提高OTL电路的稳定性

一般OTL电路的推动级及功效级都采用直接耦合，大功率输出级的电源一般又都不采用稳压措施，所以当环境温度变化或电源电压波动时，容易出现静态电流不稳定的现象。当温度及外电压降低时，静态电流会减小，容易出现交越失真；当温度及外电压增高时，静态电流变大，严重时甚至会烧坏晶体管。我对一般OTL电路进行了一些改进，效果很好，现介绍如下：

1．先分析一下不稳定因素是怎样引起的？假设电源电压是相对稳定的。当温度升高时，晶体管的I\(_{cbo}\)及β值均增大，Vbe结电压减小。这三个因素均有使晶体管本身的电流增加的趋势。其中尤以V\(_{be}\)结电压影响较大，因此本文着重讨论它的影响。虽然BG1管的发射极加有100欧直流反馈电阻，但当温度升高时，V\(_{be1}\)结电压下降，因此第一级发射极电流就要增加，设增加量为△Ie1，则ΔI\(_{e11}\)=ΔVb11R\(_{e1}\),这个电流增量将在BG2、BG\(_{3}\)管的偏压电阻（图1中的R7和二极管D\(_{1}\)的内阻）上产生一个电压增量。因而使两管的偏压Vbb升高。而BG\(_{2}\)、BG3两管的V\(_{be}\)结电压也随温度升高同时减小。即两管外偏压升高，内结电压减小，因此两管的基极电流将同时变大，经放大后，两管的集电极电流更大。设增量为ΔIc2、I\(_{c3}\)。这两电流增量又分别在电阻R5、R\(_{11}\)上产生电压增量ΔVR5、V\(_{R11}\)这两个电压增量又分别使得功放管BG4、BG\(_{5}\)的直流偏压升高，因此就使得功放管的静态电流大大增加。对前级出现的不稳定因素，后级对它是没有有效的约束作用的。因此一般OTL中，上述不稳定因素是不可避免的。

2．克服不稳定因素的几点办法：为了克服不稳定因素的影响，我们在图1中BG\(_{2}\)管的集电极到地点之间新增加一个小电阻R3（10Ω），把BG\(_{1}\)管的发射极电阻Re1（100Ω）改接到BG\(_{2}\)管的集电极（见图中虚线所示），原发射极旁路电容不动（仍接地）。将BG3管的发射极也接一个10欧电阻（R\(_{4}\)）到电路中点（如图1中虚线所示）。改动后的电路有如下优点：当温度升高时，BG1～BG\(_{3}\)的Vbe结电压都同时减小，所以I\(_{c1}\)、Ic2、I\(_{c3}\)都同时加大。因为BG2、BG\(_{3}\)是串联供电的，所以Ic2、I\(_{c3}\)的增值相等。由于Ie1≈I\(_{c1}\)，所以当Ic1增大时会使得BG\(_{1}\)管的发射极电位增高。由于Ic2增大时会使BG\(_{2}\)管的集电极对地电位同时增高，这一电压相当于BG1管的一个直流负反馈电压，所以会使得BG\(_{1}\)管的发射极电流减小。此时BG1管的发射极电流值可表示为I′\(_{e1}\)=V′e1-V′\(_{c2}\)Re1+R\(_{3}\)=Ve1+ΔV\(_{e1}\)-（Ic2+ΔI\(_{c2}\))R3;R\(_{e1}\)+R3=\(\frac{V}{_{e1}}\)-Ic2R\(_{3}\)Re1+R\(_{3}\)+ΔVe1;R\(_{e1}\)+R3-\(\frac{ΔI}{_{c2}}\)·R3R\(_{e1}\)+R3。式中V\(_{e1}\)、Ic2为常温稳定值，ΔV\(_{e1}\)、ΔIc2为高温时的变化值。由上式可看出，BG\(_{1}\)管的直流电流由三部分组成：第一项为常温稳定电流；第二项为高温时的变化电流；第三项为反馈电流。这个反馈电流是经放大后的不稳定电流ΔIc2在R\(_{3}\)上产生一个压降，又通过Re1反馈到前级而产生的。由于它和第二项符号相反，显然是起抑制和抵消不稳定变化量作用的。当R\(_{3}\)值取定后，如果环境温度升高或电源电压升高，电路的不稳定因素会加大，但由于此时由R3引起的负反馈也随之加大，所以电路抑制不稳定因素的作用也随之加强。由于电路中BG\(_{1}\)管的发射极旁路电容一端仍然是接地的，所以改动后的电路对交流参数没有影响。

表1列出了某-OTL电路在电路改动前后不同温度和电源电压条件下的静态电流值，可供参考。显然可以看出，电路经过按图1改动后，大大改善了电路的稳定性。(王汉春)