模擬電子技術(shù)課程設(shè)計實踐音頻放大器的設(shè)計

1、模擬電子技術(shù)課程設(shè)計實踐指導(dǎo)老師：梁海峰姓名：石林班級：通信工程092班學(xué)號：0902040223目錄一、綜述.4二、關(guān)于ocl音頻放大器的設(shè)計原理41、各級電壓增益的分配42、ocl功率放大器5方案選擇5電源電壓的計算6三、ocl功率放大器的取值計算7（1）確定電壓電壓8（2）選擇大功率管t12、t138（3）選擇互補管t10，t11并計算r31，r32，r27，r30，r349（4）計算推動級電路9（5）計算輸入級電路10（6）計算反饋支路11（7）計算補償元器件12四、仿真中遇到的問題以及調(diào)整方法121.調(diào)整零點漂移122.調(diào)整三極管靜態(tài)工作點133.調(diào)整交越失真134.調(diào)整功放增益13

2、5.調(diào)整幅頻特性曲線13五、仿真結(jié)果14六、心得體會15一、 綜述模擬電子技術(shù)在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學(xué)研究以及社會生活等方面已經(jīng)得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是在實現(xiàn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化的過程中，需要測量、控制和傳輸?shù)男畔?，絕大部分都是模擬信號要想把這些信號進行放大、傳輸和變換，最直接的方法就是采用模擬電路來實現(xiàn)。我們學(xué)習(xí)過各種電子器件和各種基本功能的低頻電子電路，運用這些基本知識，就可以設(shè)計出各種不同用途的模擬電路裝置。二、 關(guān)于ocl音頻放大器的設(shè)計原理ocl音頻放大器是一種典型的多級放大電路。它包含了多種電子器件的基本電路形式。完成這個設(shè)計可以訓(xùn)練我對的模擬電子技術(shù)知識的實際運用。ocl

3、音頻放大器主要有三部分組成：前置級、音頻控制電路、ocl功率放大電路。圖2-11、 各級電壓增益的分配a)根據(jù)額定輸出功率和負載阻抗，求出輸出電壓(為有效值)。則整機中頻電壓增益為b)由于前置級對輸出的噪聲電壓影響不大，一般增益不宜太高，通常選前置級增益=510。對音頻控制電路無中頻增益要求，一般選音頻控制電壓增益=1。功率輸出級電壓增益則可通過控制總增益來確定，若其中頻電壓增益為則要求：2、 ocl功率放大器方案選擇ocl功率放大器電路通?？煞殖桑汗β瘦敵鰴C、推動劑（激勵級）和輸入級三部分。為了完成給定技術(shù)指標，此次實踐選用如圖2-2所示電路。圖2-1功率輸出級是由t1、t2、t3、t4組成

4、的復(fù)合管互補對稱電路，可以得到較大的輸出功率。電阻r1、r2、r3、r4用來減小復(fù)合管的穿透電流，增加電路的穩(wěn)定性。偏置電路用三極管t9組成恒壓電路，保證功率輸出管有合適的初始電流，以克服交越失真。推動級采用t5組成的普通共射放大電路。為了擴大輸出管的動態(tài)范圍，本級增加了自舉電容c1。在信號的負半周內(nèi)，通過c1反饋，可為t4提供足夠的基流，保證t4、t3充分導(dǎo)通。輸入及是由t6、t7、t8組成帶恒流源的差分放大電路，減小了電路直流漂移，并且引入深度直流負反饋，進一步穩(wěn)定輸出的靜態(tài)零電平。對于交流信號，因為c2最夠大，可視為短路，所以其反饋系數(shù)，適當(dāng)選擇r14的數(shù)值，可以得到滿意的電壓增益。電源

5、電壓的計算為了保證電路安全可靠，通常使電路最大輸出功率比額定輸出功率要大一些，一般取=(1.52)。放大器的最大輸出電壓應(yīng)根據(jù)來計算：因為考慮到管子飽和壓降等因素，放大器的最大輸出電壓總是小于電源電壓。令 ，則稱為電源電壓利用率，一般取值范圍為0.60.8，由此可得：式中，ec為單邊電源電壓。輸出功率管的選擇輸出功率管應(yīng)滿足以下要求：式中，為集電極發(fā)射級反向擊穿電壓，b表示反向。單位為v。為集電極最大允許直流電流，c表示集電極，m表示最大。 為集電極最大直流耗散功率。一般t1、t2射極電阻r1和r2去r1=r2=（0.050.1）rl；為靜態(tài)電流，一般為2030ma.三、 ocl功率放大器的取

6、值計算已知 依照原理，及電路實際情況，繪制仿真原理圖，如圖3-1：圖3-1（1）確定電壓電壓 根據(jù)設(shè)計原理，因為 取=0.8，則ec10.605v。選定電壓電壓為12v（2）選擇大功率管t12、t13 要求：v(br)ceo2ec=24v icmic12max當(dāng)去=20ma, pcm1.14w按以上極限參數(shù)選擇3dd57a，并測得（3）選擇互補管t10，t11并計算r31，r32，r27，r30，r34對于t10、t11： v(br)ceo2ec=24vicm1.5ic12max/22.5mapcm1.5/17.1mw則t10為3dk4a或3dg69a；t11為3cg22c或3cg8e.測得計

7、算r31,，r32，r27，r30，r34,根據(jù)r31=r32=(0.050.1)rl，選r31和r32的電阻為0.5（電阻絲繞制，功率1w）.因為 ri12=rbe12+(1+12)r31=60.5所以 r27=r30=5 ri12=302.5 (取r27和r30為310)。r34=r27/ ri12=50.6（取r34為51）。（4）計算推動級電路取icq8=3ic10max/102.5maa. 計算t9偏置電路。選取t9為3dg6a，=100忽略分流作用，icq9icq8，則流過t9基極偏置電阻的電流為ir (取r23=3k)所以r24/r25=2r23=12k（取r24為12k電阻，r

8、25為12k的電位器）。b. 計算r28和r29的電阻值。因為要求： 1.9kr29160所以取r29=1k,r28=4kc. 選擇t8管。已知pcm5ecicq8=150mw v(br)ceo2ec=24v所以選擇3cg型管即可滿足要求（pnp型）d. 自舉電容。自舉電容取值為 （取c19=47uf）（5）計算輸入級電路a. 確定差分管工作電流。差分管工作電流為 ic5=ic6=0.8ma ic7=2ic5=1.6mab. 計算r17,r18,r19和r20。一般取r17+r18=|vbe8|/ ic5=900若r17=470，則r18可用1k可調(diào)電位器。調(diào)節(jié)時，應(yīng)使r18由小向大。為了防止

9、在調(diào)節(jié)r18時，t8電流過大而燒毀晶體管，可用在t8射極串接一電阻r26，此時推動級穩(wěn)定性提高了，但增益會下降。接入r26后，計算r17和r18應(yīng)采用下式： (取r19=470)(取r20=3.5k)c. 選擇t5和t6管，對差分管t5。t6，要求： pcm5=5=5ecic5=48mw v(br)ceo1.2ec=14.4v所以選擇3dg型管，并使反向電流小。t7亦可選用同類型管。（6）計算反饋支路取r16=r22=47k,則 （取r21=300） =152uf （取c18=150uf ） (取c15=10uf)（7）計算補償元器件 取r33=20，則 (取c20=0.1uf即可) c16=

10、c17=100pf四、 仿真中遇到的問題以及調(diào)整方法理論計算中對于經(jīng)驗值的運用以及對于一些相對小的數(shù)的約去都會使電路的性能有所偏差，為了達到理想的參數(shù)，這些值在軟件仿真的時候需要結(jié)合仿真結(jié)果進行調(diào)整變動。1. 調(diào)整零點漂移零點漂移可描述為：指當(dāng)放大電路輸入信號為零（即沒有交流電輸入）時，由于受溫度變化，電源電壓不穩(wěn)等因素的影響，使靜態(tài)工作點發(fā)生變化，并被逐級放大和傳輸，導(dǎo)致電路輸出端電壓偏離原固定值而上下漂動的現(xiàn)象 它又被簡稱為：零漂。在軟件仿真的過程中，零點漂移主要體現(xiàn)在，輸出電壓信號的震蕩中心不在x坐標軸位置。在ocl功率放大電路中，使用差分式輸入放大電路的目的就是為了抑制共模增益，減小零

11、點漂移。所以為了讓差分式放大電路能夠起到抑制共模增益，減小零點漂移的目的，電路首先需要調(diào)整調(diào)試的就是差分式放大電路中兩個差分管t5、t6的電流情況。首先調(diào)整r20和r19使電流源的電流達到1.6ma，然后再調(diào)整r17和r18的大小，調(diào)整兩個差分管的電流，使t5、t6的集電極電流基本相同。2. 調(diào)整三極管靜態(tài)工作點檢查每個晶體管的靜態(tài)工作電壓，使每一個晶體管基極和發(fā)射極之間的電壓在0.7v左右，如果沒有正常的靜態(tài)工作電壓，輸出波形將會是一條直線，或者是一個幅度極小偏移極大的正弦波。調(diào)整方法是，對于有不正常靜態(tài)電壓的三極管，調(diào)整他們的集電極電阻和發(fā)射極電阻，或者調(diào)解基極與上一級耦合的電阻。3. 調(diào)

12、整交越失真我們在分析時，是把三極管的門限電壓看作為零，但實際中，門限電壓不能為零，且電壓和電流的關(guān)系不是線性的，在輸入電壓較低時，輸出電壓存在著死區(qū)，此段輸出電壓與輸入電壓不存在線性關(guān)系，產(chǎn)生失真。這種失真出現(xiàn)在通過零值處，因此它被稱為交越失真。當(dāng)每一個三極管都有了正常的靜態(tài)工作點，輸出電壓的波形應(yīng)該是一個與電源電壓波形類似的正弦波。如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)交越失真，調(diào)整電路中的r23、r24和r25三個電阻的大小，可以消除交越失真。4. 調(diào)整功放增益功率放大是對放大后負載能夠得到的功率有一定要求的，所以功率增益沒有達到要求的一定要進行調(diào)整。首先對三級管的集電極電流進行調(diào)整，適當(dāng)?shù)臏p小集電極的電阻r26，

13、但不要使波形失去對稱性。然后增大r22，減小r21，使增益達到滿意的數(shù)值。如果放大倍數(shù)一直不能滿足要求，則要增大直流供電電源的電壓。5. 調(diào)整幅頻特性曲線由于老師對幅頻特性有一定要求，所以為了達到這一要求，需要調(diào)整電路中的一些關(guān)鍵的電容。低頻的通帶頻率需要我們調(diào)整c18，高頻特性需要調(diào)整c20。調(diào)整過程中還需要兼顧零點漂移和增益。五、 仿真結(jié)果1. 輸入有效值為37mv的正弦波信號后，輸出信號如圖4-1。波峰電壓8.53v，波谷電壓8.52v圖4-12. 電路的幅頻響應(yīng)如圖4-2所示，3db邊界頻率分別為為35hz和19khz。圖4-2六、 心得體會為期一周的ocl音頻功率放大器的設(shè)計與仿真，使我們再一次復(fù)習(xí)了模擬電子技術(shù)課程的相關(guān)知識，并且更加熟悉了pspise軟件仿真的方法。但我個人更多的體會是對于科學(xué)方法與事物認知上的感觸。1.三極管，作為模擬電子技術(shù)中不可或缺的重要元件，在現(xiàn)在這個信息高度發(fā)達的時代，有著不可替代的地位，發(fā)揮著重要的作用。但是我們在課本上學(xué)習(xí)的三極管的相應(yīng)計算會忽略很多細節(jié)，以便于讓器件簡單化，并且可以方便計算。但是忽略的細節(jié)卻是實物中無法剔除的。在實際的設(shè)計過程中，我們的計算只是為了讓電路的調(diào)試有一個調(diào)試的基準，而計算本身是粗略的。2.線性，對于理論歸納是很重要的，但自然界中線性的過程幾乎沒有，但是非線性的物理規(guī)