利用Multisim10.0對OTL音頻功率放大器進行仿真實驗

郭治元

摘 要作為電子技術(shù)課程中極為重要的實驗內(nèi)容，OTL音頻功率放大器電路涉及到多個器件，有多個調(diào)試點，這在一定程度上增加了OTL音頻功率放大器性能實驗的復雜性。此次研究采用理論推導的方法對電路的工作原理及最佳性能指標進行分析，并采用Multisim10.0仿真軟件對實驗電路進行性能仿真，實驗結(jié)果顯示，該理論推導與仿真實驗方法能夠廣泛應(yīng)用于實驗預習、分析及總結(jié)，可以大大提升實驗效率。

【關(guān)鍵詞】Multisim10.0 OTL音頻功率放大器 性能 仿真實驗

OTL音頻功率放大器是功率放大器中極為重要的一種，其電路大多采用的是分立元件，與一般實驗相比復雜性更高。長期以來，OTL音頻功率放大器實驗結(jié)構(gòu)不夠理想，這在很大程度上是由于電路性能參數(shù)誤差及電路參數(shù)選擇不當造成的。當前，Multisim10.0仿真軟件在OTL音頻功率放大器性能研究中得到了廣泛地應(yīng)用，其對于硬件電路設(shè)計有著極為重要的指導作用。

1 OTL音頻功率放大器電性能理論推導分析

目前，常用的OTL音頻功率放大電路為AB類OTL功率放大電路，如圖1所示。該OTL功率放大電路的效率接近B類功率放大電路，最大能夠達到78.6%，其性能明顯優(yōu)于甲類功率放大器的25%及變壓器甲類功率放大器的50%，與此同時，它還能在一定程度上降低B類功率放大器的交越失真，應(yīng)用范圍非常廣。通常情況下，對AB類OTL音頻功率放大器的分析需要從B類功率放大器開始。

B類功率放大電路如圖2所示，其在Multisim10.0基礎(chǔ)上進行搭建，為了便于理論分析，選用OCL電路，其采用的是雙電源供電，在本質(zhì)上與單電源供電相同。圖2中，當輸入信號V3為正半周，T2導通，T3截止，RL能夠得到一個相同幅度的正半周信號。負半周情形則與之相反，可以得出負載RT電壓：，功率放大電路管T2導通時的瞬間管耗計算公式為：

，T2僅有半周導通，平均管耗計算公式為

，當時，

，輸出最大功率，管耗最大值

，兩路電源總功耗的計算公式為

，B類功率放大電路的效率則為

。若Vp=Vcc，此時B類功率放大器電路的效率最大，可通過

計算，約為78.6%。

上述推導并未考慮B類放大電路受功能放大管T2與T3導通電壓造成的交越失真現(xiàn)象，因此，為了便于分析，采用雙電源供電，單、雙電源供電下AB類功率放大器電路的最大效率都接近78.6%。研究對AB類、B類功率放大器電路的仿真結(jié)果進行分析，結(jié)果顯示AB類功率放大器能夠?qū)4、V5電壓改為0.75V，避免交越失真現(xiàn)象的發(fā)生，其輸出功率也有所增加，電源電流變大。另外，在輸出電壓為達到電源電壓時，功率放大器效率已達到56%。

2 仿真實驗

Multisim10.0仿真軟件對OTL音頻功率放大器性能的實驗仿真電路如圖1所示，在實驗中還增加了多個測試儀表，便于實現(xiàn)對OTL功率放大器電路的調(diào)節(jié)于測試。首先要對供電電壓及T1選擇進行適當?shù)膬?yōu)化、調(diào)整，對R4進行調(diào)試，確保T2與T3的E級電壓能夠達到10V；然后根據(jù)實際情況對R6、R5進行適當調(diào)節(jié)，使兩個功率放大器基極間壓差能夠控制在1.5V左右，仿真結(jié)果見圖2，從圖中可以看出該OTL音頻功率放大電路不存在交越失真現(xiàn)象，且能夠在一定的總諧波失真度情況下，達到1W的功率輸出，當總諧波失真度在11%的條件下，該電路能夠達到4W的功率輸出，此時其效率能夠達到62%。

OTL音頻 功率放大器的通頻帶仿真結(jié)果如圖3所示，當處于40Hz～1.45MHz的條件下，通頻帶能夠通過增大電路中的電容值延伸到20Hz以下。除此之外，還需要對電路參數(shù)進行合理選擇，采用虛擬儀器中的萬用表、示波器等，對功率放大器的各項性能指標進行測試。

經(jīng)過實際電路操作，其電路圖與調(diào)試方式與仿真電路一致，得出的結(jié)果與仿真結(jié)果一致。

3 結(jié)論

此次研究通過理論推導、Multisim10.0電路仿真等方式與實際實驗相結(jié)合，可以得出OTL音頻功率放大電路的工作原理，結(jié)論如下：

（1）OTL音頻功率放大電路的最大工作效率可達到78.6%；

（2）仿真實驗得到的OTL音頻功率放大電路效率接近78.6%，與實際實驗結(jié)果一致。

該仿真實驗方法能夠有效克服傳統(tǒng)驗證性實驗的不足，提升實驗效率。

參考文獻

[1]王翠珍，唐金元，紀明霞等.基于Multisim10.0的非線性電路分析方法仿真研究[J].國外電子測量技術(shù)，2015，14（08）：66-69.

[2]牛康，李平，曹洪奎，等. 基于Multisim的紅外光音頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與仿真[J].電子世界，2014，26（19）：143-143.

[3]唐金元，史風隆，王翠珍.基于Multisim 10.0的高電平調(diào)幅電路仿真研究[J].國外電子測量技術(shù)，2013，32（06）：86-88.

[4]宋冬萍.Multisim 7和Protel 99 SE在OTL電路設(shè)計中的聯(lián)合應(yīng)用[J].商丘職業(yè)技術(shù)學院學報，2010，09（05）：56-58.

作者單位

甘肅電大定西市分校 甘肅省定西市 743000