慕Y(jié)論。例如：
某收音機的功放電路為甲乙類推挽功放電路，電源電壓為Vcc=6V，負載為RL=8Ω，輸出變壓器匝數(shù)比n=2.5，求最大輸出功率、直流電源提供的功率和管耗。有人這樣考慮：

可是顯然此時的管耗與輸出功率之和約為432mW，與電源提供的460mW功率相差甚遠，這是為什么呢?這里其實犯了兩個錯誤：(1)電路實際應用兩個三極管，求解時卻按單管處理了；(2)電路有最大輸出功率時，管耗卻并非最大。因此正確的答案應為

3.2 忽視電路結(jié)構(gòu)的特殊性
由于該電路使用了一些具有特殊用途的元件，在實際使用過程中會引起一些容易被忽略的問題，使維修陷入困境。例如，目前通用的功放集成塊，包括電視機上的場輸出集成塊，為了減小功耗，提高電路的可靠性，都利用外圍元件組成了自舉升壓電路(又稱為泵電源，自舉電容又稱為場逆程電容)。隨著使用年限的增加，自舉電容會出現(xiàn)容量減小、漏電等現(xiàn)象。根據(jù)前面的分析我們知道，當自舉電容容量下降幅度過大時，其容抗就會變大，這樣開機瞬間的沖擊電流就會更多地從功放管T1流過，將其燒壞；而當自舉電容漏電時，其容抗變小，這樣開機瞬間，中點電位就會遠遠大于使激勵管進入飽和狀態(tài)，功放管T2的基極電位便接近于O，使該管流過較大的電流將其燒毀。即無論自舉電容漏電還是容量下降都可能燒毀功放集成塊。如果對此不加判斷就更換集成塊，則會造成連續(xù)損壞集成塊的現(xiàn)象。曾有人維修昆侖S511彩電水平一條亮線故障時，按照一般思路在查場輸出電容、負載、偏轉(zhuǎn)線圈、電源電壓均正常后，便認為是集成塊損壞，然而換上新的集成塊開機后，集成塊卻再次被燒壞。最后經(jīng)過多次排查才發(fā)現(xiàn)場自舉電容漏電，換之故障得以排除。

4 結(jié)語
通過上述的分析，希望大家在使用0TL電路時，能夠更加熟練掌握該電路的基本組成及其工作原理，深刻理解電路中各元器件的作用，并能正確計算輸出功率、管耗、效率等參數(shù)。