详解分立元器件OTL功率放大器电路
图2-46所示是分立元器件构成的OTL功率放大器。OTL功率放大器采用互补推挽输出级电路。OTL功率放大器种类较多，这里以OTL音频功率放大器为例，详细介绍这种放大器的工作原理。
图2-46 分立元器件构成的OTL 功率放大器
电路中，VT1构成推动级放大器;VT2和VT3构成互补推挽输出式放大器，VT2是NPN型三极管，VT3是PNP型三极管。
直流电路分析
电路中，推动级与功放输出级之间采用直接耦合电路，所以两级放大器之间的直流电路相互影响。这一放大器的直流电路比较复杂，分成以下几个部分分析。
1.电路启动分析
接通直流工作电源瞬间，+V经R2和R3给VT2基极提供偏置电压，使VT2发射极有直流电压，这一电压经R4和R1分压后加到VT1基极，给VT1提供静态直流偏置电压，VT1导通。
VT1导通后，其集电极(C点)电压下降，也就是VT3基极电压下降，当放大器输出端A点电压大于C点电压时，VT3也处于导通状态，这样电路中的3只三极管均进入导通状态，电路完成启动过程。
2.静态电路分析
接通直流电源瞬间，很快放大器进入稳定的静态，此时A点电压等于直流电源电压+V的一半，如果+V等于12V，放大器输出端(A点)的直流电压等于6V。这是OTL功率放大器的一大特征，了解和记住这一点对检修OTL功率放大器很有用，如果测量A点电压不等于+V的一半，说明OTL功率放大器已经出现故障。
3.VT2和VT3直流电压供电电路分析
对直流电流而言，VT2和VT3是串联的，所以只有+V的一半加到了每只三极管的集电极与发射极之间，而不是+V的全部。
功率放大器中，电路的直流工作电压大小直接关系到放大器的输出功率大小，+V愈大放大器的输出功率愈大。所以，对于OTL功率放大器而言，由于每只三极管的有效工作电压只有+V的一半，要求有更大的直流工作电压+V才能有较大的输出功率，这是OTL功率放大器电路的一个不足之处。
交流电路分析
电路中，输入信号Ui经VT1放大后，从集电极输出。由于偏置二极管VD1和VD2在直流工作电压+V的正向偏置作用下导通，它们的内阻很小，所以电路中A点和B点上的信号可以认为大小一样。
VT1构成共发射极放大器，它的集电极负载电阻比较复杂，主要有R2、R3、VD1和VD2导通后的内阻以及VT2和VT3的输入电阻。
1.正半周信号分析
在VT1集电极上为正半周信号期间，由于C点电压随正半周信号增大而升高，VT3处于截止状态;同时B点电压随正半周信号增大而升高，VT2处于导通、放大状态，其放大后的输出信号经输出端耦合电容C3加到扬声器BL1中。
2.负半周信号分析
在VT1集电极为负半周信号期间，VT2截止，VT3导通、放大，其输出信号也是通过C3加到BL1。这样，在BL1上得到一个完整的信号。
3.信号传输分析
这一放大器中的信号传输过程是：输入信号Ui→C1(耦合)→VT1基极→VT1集电极(推动放大)→VT2基极(通过导通的VD1和VD2)、VT3基极→VT2和VT3发射极(射极输出器，电流放大)→C3(输出端耦合电容)→BL1→地端。
4.定压式输出特性
电路中，R4和R1构成电压并联式负反馈电路，具有强烈的负反馈作用。这一负反馈电路对直流和交流都存在负反馈作用。由于电压负反馈能够稳定输出电压，所以这种功率放大器具有定压式输出的特性。
自举电路分析
在OTL功率放大器中要设自举电路。图2-46所示电路中，C2、R2和R3构成自举电路。其中，C2为自举电容，R2为隔离电阻，R3将自举电压加到VT2基极。
1.设置自举电路的原因
为了电路分析的方便，将图2-46所示电路重画成如图2-47所示的形式。
图2-47 OTL 功率放大器
如果不加自举电容C2，VT1集电极信号为正半周期间VT2导通、放大。当输入VT2基极的信号比较大时，VT2基极信号电压大，由于VT2发射极电压跟随基极电压，VT2发射极电压逼近+V，造成VT2集电极与发射极之间的直流工作电压减小。
三极管集电极与发射极之间的工作电压减小后，三极管容易进入饱和区，使三极管基极电流不能有效地控制集电极电流。换句话讲，在三极管集电极与发射极之间的直流工作电压减小后，基极电流增大许多才能使三极管集电极电流有一些增大，这显然使正半周大信号的输出受到抑制，造成正半周大信号的输出不足，必须采取措施来加以补偿，即采用自举电路。
2.自举电路静态情况分析
在静态时，+V经R2对C2充电，使C2上充有上正下负的电压UC2，这样电路中E点的直流电压等于A点的直流电压加上UC2，E点的直流电压高于A点电压。
3.自举过程分析
加入自举电路后，由于C2容量很大，它的放电回路时间常数很大，使C2上的电压UC2基本不变。这样，当正半周大信号出现时，A点电压升高导致E点电压也随之升高。
电路中，E点升高的电压经R3加到VT2基极，使VT2基极上的信号电压更高(正反馈过程)，有更大的基极信号电流激励VT2，使VT2发射极输出信号电流更大，补偿VT2集电极与发射极之间直流工作电压下降而造成的输出信号电流不足，这一过程称为自举。
4.隔离电阻R2分析
自举电路中，R2用来将E点的直流电压与直流工作电压+V隔离，使E点直流电压有可能在某瞬间超过+V。
当VT2中的正半周信号幅度很大时，A点电压接近+V，E点直流电压更大，并超过+V，此时E点电流经R2流向电源+V(对直流电源充电)端。
如果没有电阻R2的隔离作用(将R2短接)，则E点直流电压最高为+V，而不可能超过+V，此时无自举作用。可见设置了隔离电阻R2后，自举电路在大信号时的自举作用更好。
电路特点
OTL功率放大器具有下列一些特点。
(1)OTL功率放大器是目前最常用的功率放大器。
(2)由于两只功率放大管采用串联供电方式，要求直流工作电压+V较高。因为每只三极管上的实际工作电压只有电源电压的一半，所以在直流工作电压较低时，这种功率放大器的输出功率不大，在采用电池供电的机器中不宜用这种功率放大器电路。
(3)功率放大器电路输出端直流工作电压为电源电压+V的一半，这一特点对修理相当重要，在没有电路静态工作电压等资料的情况下，这一直流电压特征对修理的作用显得尤为突出。
(4)采用输出端耦合电容代替输出耦合变压器，使放大器的低频特性和输出功率都有较大的改善。OTL功率放大器电路在采用较高的直流工作电压时，输出功率可以很大。
(5)OTL功率放大器电路在开机瞬间扬声器中会发出“砰”的一声开机冲击声，这是因为输出端耦合电容在刚开机时两端电压不能突变，相当于输出端耦合短路，开机时的这一冲击电流流过了扬声器，产生这一开机噪声。在许多收录机和组合音响中，为了消除这一开机冲击声，可以设置开机静噪电路。
实用复合互补推挽式OTL功率放大器工作原理分析与理解
图2-48所示是实用的复合互补推挽式OTL功率放大器电路。
图2-48 实用复合互补推挽式OTL功率放大器电路
1.电路组成
关于这一实用复合互补推挽式OTL功率放大器的电路组成主要说明下列几点。
(1)VT1构成推动级放大器。
(2)VT2～VT5构成复合互补推挽式输出级，其中VT2和VT3组成一个复合管，等效成一只NPN型三极管，VT4和VT5构成一只PNP型三极管。
(3)VT2和VT4可以采用小功率的不同极性三极管，两只输出管VT3和VT5可以采用同极性的大功率三极管，这样安排就解决了互补推挽功率放大器电路中要求两只同性能而不同极性大功率三极管配对的问题。
2.直流电路分析
关于这一放大器直流电路分析主要说明下列几点。
(1)R P 1和R 1对输出端的直流电压进行分压，分压后的电压给VT1提供基极直流偏置电压，调节RP1的阻值大小可改变VT1静态偏置状态，从而可改变VT2～VT5静态偏置状态。
(2)通过调节RP1的阻值，可以使功放输出级放大器输出端直流电压为+V的一半，这样整个放大器直流电路进入正常的工作状态。
(3)VT2～VT5处于甲乙类工作状态，R5和VD1是复合输出管VT2～VT5的静态偏置电路，提供很小的静态偏置电流，以克服交越失真。
(4)直流工作电压+V提供的直流电流流过R5和VD1偏置电路，在R5和VD1两端产生了电压降，使VT2和VT4基极之间有一定的电压差，这一电压差就是VT2和VT4的直流偏置电压，两管有了很小的直流偏置电流。
(5)VT2偏置电流从发射极输出，加到VT3基极，给VT3提供基极直流偏置电流;VT4集电极输出的直流偏置电流加到VT5基极，给VT5提供了直流偏置电流。
(6)电路中设置电阻R5的目的是为了加大VT2和VT4基极之间的电压，因为采用了复合管后需要更大的正向偏置电压(因为VT2和VT3的发射结串联)，而VD1只有0.6V管压降，所以要加入电阻R5，利用电阻R5产生的压降来使VT2和VT4基极之间存在足够大的电压降，作为偏置电压。
3.交流电路分析
交流电路分析时将复合管看成是一只三极管，这样其工作原理的分析与前面介绍的OTL功率放大器基本一样，电路分析很简单。
关于这一放大器的交流电路分析主要说明下列几点。
(1)Ui为输入信号，这一信号经VT1放大后从其集电极输出。VT1集电极输出信号直接加到VT4基极，同时通过已处于导通状态的VD1和R5加到VT2基极，由于VD1导通后内阻小，R5阻值也很小，这样加到VT2和VT4基极上的信号可以认为大小一样。
(2)在VT1集电极输出正半周信号期间，VT2和VT3导通、放大，VT4和VT5截止;在VT1集电极输出负半周信号期间，VT4和VT5导通、放大，VT2和VT3处于截止状态。
(3)两只复合管输出的信号通过输出端耦合电容C5加到扬声器BL1中。
4.元器件作用分析
C2、R2和R3构成自举电路，其中C2为自举电容，R2为隔离电阻，R3将自举电压加到VT2基极，并具有限流保护作用。
C1为输入端耦合电容，C4为VT1发射极旁路电容，C5为输出端耦合电容。对于输出端耦合电容C5要了解它的几个作用：耦合作用、隔直作用和作为功率输出的电源作用。
R6、R9、R8和R10用来减小两只复合管的ICEO。C3为VT1高频负反馈电容，用来消除放大器自激和抑制放大器的高频噪声。C7为滤波电容，R11和C6构成“茹贝尔”电路。
电路分析小结
关于OTL功率放大器的电路分析主要说明以下几点。
(1)OTL功率放大器输出端直流电压等于+V的一半，这一点对检修OTL功率放大器故障很重要。
(2)OTL功率放大器的直流电路分析比较困难，主要是功率放大管的偏置电路、输出端耦合电容的充电和放电、功率放大管的直流电路分析等。
(3)自举电路只对正半周大信号起补偿作用，对于负半周信号没有自举作用。接入隔离电阻后，只要有较小的电流对直流电源充电，在隔离电阻上的压降就比较大(隔离电阻比较大)，就能使自举的电压超过直流工作电压+V。
(4)只有掌握了典型分立元器件OTL功率放大器的工作原理之后，才能比较顺利地分析各种OTL功率放大器的变形电路和集成电路OTL功率放大器。
学修功放机功放维修OCL电路图解
目前流行的功率放大器除采用集成电路功放外一大部分都是用分立元件构成，下面重点介绍OCL电路。基本电路由差动输入级、电压放大级、电流放大级（推动级）、功率输出级和保护电路组成。
图A是结构框图,B是实用电路例图 ，有结构简单的基本电路形式，也有增加了辅助电路和补偿电路的复杂电路形式。本文把常见的OCL电路分解成几块，从电路的简单原理，常见的电路构成，检查时电路的识别，维修的基本方法逐个进行介绍。认识了局部电路拼出整个电路图时功放的维修就相对容易多了。C是电压分布图。
电压测量是功放检修中基本方法，电压分布是以输入端到输出端为0V中轴线，越向上红色越深表示正电压越高，越向下蓝色越深表示负电压越低。图B这种全对称电路电压也正负对称，是检修测量的主要依据。
B
一 差动输入级
图1 是最基本的差动（差分）输入级电路，它由两个完全对称的单管放大器组合而成，两个管的基极分别是正负输入端。一个输入端作为信号输入用，另一个输入端作为反向输入末端负反馈用。因其能有效地抑制输出端的零点漂移而成为OCL电路的输入门户。
输入级有单差动和双差动之别，单差动电路简洁，双差动对称性好。从前级送来的信号通过一个电容和电阻所连接的三极管就是差动输入级，相邻的同型号管子就是差动的另一半。输入端接的是一个管的基极则是单差动，如接着两个管的基极，就是双差动。为克服电源波动对电路的影响，
图2 在差动放大器的发射极增加了恒流源。有的在集电极增加了镜流源如图3 ，保证了差动两管静态电流的一致性。
图4 是既有恒流源又有镜流源的高挡机采用的差动输入电路.
图5、6、7 是常见的三种恒流源电路，尤其是图6这种利用二极管箝位方式用的最多，两个二极管将三极管基极稳定在1.4V左右，在电源电压波动时差动级的静态电流保持不变，提高了放大器的稳定性。
图8、9 镜流源中两个三极管基极相连，发射极电阻相同，流过两管的电流一样，象照镜子一样确保差动两个管的静态电流一致性。这两部分电路的识别方法是差动管两发射极电阻归到一点后所连接的三极管就是恒流源，它最明显的特点就是基极上接有二极管或稳压管。镜流源两管集电极与两个差动管集电极分别相连，因它的两个三极管的连接方式较特别，两个基极和一个集电极连在一起所以识别起来也容易。
差动级工作在甲类状态，每个三极管都必须良好的导通，检测要点是差动两管的be结电压，用数字表精确测量应在0.63V左右，两管各极对称电压一样。因它的反向输入端接着由末端引过来的反馈网络，后边电路的异常将影响差动管的静态偏置，常态时差动级各三极管基极对电源地都是0V，如发现电压异常多数是后边电路故障引起反馈输入端电压偏移。
该部分电路故障率很低，应先检查后边电路故障。在不加电的状态下可测量差动级各管的PN结是否良好，因各管各脚都接有电阻，测量时用指针表R×1档，NPN管黑表笔接基极红表笔分别接集电极和发射极都导通，交换表笔再测都不导通，PNP管与之相反.
二 电压放大级
图10 是最简单的电压放大电路，在低档次的功放中广泛应用。由差动级送来的信号经单管放大后从集电极输出，经电阻和二极管分压送往下级。图11 是复合管放大方式，图12 是差动放大方式。后两种电路都加进恒流源作为集电极负载，提高后级电路的稳定性。这三种电压放大电路都是配合单差动输入电路的。
如八达 DC-211AK功放就采用图11电路，联声MA-767功放则与图12 类似。图13 是双差动输入方式电压放大级的基本电路，极性不同的两个三极管分别对来自不同极性的差动级集电极信号进行再度放大。如高士 AV-115 功放的电压放大电路就是如此。
在一些高档机和专业功放中常采用图14和图15 共射共基放大电路，该放大器能改善放大器的线性和展宽频带。如湖山PSM96功放其电压放大如图14所示。DSPPA MP-600P 、ZHONGHE ET-5350 就采用图15电压放大电路。该部分电路也工作在甲类状态，be结电压在0.63V左右。
电压放大级与电流放大级是直接耦合的，电压放大管集电极接着电流放大管基极，电流放大管的偏置就由前边电路提供。图16 是最基本的偏置电路，这部分电路本身是电压放大管的集电极负载，通过电阻分压和二极管箝位为后级提供合适的偏置电压。
图17、18、19、20、21、22 是由三极管构成的恒压偏置电路，确保了后级偏置稳定。六种电路虽然有区别但基本原理一样。恒压管处于良好的导通状态，其be结电压在0.67V左右。较多功放电路采用图19所示恒压偏置电路，调整图中可调电阻可改变后级的偏置电压和静态电流。
还有通过调整此可调电阻实现整机由甲乙类向纯甲类的转换。这部分电路有着明显的标识，利用三极管的正温度特性恒压管大多数都贴在功率管散热片上。由它可引出电压放大管。
采用图15 共射共基放大电路虽然复杂一些，但每侧两个发光二极管明显位置可找到相关元件。该部分电路故障率也很低，恒压偏置的可调电阻接触不良会导致功率管偏置太低的现象，这是因为可调电阻开路将使恒压管失去下偏置电阻，基极电压接近集电极电压而饱和导通。
电流放大管和功率管便失去偏置。这也是可调电阻为什么要设在下偏置电阻位置的原因，设想如果将可调电阻放在上偏置电阻位置开路时将造成恒压管的截至，后边功率管会因偏置过高而饱和导通，那将是一个什么样的结局。电压放大级本身故障率并不高，但是当后边电流放大级管子击穿常会烧坏恒压偏置管。
该部分检测的要点是连接后级基极的两个输出点A和B（双差动电路是两个电压放大管的集电极，恒压偏置管的集电极和发射极）的电压约是2.2V左右(0.5+0.5+0.6+0.6后四个管子偏置总和)。过高将会使功率管静态电流过大发热。A B两点对地电压应是对称的±1.1V左右，不对称势必会造成中点偏移。
三 电流放大和功率输出级
图23、图24 是电流放大管射级电阻悬浮方式电路，在强弱信号变化时发射极电位会随之浮动，有利于克服交越失真和削顶失真。图25 两个发射极电阻与输出中点连接，有利于中点平衡。三种电路几乎为绝大多数功放采用。
发烧级功放电流放大级和功率输出级均处于甲类状态，一般家用OK机和演出专业功放电流放大管be结电压都调整在0.6V左右，功率管则处于乙类状态be结仅有0.5V。图26 是末级采用场效应管的功放电路，场效应管属电压驱动器件，可减轻推动管在大功率输出时的负荷。
场效应管输出电流大负载能力强也是一些专业功放选用的原因。很多低价功放也使用拆机场效应管装机。场效应管偏置比三极管高，大约在1.8V左右。图27 是采用同极性NPN功率管的准互补OCL电路，将标准OCL电路PNP推动管的发射极电阻移到集电极与负电源之间，原发射极电阻处加一个100欧姆左右的反馈补偿电阻，将原图PNP功率管换成NPN管，基极改接在下推动管的集电极，集电极和发射极电阻接人电路的位置互换。
这种电路在六七十年大功率PNP管缺乏时很流行，因拆机管中NPN管和N沟道场效应管远比PNP管和P沟道场效应管多得多，所以也是沿海用拆机管打造廉价功放的常用电路。图40是基本OCL电路，图41是采用准互补OCL电路的DIEHAO AV-3001功放的电路图，通过对比可看出它们的区别。
图28 是功率管集电极输出电路，集电极输出具有电压放大作用。在采用OCL电路的新型扩音机中广泛应用，如图42 ET-5350扩音机就是集电极输出经输出变压器后定压110V、70V、16V输出。电流放大管多使用C2073、A940、TIP41、TIP42、D669、B649这类中功率管，在电路板上其封装和位置是显而易见的。
定压输出电路
这两级电路是功放中损坏率最高的部位，当发生故障时首先烧坏功率管，随之殃及推动管，恒压偏置管和推动管射极电阻跟着遭殃，在维修时要把这几处元件都要检查到。
在前边电路检查和修复后不要急于装功率管，先通电检测功率管be结空脚时的电压是否是0.5V，输出端是否是0V。此两处电压不对时应回头继续检查前边电路。
这是维修中最关键一步也是最难的一步，可采用与另一声道（无故障）对比和本电路上下对照（双差动全对称电路）的方法耐心检查，也许查出的就是损坏电路的元凶。更换功率管要谨防赝品，如常见功放对管中C3280、A1301、C5200、A1943、C3858、A1494等赝品很多，依其封装真假难辨。
四 过流保护和扬声器保护电路
图 29、30、31 是普遍采用的过流保护电路，功率管发射极电阻作为取样电阻，当信号过强输出过大时功率管发射极电阻压降增大，经电阻分压后使保护管开始导通，因其集电极的二极管与电流放大管基极相连，降低了电流放大管基极信号强度，起到限流保护的作用。
因该电路与功率管相连。当功率管热击穿后也同时将其摧毁。由于 OCL 电路开启瞬间有一个平衡过程，此过程中输出中点有一个从直流电位向零电位过度的时间，此电压有时可能接近电源电压，大有烧毁扬声器音圈之势。在使用中出现故障也会造成输出中点偏移，直流高压也会损坏扬声器。扬声器保护电路是伴随着 OCL 功放的应用而诞生的。
图 32、33 是较流行的扬声器保护电路，具有延迟闭合继电器接通扬声器和中点偏移断开扬声器的功能。在一些大功率专业功放中使用了所谓大水塘的数万微法的滤波电容，当交流关机后电容还有一个放电过程，此过程也伴有中点偏移现象，也对扬声器产生威胁。图 33 电路中就增加了交流断电保护功能，当变压器断电后经二极管整流产生的负电压立刻消失，交流保护三极管由截至转为导通，将继电器驱动管基极接地，继电器随之释放断开扬声器。新德克 XA8500 就采取如此电路。
图 34 是用集成电路 UPC1237 制作的扬声器保护电路，不少品牌机都采用此电路，它除具有图 33 电路所有功能外还有故障解除自动恢复功能。第 1 脚是过流检测、第 2 脚是中点偏移检测、第 3 脚是复位方式选择（接地为自动恢复，接电容是断电恢复）、第 4 脚是交流断电检测、第 5 脚接地、第 6 脚是继电器驱动、第7 脚是 RC 延迟、第 8 脚是电源（不得超过 8V)。扬声器保护电路中继电器是故障率最高的，常有触点接触不良甚至继电器烧变形的.
五 拼图
当对一块功放主板的各部分认清后，就可以拼出一幅大概的电路图了，按照图 35 由图 1、图 10、图 16、图 28 组成图 40 电路图。图 41 是 DIEHAO AV-3001 功放电路图，可由图 1、11、16、28 拼出。八达 211B 功放就与图 37 单差动有镜流源的 OCL 拼图类似。图 39 标准双差动输入 OCL 拼图可拼出与湖山 BK2X100-01 一样的电路图。当你维修一台没有任何资料的功放经过如此分解拼图而心中有图。
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