高保真音頻功率放大器設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告高保真音頻功率放大器上海大學(xué)機(jī)自學(xué)院自動(dòng)化系自動(dòng)化姓名:吳青耘學(xué)號:16121324指導(dǎo)老師：李智華2018年6月29日loou1一、項(xiàng)目名稱高傳真音頻功率放大器 nf一.用途家庭、咅樂中心裝置中作主放大器三、主要技術(shù)指標(biāo)1. 正弦波不失真輸岀功率po>5w(/=lkhz,rl=8q)2. 電源消耗功率pe<10w( po>5w)3. 輸入信號幅度 vs=200400mv (/=lkhz, rl=8 q ,po>5w)4. 輸入電阻 ri>10kq(/=lkhz)5. 頻率響應(yīng) bw=50hz10khz ( rl=8q, po>5w)四、

2、設(shè)計(jì)步驟電路形式£1ii'c6 22001vot1q2n222r2. 47k-c41oqu.t4.2n3906wt2q2n2222:輸入級中間放大級輸出級 電路特點(diǎn)分析：較典型的otl電路，局部反饋穩(wěn)定了工作點(diǎn)，總體串聯(lián)電壓負(fù)反 饋控制了放大倍數(shù)并提高輸入電阻和展寬頻帶，退耦濾波電容及校正 電容是為防止寄生振蕩而設(shè)。功率放大器通常由功率輸出級、推動(dòng)級（中間放大級）和輸入級 三部分組成。功率輸出級由互補(bǔ)對稱電路組成。推動(dòng)級（中間放大級）一般都 是共射極放大電路，具有一定的電壓增益。輸入級的目的是為了增大 開環(huán)增益，以便引入深度負(fù)反饋，改進(jìn)電路的各項(xiàng)指標(biāo)。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算：設(shè)計(jì)計(jì)算

3、工作由輸出級開始，逐漸反推到推動(dòng)級、輸入級。（1）電源電壓的確定輸出功率 p0>5w vcc = 78x5x8 = 22（v）0.8（2）輸出級（功率級）的計(jì)算icm =vcc/2rl = u/s = 1.375a匕=|vcc = llvpcm =0.2人功率管需推動(dòng)電流：加m =二1375/50二275加4耦合電容：c6 = （3 5）! « 200q/f,現(xiàn)取2200uf/25v2 對lrl穩(wěn)定電阻rm過大則損失功率過大，過小溫度穩(wěn)定性不良，通常取051歐姆。（3）推動(dòng)級（中間級）的計(jì)算ici > ibm 21.5jva 取|c2=40mavc2 = vcc = 22

4、vpc2m = vcc / 2 ic2 = 11 x 40 = 440mw消除交越失真二極管d1n4148vccr9 + rw =- =25qqici40ma因?yàn)?7?9 > ro > rl 取r9=17oq,r1o=8oqc3 = （3 5）!«11 atf2尬尺9/ rio,取c3=110uf/15vy ic2 40ma 八 /.ib2 = = oama0 100典型電路中r7+wx> r3之路電流應(yīng)不小于（35） ib2取 lr8=1.4ma,則 r8=580od ° vcc/2 11vcry + rw =u 6.1 kgirs + ib2 1.8/

5、71a選取r7=2.5 xn,rwl=4.7 kg,以達(dá)到調(diào)節(jié)的最佳點(diǎn)。當(dāng)功放級達(dá)盡限運(yùn)用時(shí)，推動(dòng)級也達(dá)盡限運(yùn)用，故推動(dòng)級基極信號電流的峰值lb2m應(yīng)與靜態(tài)ib2相等即0.4maovcc/211vr7+rwi上反幀電流的峰值:lr7葉尺+皿-二=1.8ma6.1k0因?yàn)樗钥梢院雎圆挥?jì)。im = ib2m + trim + trsm = ibim +1 rim = 0.4/tia + 1.8/71a = 2.2ma（4）輸入級計(jì)算由于推動(dòng)級需要22ma的交流推動(dòng)信號，故輸入級靜態(tài)電流需大于2.2ma,mici=4mao推動(dòng)級所需電壓信號只0.2v,故輸入級電壓的配 置可較隨便，取r3，r4為2

6、k, r6為1k,各壓降分別為8v, 8v, 4v, vcc=22v-20v=2voihi=l£l = j- = 0.04/71a0 100取 ir2 = 47m = 0.16jva0.16mar =（r2 取 54k,r1 取 62k）06加4耦合電容選取 c2=10uf/10vc3=c4=100uf/15v（5）負(fù)反饋設(shè)計(jì)取r5=ioq,不宜太大以免降低總開環(huán)倍數(shù)由題意知p0=5w,即憶 >= 6.3v所以 ri2 = 200q取&2二1000（電阻）+4700 （電位器）（6）電路指標(biāo)驗(yàn)算: 輸出功率p。vom>5w達(dá)到指標(biāo) 電源消耗功率pevccvompe

7、 =< 1ow7trl達(dá)到指標(biāo)3、電路仿真及調(diào)試(1)靜態(tài)調(diào)試vcc輸出級中點(diǎn)電壓vo = - = 1w1 kohm二二 100 uf80 ohm100 uf62 k ohm2 k ohm1oouf二二 100 uf10uf%54 kohm2 k ohm100 ufspace/47k|hm/60%580 ohm170 ohm1 ohm2 5kohm州470 ohm/35%100 ohm2200 ufpl8 ohi(1)動(dòng)態(tài)調(diào)試輸出功率po：在f=lkhz, rl=8q,輸出波形基本不失真吋，測出輸出電壓值vo必須大于6.325v ,計(jì)算出輸出功率大于5w ot10.0000 st21.0

8、247 st2-t11. 0247 sw1-300.1545 mvvw2-282.471 今 muv&2-va117.6826 nvw1-8.3065 vvb2-7.9415 vvb2-vb1364.9655 nvlime base|o. 20ms/divtriggeredgeel 弋channel a1500 mv/divchannel b| 5 v/divreducex positi on0.00level | 0.00y position 0.00y position 0.00reversepm bxa iqm a b extac o oaac o bbsave輸入和輸出電壓波形

9、10uf62 k ohm2 k ohm100 uf80 ohm170 ohmsoouf100uf64 k ohm2 k ohmohm100 ufsetting8?>s<100 ohmwv此時(shí)輸po = vo2/rl = (6.3679/)2/80 二 5.06列 > 5w靈敏度測試：在f二2khz, rl=8q , po>5w時(shí)，測岀vs的值，必須控制在200400mv之間。伏，測輸入電壓vs的值。100 up10 uftb80 ohm62 k ohm2 k ohm100 up二二 100 uf2 k ohm二 w 100uf170 ohm2.5 k ohm225 5

10、w 圧說臨“xcmmspace/4.7 k(phm 160%ohmime580 ohm100 ohm-wv-(wv470 ohm/30%將信號略減小使輸出保持約6.325當(dāng)輸出電壓vo二6.325v時(shí)，電源的輸入電壓為225.4mv,在 200400mv之間，滿足條件。 電源消耗功率：用電流表測量電源電流，計(jì)算電源消耗的功率。1 kohm100uf62 k ohm2 k ohm80 ohm100 uf10uf4 kohm100 uf半)0 uf170 ohm(spaced 7 kithm/60%1 ohm2) multimeter s3414.6 皿580 ohm100 ohm電流 i = 4

11、14.6/rza電源功率p = u = 22v 414.6ma 二 9.121w < 1ow輸入電阻ri：在放大器輸入端串一只10k電阻r1,保持輸出5w功率，分別測出r1前端電壓值vi和后端電壓值v2,計(jì)算出輸入電阻。100 uf10 uf62 k ohm< 80 ohm2 k ohmi100 ufoh8>s«it-zlf 100 uf. 、lokohm439 mvn kha'o dei2 k ohm54 k ohm8 ohm100 ohm->w-iooufspaced 7 kohm/60%580 ohm170 ohm1 ohm2.5 k ohm22

12、00 uf加70 0hm/30%保證輸出電壓vo二6.324v,從而保證輸出功率為5wo1 kohm100 uf62 k ohm2 k ohm100 uffwp470 ohm 130%in=_由上圖可知：vl=439.6mv1 kohm100 uf80 ohm62 k ohm2kohm10uf10 k)multimeter s3100 ufrv439 r1ooufohm170 ohm100 uf2200 uf2.5 k ohmspaced 7 k|hm/60%580 ohmwj/470 ohm go%8»>>rroh由上圖可知：v2=225.1mvy9225 1ri =r = 1ok = 1o.5k0v1-v2439.6-225.1頻率響應(yīng)在上述情況下增加或降低輸入信號頻率（幅度不變），輸出電壓 隨之下降，當(dāng)其下降到原來的0.707倍時(shí),或輸出波形產(chǎn)生明顯失真， 記下放大器的上、下限頻率值。100 uf10 uftp62kohm2 k ohm100 uf*4 kohmq1 225 4 mv/1 khz/o e80 ohm170 ohm1 ohm580 ohm100 ohm -aaar-470 ohm ho%100 uf2200 uf*0>s$s2)