利用Multisim10.0对OTL音频功率放大器进行仿真实验

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摘 要作为电子技术课程中极为重要的实验内容，OTL音频功率放大器电路涉及到多个器件，有多个调试点，这在一定程度上增加了OTL音频功率放大器性能实验的复杂性。此次研究采用理论推导的方法对电路的工作原理及最佳性能指标进行分析，并采用Multisim10.0仿真软件对实验电路进行性能仿真，实验结果显示，该理论推导与仿真实验方法能够广泛应用于实验预习、分析及总结，可以大大提升实验效率。

【关键词】Multisim10.0 OTL音频功率放大器 性能 仿真实验

OTL音频功率放大器是功率放大器中极为重要的一种，其电路大多采用的是分立元件，与一般实验相比复杂性更高。长期以来，OTL音频功率放大器实验结构不够理想，这在很大程度上是由于电路性能参数误差及电路参数选择不当造成的。当前，Multisim10.0仿真软件在OTL音频功率放大器性能研究中得到了广泛地应用，其对于硬件电路设计有着极为重要的指导作用。

1 OTL音频功率放大器电性能理论推导分析

目前，常用的OTL音频功率放大电路为AB类OTL功率放大电路，如图1所示。该OTL功率放大电路的效率接近B类功率放大电路，最大能够达到78.6%，其性能明显优于甲类功率放大器的25%及变压器甲类功率放大器的50%，与此同时，它还能在一定程度上降低B类功率放大器的交越失真，应用范围非常广。通常情况下，对AB类OTL音频功率放大器的分析需要从B类功率放大器開始。

B类功率放大电路如图2所示，其在Multisim10.0基础上进行搭建，为了便于理论分析，选用OCL电路，其采用的是双电源供电，在本质上与单电源供电相同。图2中，当输入信号V3为正半周，T2导通，T3截止，RL能够得到一个相同幅度的正半周信号。负半周情形则与之相反，可以得出负载RT电压：，功率放大电路管T2导通时的瞬间管耗计算公式为：

，T2仅有半周导通，平均管耗计算公式为

，当时，

，输出最大功率，管耗最大值

，两路电源总功耗的计算公式为

，B类功率放大电路的效率则为

。若Vp=Vcc，此时B类功率放大器电路的效率最大，可通过

计算，约为78.6%。

上述推导并未考虑B类放大电路受功能放大管T2与T3导通电压造成的交越失真现象，因此，为了便于分析，采用双电源供电，单、双电源供电下AB类功率放大器电路的最大效率都接近78.6%。研究对AB类、B类功率放大器电路的仿真结果进行分析，结果显示AB类功率放大器能够将V4、V5电压改为0.75V，避免交越失真现象的发生，其输出功率也有所增加，电源电流变大。另外，在输出电压为达到电源电压时，功率放大器效率已达到56%。

2 仿真实验

Multisim10.0仿真软件对OTL音频功率放大器性能的实验仿真电路如图1所示，在实验中还增加了多个测试仪表，便于实现对OTL功率放大器电路的调节于测试。首先要对供电电压及T1选择进行适当的优化、调整，对R4进行调试，确保T2与T3的E级电压能够达到10V；然后根据实际情况对R6、R5进行适当调节，使两个功率放大器基极间压差能够控制在1.5V左右，仿真结果见图2，从图中可以看出该OTL音频功率放大电路不存在交越失真现象，且能够在一定的总谐波失真度情况下，达到1W的功率输出，当总谐波失真度在11%的条件下，该电路能够达到4W的功率输出，此时其效率能够达到62%。

OTL音频 功率放大器的通频带仿真结果如图3所示，当处于40Hz～1.45MHz的条件下，通频带能够通过增大电路中的电容值延伸到20Hz以下。除此之外，还需要对电路参数进行合理选择，采用虚拟仪器中的万用表、示波器等，对功率放大器的各项性能指标进行测试。

经过实际电路操作，其电路图与调试方式与仿真电路一致，得出的结果与仿真结果一致。

3 结论

此次研究通过理论推导、Multisim10.0电路仿真等方式与实际实验相结合，可以得出OTL音频功率放大电路的工作原理，结论如下：

（1）OTL音频功率放大电路的最大工作效率可达到78.6%；

（2）仿真实验得到的OTL音频功率放大电路效率接近78.6%，与实际实验结果一致。

该仿真实验方法能够有效克服传统验证性实验的不足，提升实验效率。

参考文献

[1]王翠珍，唐金元，纪明霞等.基于Multisim10.0的非线性电路分析方法仿真研究[J].国外电子测量技术，2015，14（08）：66-69.

[2]牛康，李平，曹洪奎，等. 基于Multisim的红外光音频传输系统的设计与仿真[J].电子世界，2014，26（19）：143-143.

[3]唐金元，史风隆，王翠珍.基于Multisim 10.0的高电平调幅电路仿真研究[J].国外电子测量技术，2013，32（06）：86-88.

[4]宋冬萍.Multisim 7和Protel 99 SE在OTL电路设计中的联合应用[J].商丘职业技术学院学报，2010，09（05）：56-58.

作者单位

甘肃电大定西市分校 甘肃省定西市 743000