設計報告模板

1、第0章前言本次模擬電子基礎課程設計根據(jù)設計要求，完成對音頻功率放大器的設計。了解音 頻放大 器的基本電路結(jié)構(gòu)，概述音頻放大器的構(gòu)造及功能，對電路的各部分功能作簡要解釋。進一步加強對模擬電子技術(shù)知識的理解和對Protel軟件的應用，對電路進行調(diào)與仿真，得到重要性能參數(shù)且要求要有電路的輸入與輸出波形。了解集成功率放大器內(nèi)部電路工作原理，掌握其外圍電路的設計與主要性能參數(shù)的測試方法。對放大器的一些性能指標進行研究分析。（對輸入輸出波形研究以及對頻率效應的研究等等）學習音頻功率放大器的設計方法與小型電子線路系統(tǒng)的安裝調(diào)試方法。第一章1.1 設計目的根據(jù)設計要求，完成對音頻功率放大器的設計。進一步加強對

2、模擬電子技術(shù)知識的理解和對Protel軟件的應用。了解集成功率放大器內(nèi)部電路工作原理，掌握其外圍電路的設計與主要性能參數(shù)的測試方法。學習音頻功率放大器的設計方法與小型電子線路系統(tǒng)的安裝調(diào)試方法。1.2 設計要求內(nèi)容：設計并制作一 OCL音頻功率放大器和與之匹配的宜流穩(wěn)壓電源。指標：PoM > 5W ;fL < 50Hz, fH > 15KHz ;中點電位w 100mV負載：8.2 Q ;輸入電壓50mV第二章2.1 方案選擇音頻功率放大器的主要作用是向負載提供功率，要求輸出功率盡可能大效率盡可能高、非線性失真盡可能小。輸出功率指的是功放提供給負載級的功率，為達到這一要求，功放

3、管的電壓和電流變化范圍應盡可能大。功率放大器的效率指的是負載上得到的功率與電源提供的宜流電源的功率之比，為達到這一要求必須選擇合適的電路，下文中會有描述。非線性失真要?。汗β史糯笃魇窃诖笮盘枲顟B(tài)下工作的，電壓、電流擺動幅度交大， 很容易超出管子特性曲線的線性變化范圍而進入非線性區(qū)，造成輸出信號波形的非線性 失真。因此，功率放大器比小信號的電壓放大器的非線性失真嚴重。為了減小這種失真， 本設計選擇下文所述方案。功率放大器的常見電路形式有單電源供電的OTL電路和正負雙電源供電的 OCL電 路。有集成運放和晶體管組成的功率放大器，也有專用集成電路功率放大器芯片。根據(jù)設計指標及要求，選擇NE5532功

4、放芯片的雙電源供電的 OCL互補推挽對稱功放電路。此推挽功率放大器工作在甲乙類狀態(tài)，其目的是為了減小交越失真。電路在工作時由于每管的工作點稍高于截止點，因此有一很小的靜態(tài)工作電流Icq,這樣便可克服管子的截止區(qū)電壓，使兩只管子交替工作處的負載電流按標準正弦規(guī)律變化，從而克服了交越失真。OCL互補推挽對稱功放電路一般包括驅(qū)動級和功率輸出級，前者為后者提供一定的電壓幅度，后者則向負載提供足夠的信號，以驅(qū)動負載的工作。2.2 電路設計設計框圖:電路分析與計算：一、復合管準互補推挽電路的實現(xiàn)電路圖如下圖所示：由于大功率的NPN和PNP管不容易做到良好的對稱性，為了提高功放電路的性能，在實際電路中廣泛采

5、用復合功率管。在圖中，T2、T4為同型的NPN大功率管，容易配對，可以輸出較大的電流；Ti、T3采用異型的NPN和PNP小功率管，也 容易配對。這樣既獲得良好的對稱性又獲得較大電流輸出。在實際電路中，、T3的發(fā) 射極和集電極 分別接上一個電阻，使 T2、T4能有一個合適的工作點。R2的作用是調(diào)整 電路的整體對稱性，減:二、整體電路原理圖為三；、對電路各部分的定性說明及定量計算I'VCC -U CES 21、電源的確定設計要求為 PoM>5W管子的Uces=3V,由PoM=可知，若Vcc = 9V,2Rl貝U rm=2.25W<5W/不符合要求；若 Vcc=12V,貝U P

6、m=5.06W ： 、5W 不太合適；若 Vcc=15V,貝URM=9W>5W符合要求。綜上可知，選擇電源電壓Vcc=15V為功放提供宜流電源。2、運放的選擇由設計要求fL < 50HZ, fH > 15KHz故同頻帶約為 仁=fH=15KHz ,初步估計運放的放大倍數(shù)在110 120之間，故增益帶寬積為 fH X =15X 1000X110=1.65MH Z而F007的GBV為1MHZ不能滿足要求。經(jīng)查閱資料可知，運放 NE5532的GBV為10MHz而且其他方面的性能都能滿足設計要求，故本設計選擇NE5532作為前級驅(qū)動運放。 3、功率輸出級的設計輸出功率管的選擇輸出功率

7、管T2、T4為同型的NPN大功率管，其承受的最大反向電壓為：U cEmax2 VCC =30V；最大集電極電流為：IcMmaxVCC 1.25A ；最大集電極耗散功率為：R8 RlPcMmax =¥3W ；因此在選擇丁2、丁4時，除了應使每只管子的一：值盡M對稱外，其Rl極限參數(shù)滿足下列關系：U CEO >U CE max 2 VCC ,1 CM > 1 CM max:1.25A;PCM > PCM max " 3W；TIP31NPN型大功率管的參數(shù)為：Uceo=5.0A; Icm=40V; Fcm =40W 均能滿足設計要求。、電阻阻值估算R6、R7用來

8、減小復合管的船頭電流，太小會影響復合管的穩(wěn)定性，太大又會影響輸出功率，一般取幾百歐姆，在此取Re = R7= 510 R2 3301, R2為T2管輸入端的等效輸入電阻，其大小為：Ri2 = %2 + ( 1+ -2)R8,輸出管丁2、T4的發(fā)射極和集電極所 接電阻一般取Rs = R9=(0.050.1) Rl 0.a1 ; R4、R5的阻值大小要根據(jù)輸出級輸入信號的幅度和前級運放的最大輸出電流來決定。電路的靜態(tài)工作點主要由I。決定，I。過小會使晶體管工作在乙類狀態(tài)，產(chǎn)生交越失真，I。過大會增大靜態(tài)功耗而使功率放大器的效率降低一般取 Io=1.5mA)由 Io=avccvd 計算得 R4 =

9、R5 10A1 ； RP2 取 1 k' | ,用來調(diào)R4 +R5整電路的對稱性。:四；、宜流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電路設計框圖：-220V° 電源整流50 Hz c_|變壓器|電路工一Z J1 Jr電庇原理圖如下圖中DiD4構(gòu)成單相橋式整流電路；CiC4組成電谷濾波電路，這里需要大谷用的電谷，一般采用電解電容，為了確保安全及輸出電壓的穩(wěn)定性，選用容M為2200F的電解電 容。LM317和LM337分別為三端可調(diào)正穩(wěn)壓和負穩(wěn)壓器，輸出范圍分別為1.2V37V和-1.2V-37V。整個電源的電壓輸出范圍為：015V和0-15V,能夠滿足音頻功放所需。2.3安裝與調(diào)試按照設計好的電路原理圖

10、進行制板，完成后按順序?qū)⑺迷骷来魏附拥阶龊玫腜CB板上，焊接的過程中要盡M避免虛焊。整個電路焊接完成后進行測試。用萬用表測得中點電位為30mV符合設計要求。其他各項指標參數(shù)需到實驗室借助有關儀器進行測試。參考文獻1 .林春方 彷子線路學習指導與實訓 確20頁.電子工業(yè)出版社.20042 .周凱.EW虛擬電子實驗室第 208到212頁.北京交通大學出版社.20033?柳春峰。電子設計自動化（ EDA教程第94頁.北京理工大學出版社.2005體會與建議本次課程設計至此已經(jīng)接近尾聲，設計的時間雖然不是很長，但在整 個設計過程中收獲頗豐。整個課程設計過程中首先對模擬電路這門課程有了更深的了解，因

11、為課程設計本身要求將以前所學的理論知識運用到實際的電路設計當中去，在電路的設計過程中，無形中便加深了對模擬電路的 了解及運用能力，對 課本以及以前學過的知識有了一個更好的總結(jié)與理解；以前的模電實驗只是針對某一個小的功能設計，而此次課程設計對我們的 總體電路的設計的要求更嚴格， 需要通過翻閱復習以前學過的知識確立了實驗總體設計方案，然后逐步細化進行各模塊的設計。另外，通過此次課 程設計，我對設計所用到的軟件有了更加深 刻地了解，這對我們以后的工 作和學習的幫助都很有用處。通過這次課設讓我明白了理論和實際操作之間差距，而且也讓我很明確得意識到自己在模電上有很多的知識漏洞，以后應該多鉆研一下。附錄將電路進行仿真得到的波形圖如下圖所示：在保證最