投稿類別 : 工程技術類 篇名 : 作者 : 李建霖 市立高雄高工 綜高三甲班鍾裕宏 市立高雄高工 綜高三甲班廖宥勝 市立高雄高工 綜高三甲班 指導老師 : 蔡志宏老師 1/9
壹 前言 一 研究動機 我之所以選擇 OTL 放大器 這個題目當作主題, 是因為我覺得在使用手機或一些播放器材時, 如 :mp3 隨身聽等等 在播放音樂的過程中, 聲音太過於小聲, 假想若是可以透過自己所製作的 OTL 放大器來將音樂播放器所播放的音樂來加以放大, 完成的作品除了達成聲音放大效果之外, 聲音也不能失真才行, 也可以達到節省音樂播放器所耗損電力的功用 而在製作的過程中也學會了電路與元件的相互應用及電路功能的驗證, 並且能把驗證出的電路功能再加以修改於 OTL 放大器, 讓 OTL 放大器能更有效的消除雜音及擴大音樂播放器所播放的音量 更是因為此電路的體積較小, 製作時只需要加以加工及調整, 便可以當成一個隨身都可以攜帶的小型擴音喇叭, 這樣也可以花費較少的金額就可以擁有一個屬於自己的喇叭, 達到 學以致用 的樂趣 二 研究目的 1. 如何使用 OTL 放大器來製作簡易的音樂放大器 2. 學習電路的組裝及電路的接線方法 3. 電晶體的腳位 (E.B.C) 判斷方法及型式 (PNP.NPN) 的判斷方法 4. 如何以電路繪圖程式來畫出 OTL 放大器的電路圖 5. 使用示波器來測量 OTL 放大器的波形 6 學習如何把 OTL 放大器焊接於洞洞板與排版 三 研究設備及器材 1. 材料單 名稱 規格 數量 電晶體 2SC1015 1 電晶體 2SC1815 3 電晶體 TIP41C 2 二極體 IN4148 3 麥拉電容 470pF/50V 2 電容器 4.7uF/25V 1 2/9
電容器 10uF/25V 2 電容器 47uF/25V 1 電容器 100uF/25V 2 電容器 470uF/25V 1 半可變電阻 100K 1 電阻 0.5 1W 2 電阻 33 1/4W 3 電阻 330 1/4W 1 電阻 100 1/4W 1 電阻 1.5K 1/4W 2 電阻 2.2K 1/4W 1 電阻 3.9K 1/4W 1 電阻 4.7K 1/4W 2 電阻 6.8K 1/4W 1 電阻 12K 1/4W 1 電阻 18K 1/4W 1 電阻 56K 1/4W 1 麥克風 1 2. 研究設備 函數信號產生器示波器電源供應器 Dia 自由軟體 一台一台一台一套 四 研究架構 3/9
貳 正文 一 小功率互補對稱 OTL 放大器 (1). 功率輸出電路 : 射極的電阻器是來提高熱穩定性以防止熱走崩, 可變電組可調整靜態動流, 不致產生交叉失真 (2). 驅動電路 : 電壓放大電路由電晶體及集極負載電阻所組成, 提供足夠的振幅以推動功率輸出, 基極閘的電容器為相位補償以防止可能引起的震盪 (3). 增阻電路 : 由電容與電阻所組成是為正回授, 電路用以提高電晶體的輸入阻抗 (4). 負回授電路 : 負回授電路可以減少放大器的非線性失真, 同時可以增加頻寬, 該回授電路由輸出端經電阻 電容所組成的分壓電路, 將信號回授至電晶體的射極, 此電壓與輸入到基極信號同相故為負回授, 電容對交流信號可視為通路, 因此該電路的電壓增益可由回授電路決定 二. 功能方塊示意圖 我們期待完成的功能示意方塊如圖 1 輸入信號源可外接 MP3 耳機輸出信 號, 經由本專題所製作的 OTL 放大器, 來擴大聲音 OTL 放大器電路圖, 如圖 2 4/9
圖 1 OTL 放大器功能方塊示意圖 (Dia 軟體自繪 ) 圖 2 OTL 放大器電路圖 (Dia 軟體自繪 ) 三 研究過程 1. 為了瞭解電路功能我們先在麵包板上作測試, 預防萬一電路本身發生功能 不正常可立即更正元件, 或方便檢查錯誤接線 完成麵包板上電路配線, 如圖 3 2. 為了測試電路是否具有放大功能, 我們使用函數信號產生 V 0. V I( P P) 1, 頻率 1KHz 當信號輸入, 利用示波器來觀察輸入與輸出波形, 如圖 4, 得 VO 3.64 到 VO( P P) 3. 64V, 換算成電壓增益 A V 36 倍 整個實驗設 V 0.1 計, 如圖 5 I 3. 電路功能測試成功後, 接下來準備焊在電路板上, 為了焊接過程順利不跳 5/9
線, 我們先在方格紙描繪跑線過程, 如圖 6 然後在開始裝置元件在電路 板上, 並完成焊接工程, 完成電路成品測試功能, 如圖 7 圖 3 麵包板上電路配線 圖 4 輸入與輸出波形 圖 5 整個實驗設計 圖 6 方格紙描繪跑線過程 6/9
圖 7 電路成品測試功能 四 問題與討論 在整個製作過程, 我們遭遇到不少困難, 經由不斷討論來找出錯誤的地方, 終於完成此次研究, 也因此獲益良多, 我整理問題與討論如下 : Q: 不知道為什麼電路組裝完成之後會短路? A: 在製作的過程中, 可能因為某些線路比較複雜而造成接線錯誤, 最後經過重 新走線後, 再與老師一起探討出錯位置, 最終在進行修改與調整 Q: 如何判斷電晶體 1815 和 1015 的腳位? A: 以測得 B 極的探棒為基準, 假設任一隻腳為 C 極用手指將 B 極與假設的 C 極按住, 再以測得的 B 極的探棒接觸 C 極, 另一探棒接觸其餘的腳, 反之亦同, 並以指針角度偏轉較大. 手指接觸者為 C 極, 剩下的腳即為 E 極 Q: 如何將電路焊接於電路板上? A: 先在方格紙上繪出電路零件 走線位置與排位, 再將零件組裝於洞洞板上, 即可開始焊接此電路 7/9
Q: 如何測量 100K 半可變電阻? A: 先將三用電表的毆姆檔歸零, 然後將紅棒與黑棒各別碰觸相對的兩支腳來測量半可變電阻是否可以使用, 而若測量同邊的兩支相鄰的腳, 則無法測量出半可變電阻的毆姆數, 所以必須測量相對的腳 Q: 接地與電源接線的不同 A: 今天詢問老師電路的問題, 了解原來電路圖中的接地線和電源線雖然看起來都在同一條線路中, 但其實在電路板上接線時兩者是要分開連接的, 而不能都直接連接在同一條線路上, 不然則會直接造成短路的狀態, 所以兩者在接線時需分開且電源線在接時, 必須注意電源的正負位置 Q: 電晶體是否短路? A: 在組裝電晶體時 必須注意電路相通的方向, 電晶體不可把三支腳都插在相 同的洞孔上, 因為這樣可能會造成電晶體短路 Q: 洞洞板上的排位? A: 在組裝於洞洞板上時, 並須注意整體的旁放位置, 能對稱就盡量對稱, 且電 阻上的電阻碼必須由上而下 由左而右排列 參 結論 在觀察 OTL 放大器時, 電路圖看似簡單, 但實際在做時非常的複雜, 因為電路圖中總會有些細小的部份, 而這些細節只要某一部分錯誤的話, 便會造成電路短路 燒壞等狀況 例如 : 電晶體腳位的連接方向 電容器的正負方向等等都是會造成最終電路測試失敗的細小原因 在 OTL 放大器時專題製作與研究, 從組製到完成的過程中, 我學習到許多未知的元件和組裝 連接方法, 更了解關於各種擴大電路的相關知識, 也學會了如何辨別電路種類, 例如 :OTL 放大器 OCL 擴大電路等 在實作過程中, 對電路的每一環節都必須小心翼翼的連接, 不然容易造成短路和元件的損壞, 所以製作電路時真的必須全心全意, 非常的專注, 所謂 一步錯, 便萬步錯, 則成千古恨 雖然在自行製作的過程中是非常順利的, 但其實是在腦中嘗試 模擬過許多的方法與修改, 才把電路一步一步地慢慢組裝出來 而最後也非常的成功地將 OTL 放大器的電路在電路板上製作完成且成功測試出正確的波形及放大功率 其實, 在製作每一種擴大電路時都是很值得深入去了解的, 它是一個可以透過實驗而去改良出最適合自己使用的擴大電路器, 而且也可以因個人需要來增加或減少某些特定元件來調整放大的倍率 8/9
肆 引註資料 王金松 (2007) 電子學 I,II 台北市: 全華 高瑞賢等 (2004) 電子電路 台北市: 全華 鄭凱鴻 (2007) 350 種電子電路實驗器 台中市 : 虔誠科技公司 自由軟體 Dia 繪製流程圖 電路圖及組織圖軟體錄影教學 民 100 年 3 月 14 日取自 :http://mail.lsps.tp.edu.tw/~gsyan/wiimote-whiteboard/ir-pen.html SEPP OCL 擴大機基本設計原理與裝製 ( 一 ) 民 100 年 10 月 10 日取自 : http://tw.myblog.yahoo.com/jw!idus6fmbbrv0c62frqppdyq-/article? mid=12007 9/9