理想的低压OTL功放
本帖最后由 北极兵 于 2018-3-21 13:46 编辑因为之前做一部直放式收音机，3.7V锂电池，使用一只4Ω3W的小全频喇叭，典型OTL功放输出功率小，就用两套组成BTL，但是前级的倒相电路，引入的寄生振荡和非线性的影响导致失败，于是决心改进OTL功放，期望在低压供电下，能得到较大的功率来推这个小喇叭。下图双连右侧是两路OTL功放。
传统的OTL功放采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，末级功放管压降较高，低电源电压供电时，输出功率小、电源利用率低是其最大的缺陷。因此一般在收音机中多采用变压器推挽功放，但其频响又是硬伤，远不如OTL功放，几十年来国内外均一直在改良OTL功放，至今仍无简洁实用的电路出现。除此之外，OTL功放的低频特性较差。现将OTL功放的缺点和目前较好的改进措施列表如下：
那么我们要做好OTL功放，就应取其精华，去其糟粕，对存在问题加以攻关解决。
理想的OTL功放，具有简洁的线路，高增益低噪声，频率特性优良，采用差分输入级、末级功放管集电极输出、大容量优质输出耦合电容。需要重点解决的问题是：如何稳定末级功放管的静态电流。
遵循以上原则，设计、实验、改进……连续几天的折腾，最终确定这个电路：
电路结构：Q1、Q2组成差分输入放大级，Q3、Q4为推动级，Q5、Q6为输出级，均采用直接耦合，以提高增益和频率特性。Q3、Q4的发射级和集电极分别接电源的正负极，提高其推动能力。差分输入级将输出中点电压自动稳定在1/2电源电压。
末级静态电流的稳定：由D、R8、R9和C3来完成。末级静态电流由R4确定。D由两只1N4148串联，与Q5紧靠一起做热耦合。当Q5升温，发射结电压下降，导致集电极电流上升，D以2倍变化值下降，使差分输入级工作电流下降，R3、R4的压降同时下降，末级电流随之下降，达到稳定静态电流的作用。
输出端中点电压作为二极管D的稳压基准点。二极管D为差分输入级提供稳定的射极电流，二极管交流内阻极小，由R8来防止输出功率信号对地短路。
元件选择：Q1、Q2， Q3、Q4 ，Q5、Q6放大倍数要基本一致，电容要测一下ESR值，我调试的时候，被一只ESR值高达100多的1000UF坑害不浅。其它元件没有特殊要求。
安装时，Q3、Q4 要与Q5、Q6保持1.5厘米的距离，防止末级输出管的影响。
调试：R4用一只10K的电位器代替，调到4K接入电路。在电源中串入电流表，瞬间接通电源，有一个很大的冲击电流，是电源滤波电容和输出电容充电的过程，之后如果电流仍就过大，检查电路是否存在短路。调电位器，使电流在15mA左右。正常情况下，这时喇叭应无声或很小的低频噪声。接下来从输入端接入6KHz10mV音频（1KHz太吵），用示波器检查输出波形，如有失真如下图，是Q3和Q4发射结的拐点影响，
缓慢增大电位器阻值至波形正常即可。继续增大输入信号幅度至输出最大且不失真。4V电源，4Ω喇叭，最大输出峰峰值3.5V（Y轴0.5V/格），末级管的最小压降为0.25V。
实验证明，电源电压在3~6伏的范围内都能稳定工作，实际上，只需要调整R9的值，来保证D工作电流正常，即可使功放适应各种不同的电源电压。
4Ω负载时，功放的不失真指标为：
最大输出电压VPP=E-0.5，
最大输出功率P= (E-0.5)2/32，3.7V输出0.32W，4.2V时0.43W，5V时0.63W
频率范围：50Hz~650KHz
150Hz时示波器闪烁，更低的频率拍不下来了。
这种功放带负载能力强，适应电压范围宽，失真小，最主要的是线路简单。在收音机中用此功放可以得到更高的功率，高电源电压应用，失真低，不易自激，频响好也是最突出的优点。
试验在收音机板上完成的，改的很乱，业余时间有限，没有再重新制作成品，矿友们来吧。
中午休息的时间发贴，工作时间不能上网，晚上一并回复，谢谢。
补充内容 (2018-3-29 15:24):
目前没有1.3V稳压管，用二极管代替，必须用三只硅管头尾相接成环形，取任意两端接入电路。感谢xlf0602老师的指正！见55楼、56楼。 图收起来，以备不时之需:lol 做个USB耳放不错。 高清仁 发表于 2018-3-21 14:27
做个USB耳放不错。
.035W您这是不要耳朵的节奏！ 同条件下能不能超越2822 386 7368 7052...? heroicjzu 发表于 2018-3-21 14:56
同条件下能不能超越2822 386 7368 7052...?
基本上是完胜！ 补上650KHz波形： 北极兵 发表于 2018-3-21 15:53
基本上是完胜！
用贴片做好，环氧封灌，露出几个引线，国产优秀低压otl芯片诞生了:lol 挺不错的，值得一试！ 本帖最后由 北极兵 于 2018-3-21 20:23 编辑
heroicjzu 发表于 2018-3-21 17:00
用贴片做好，环氧封灌，露出几个引线，国产优秀低压otl芯片诞生了
这对视力是个考验，6脚直插厚膜功放块。
感谢园丁版主、爱康木、monky、88gmj88坛友加分鼓励！ 集电极输出幅度确实高:handshake 天方夜谭 发表于 2018-3-21 20:28
集电极输出幅度确实高
末级集电极输出是共发射极放大，功率增益最大，发射极输出是共集电极放大，只放大推动级的输出电流，功率非常有限。 好久没见到这么工整的电路图了，看电阻的画法莫非北极兵老师是在外国;P;P 高阻杭喇叭要好些，或提高电源电压，输出功率才大。:)