高保真音頻放大器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）(2013屆)題 目： 高保真音頻放大器的設(shè)計(jì) 所 屬 系： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 同 組 成 員： 指 導(dǎo) 教 師： -摘 要 關(guān)鍵詞 目 錄1前言- -1前言 音頻功率放大器簡(jiǎn)稱(chēng)功放，是一種通用性較強(qiáng)的應(yīng)用電路，它廣泛用于收音機(jī)、錄音機(jī)、電視機(jī)和擴(kuò)音機(jī)等整機(jī)產(chǎn)品中，用來(lái)把微弱的聲音電信號(hào)進(jìn)行放大，以獲得足夠大的輸出功率推動(dòng)揚(yáng)聲器，它也是音響裝置重要的組成部分，通常把它叫做擴(kuò)音機(jī)。 音頻放大器已經(jīng)有快要一個(gè)世紀(jì)的歷史了，最早的電子管放大器的第一個(gè)應(yīng)用就是音頻放大器。雖然音頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，但直到現(xiàn)在為止，它還在不斷地更新、發(fā)展

2、、前進(jìn)。 進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種便攜式的電子設(shè)備成為了電子設(shè)備的一種重要的發(fā)展趨勢(shì)。從作為通信工具的手機(jī)，到作為娛樂(lè)設(shè)備的MP3播放器，已經(jīng)成為差不多人人具備的便攜式電子設(shè)備。陸續(xù)將要普及的還有便攜式電視機(jī)，便攜式DVD等等。所有這些便攜式的電子設(shè)備的一個(gè)共同點(diǎn)，就是都有音頻輸出，也就是都需要有一個(gè)音頻放大器；另一個(gè)特點(diǎn)就是它們都是電池供電的。都希望能夠有較長(zhǎng)的使用壽命。就是在這種需求的背景下，D類(lèi)放大器被開(kāi)發(fā)出來(lái)了。它的最大特點(diǎn)就是它能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率。 同時(shí)隨著人們的居住條件的改善，高保真音響設(shè)備和更高檔的家庭影院也逐漸開(kāi)始興起。在這些設(shè)備中，往往需要幾十瓦甚至幾百瓦

3、的音頻功率。這時(shí)，低失真、高效率、數(shù)字智能化的音頻放大器就成為其中的關(guān)鍵部件。2 畢業(yè)設(shè)計(jì)及任務(wù) 2.1 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一臺(tái)高保真音頻放大器 2.2 技術(shù)指標(biāo) 最大不失真輸出功率：Pom8W； 負(fù)載阻抗（揚(yáng)聲器）：RL=8； 頻率響應(yīng)，在無(wú)高、低音提升和衰減時(shí)， f=20Hz20kHz(±3dB) ； 音調(diào)控制范圍：低音：100Hz±12dB；高音：10kHz±12dB； 失真度（主要是非線(xiàn)性失真）3%； 輸入靈敏度：在輸入阻抗ri500k時(shí)，Vi100mV； 穩(wěn)定性：在電源在±15V24V范圍變化時(shí)，輸出零點(diǎn)漂移100mV； 噪聲電壓：輸入端短路時(shí)，輸

4、出噪聲電壓有效值VN15mV。3 放大器的程序設(shè)計(jì)一個(gè)高保真音頻放大器的設(shè)計(jì)過(guò)程大體可按電路選型-參數(shù)計(jì)算-元器件選擇-驗(yàn)證定型的順序進(jìn)行。 3.1電路選型 3.1.1 確定電路的形式與結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)音頻放大器一般會(huì)根據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)（如頻響、失真度、信噪比、轉(zhuǎn)換速率等）、技術(shù)特色（如采用全直流、全對(duì)稱(chēng)、超線(xiàn)性等）以及性?xún)r(jià)比等要求選擇合適的電路形式與結(jié)構(gòu)。 在選擇電路時(shí)，國(guó)內(nèi)外音響界普遍推崇一種“簡(jiǎn)為佳”的說(shuō)法，即簡(jiǎn)單的就是最好的。多一個(gè)元器件就多一個(gè)失真源，因而在能滿(mǎn)足給定技術(shù)指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡量避免電路復(fù)雜化。 3.1.2 確定放大級(jí)數(shù) 一般單級(jí)放大器的放大倍數(shù)只有幾千倍，若電路中需要很大的放

5、大倍數(shù)，可采用多級(jí)放大器，這時(shí)總的增益等于各級(jí)增益的乘積。在確定放大級(jí)數(shù)時(shí)，每一級(jí)的增益不用定的太高，因?yàn)樵鲆孢^(guò)高時(shí)，放大器的穩(wěn)定性變差，容易產(chǎn)生自激。 通常還需要在放大器加入適量的負(fù)反饋，將電路的增益限制在一定的范圍，這樣既可以提高放大器的穩(wěn)定性，又可展寬工作頻率帶降低波形失真。此外，電路的總增益的設(shè)定還應(yīng)留有一定的余量。3.2 參數(shù)計(jì)算 3.2.1 確定工作點(diǎn) 晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)，是影響放大器性能的主要因素。通常前置放大器均工作在甲類(lèi)狀態(tài)，故選擇工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使放大器工作于輸出特性曲線(xiàn)的線(xiàn)性放大區(qū)，并保證在額定工作狀態(tài)的任何瞬間都不超越這一區(qū)域。 靜態(tài)工作點(diǎn)一般應(yīng)選在器件輸出特性曲線(xiàn)線(xiàn)性區(qū)相

6、對(duì)的小電流及低電壓區(qū)域，這對(duì)保護(hù)器件有利。但為了增大動(dòng)態(tài)范圍，減小失真，靜態(tài)工作點(diǎn)又不能選的過(guò)低。通常，輸入級(jí)的輸入信號(hào)較?。ê练蛭⒎?jí)），工作點(diǎn)可選的低些，這樣對(duì)提高信噪比有利；而后面的放大級(jí)，由于信號(hào)幅度比較大，工作點(diǎn)則應(yīng)取高些。此外，為保證工作點(diǎn)的穩(wěn)定，晶體管的基極偏置電阻不能選的過(guò)大。而功率放大器的工作點(diǎn)則應(yīng)根據(jù)電路的類(lèi)型來(lái)確定。 3.2.2 計(jì)算元件數(shù)值 確定了電路結(jié)構(gòu)及工作點(diǎn)，便可根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)要求，計(jì)算電路中各元件的數(shù)值和必須掌握的交直流參數(shù)，并標(biāo)注在原理圖上，作為制作和調(diào)整的依據(jù)。3.3 元器件選擇 有了合適的電路，其技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)還有賴(lài)于正確選用元器件的質(zhì)量。即使是質(zhì)量

7、可靠的同類(lèi)元器件，若品牌不同，其損耗、噪聲系數(shù)、穩(wěn)定性或失真度及失真成分也可能不同。這也是同樣的電路，采用不同品牌的元器件時(shí)會(huì)導(dǎo)致音質(zhì)方面的差異的原因所在。3.4 驗(yàn)證定型 按設(shè)計(jì)要求制作的放大器，還應(yīng)進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試及試聽(tīng)效果，驗(yàn)證其是否達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)和音質(zhì)水準(zhǔn)。若不能達(dá)標(biāo)，還應(yīng)分析其原因，有目的的反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案，使之趨于完善，直至復(fù)合技術(shù)指標(biāo)要求，方可予以定型。4 設(shè)計(jì)的基本要求和電路整體方案的確定 4.1 基本要求 音頻放大器主要用于對(duì)音頻信號(hào)（頻率范圍大約為數(shù)十赫茲數(shù)十千赫茲）進(jìn)行放大，它應(yīng)具有以下幾個(gè)方面功能： 對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行電壓放大和功率放大，能輸出大的交流功率。 具有很高的

8、輸入阻抗和很低的輸出阻抗，負(fù)載能力強(qiáng)。 非線(xiàn)性失真和頻率失真小，具有高保真的性能。 能對(duì)輸出信號(hào)中的高頻和低頻部分（高低音）分別進(jìn)行調(diào)節(jié)（增強(qiáng)或減弱），具有音調(diào)控制能力。 為了實(shí)現(xiàn)音頻放大電路的上述功能，構(gòu)成電路時(shí)可采用多種方案，如可采用分立元件組裝，也可以采用運(yùn)算放大器和部分晶體管等分立元件實(shí)現(xiàn)還可以用集成音頻功率放大器制作，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的是后兩者。 4.2 電路整體方案的確定音頻功率放大器的基本功能是把前級(jí)送來(lái)的聲頻信號(hào)不失真地加以放大，輸出足夠的功率去驅(qū)動(dòng)負(fù)載（揚(yáng)聲器）發(fā)出優(yōu)美的聲音。放大器一般包括前置放大、音調(diào)控制和功率放大三部分，前置放大以放大信號(hào)振幅為目的，因而又稱(chēng)電壓放大器；功率

9、放大的任務(wù)是放大信號(hào)功率，使其足以推動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)。 輸入級(jí)前置放大主要是把輸入的音頻信號(hào)有效的傳遞到下一級(jí)，并完成信號(hào)源的阻抗變換。為了不影響音調(diào)控制電路，要求前置輸入阻抗比較高，輸出阻抗低，本級(jí)電路選用場(chǎng)效應(yīng)管共源放大器和源級(jí)跟隨器組成。 音調(diào)控制電路完成高低音的提升和衰減，為了與音調(diào)控制電路配合，這部分還應(yīng)設(shè)置電壓放大電路。為了使電路簡(jiǎn)單，信號(hào)失真小，本電路選用反饋型音調(diào)控制電路。 輸出級(jí)功率放大 音頻放大器的組成與框圖 ，可用圖1表示。 功率放大器音調(diào)控制電路前置放大器 聲音 （節(jié)目源） 直流穩(wěn)壓電源 驅(qū)動(dòng)負(fù)載 圖1 音頻放大器的組成框圖4 高保真音頻放大器的工作原理 4.1 OCL 功

10、率放大器的原理 OCL功率放大器電路通?？煞殖桑汗β瘦敵黾?jí)、推動(dòng)級(jí)和輸入級(jí)三部分。根據(jù)給定技術(shù)指標(biāo)，選擇下圖所示電路功率輸出級(jí)是由四個(gè)三極管組成的復(fù)合管準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路，可以得到較大的輸出功率。再用一些電阻來(lái)減小復(fù)合管的穿透電流，增加電路的穩(wěn)定性。前置電路用NPN型三極管組成恒壓電路，保證功率輸出管有合適的初始電流，以克服交越失真。推動(dòng)級(jí)采用普通共射放大電路。輸入級(jí)部分由三極管組成差動(dòng)放大電路，減小電路直流漂移。 4.2 音調(diào)控制電路的原理常用的音調(diào)控制電路有三種：一種是衰減式RC音調(diào)控制電路，其調(diào)節(jié)范圍較寬，但容易產(chǎn)生失真；另一種是反饋型電路，其調(diào)節(jié)范圍小一些，但失真??；第三種是混合式音調(diào)控制

11、電路，其電路較復(fù)雜，多用于高級(jí)電子設(shè)備中。 為了使電路簡(jiǎn)單、信號(hào)失真又小，本次設(shè)計(jì)采用反饋型音調(diào)控制電路。 4.3 前置放大電路的原理前置級(jí)放大電路要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，以便不影響音調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)正常工作。為后級(jí)提供一定比的信號(hào)電壓。為此，電路選用場(chǎng)效應(yīng)管共源放大器和場(chǎng)效應(yīng)管源級(jí)跟隨器組成。電路輸入阻抗高，并引入電流串聯(lián)負(fù)反饋，提高了電路的穩(wěn)定性。通過(guò)選取適當(dāng)?shù)碾娮?，可得到滿(mǎn)意的增益。第二級(jí)源極跟隨器，可以得到較小的輸出阻抗，同時(shí)其輸入阻抗高，對(duì)前級(jí)影響很小。5 基本設(shè)計(jì)方法 5.1 各級(jí)電壓放大倍數(shù)的分配根據(jù)額定輸出功率Po和求出輸出電壓為 UO=(UO為有效值)整機(jī)中頻電壓增益為： Au

12、m= (=100mv） 前置放大（） 音調(diào)控制（ ） 功率放大（） 負(fù)載 前置級(jí)隊(duì)輸出的噪聲電壓影響最大，一般增益不宜太高，通常該選該級(jí)增益為： Aum1 =510 對(duì)音調(diào)控制電路無(wú)中頻增益要求，一般選： Aum2=1 功率輸出電壓增益則可按總增益來(lái)確定，若其中頻電壓增益為Aum3，則要求： Aum1 Aum2 Aum3 Aum3 5.2 確定電源電壓 為了保證電路安全可靠地工作，通常取最大輸出功率 Pom 比 額定輸出功率Po 大一些 Pom= (1.5 2)Po= 1.5 * 6 = 9W 最大輸出電壓可由 Pom 來(lái)計(jì)算（峰值） 所以 = 2 考慮到晶體管飽和壓降及發(fā)射極限流電阻上的壓降

13、，電源電壓 Vcc 要 大于 Uom ，一般為： UCC= （一般取電源利用效率 =0.60.8） 5.3 OCL 功率放大器的設(shè)計(jì) OCL功率放大器電路通?？煞譃椋汗β瘦敵黾?jí)、推動(dòng)級(jí)(激勵(lì)級(jí))和輸入級(jí)三部分。 5.3.1 功率放大器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 功率放大器的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)是，在晶體管安全工作前提下,所輸出的不失真功率盡可能大。因而設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意： 為了保證晶體管的安全使用,一般情況下，希望功率放大器能給出盡可能大的不失真功率，這就意味著晶體管的工作狀態(tài)已接近極限，處于危險(xiǎn)邊緣，因而設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)明確所用的晶體管的極限參數(shù)，將晶體管的工作狀態(tài)嚴(yán)格控制在安全區(qū)之內(nèi)，不允許超出極限參數(shù)范圍。晶體管的極限參

14、數(shù)有三個(gè)： a、 集電極最大允許耗散功率 能使管子發(fā)熱，故要有一個(gè)最大允許值，超過(guò)此值時(shí)，管子易燒壞。 b、 集電極最大允許電流從晶體管輸出特性曲線(xiàn)可以看出，當(dāng)集電極電流增大到一定程度時(shí)，管子的值將明顯變小。一般規(guī)定當(dāng)降為1/2或2/3時(shí)的為當(dāng)過(guò)大時(shí)，輸出波形的前半周期會(huì)出現(xiàn)平頂失真。故不能超過(guò)值。 c、 集電極的最高允許反向電壓 值主要受晶體管反向擊穿電壓的限制。當(dāng)管子的集射電壓超過(guò)此值時(shí)管子將有擊穿的危險(xiǎn)。 5.3.2 功率放大器的類(lèi)型 為了適應(yīng)各種不同的要求，人們?cè)O(shè)計(jì)出形形色色的功率放大器電路器，按其工作狀態(tài)來(lái)分，主要有下面三類(lèi)： （1）甲類(lèi)（A類(lèi)）功率放大器 甲類(lèi)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)一般

15、選在負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn)，即圖中的Q點(diǎn)，晶體管在輸入信號(hào) 的整個(gè)周期內(nèi)均有集電極電流，處于線(xiàn)性工作狀態(tài)。常見(jiàn)的單 管功率放大器都工作于甲類(lèi)，采用雙管互補(bǔ)或準(zhǔn)互補(bǔ)結(jié)構(gòu)的功率放大器，也可以工作于甲類(lèi)狀態(tài)。 （2）乙類(lèi)（B類(lèi)）功率放大器 乙類(lèi)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)選在晶體管基極電流接近于零處，即圖中的Q點(diǎn)，只有在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)有集電極電流，而在另半個(gè)周期內(nèi)截止。因此，乙類(lèi)放大器采用兩只 圖 晶體管的工作點(diǎn) 晶體管，并使它們?cè)趦蓚€(gè)半周內(nèi)輪流工作，才可輸出端獲得完整的交流信號(hào)波形。（3）甲乙類(lèi)（AB類(lèi)）功率放大器甲乙類(lèi)放大器的靜態(tài)工作狀態(tài)介于甲類(lèi)、乙類(lèi)之間，工作點(diǎn)選在臨近截止區(qū)、即圖中的Q點(diǎn)。晶體管有一定的靜

16、態(tài)電流，可基于避免純乙類(lèi)的交越失真，但仍須雙管推挽工作才能獲得正常的波形。 圖 乙類(lèi)晶體管出現(xiàn)的交越失真5.3.3 功率放大器電路形式的選擇5.3.4 功率輸出電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算 選擇集成芯片T1 選TDA2030A芯片 TDA2030A功率集成電路具有轉(zhuǎn)換速率高，失真小，輸出功率大，外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，采用5腳塑料封裝結(jié)構(gòu)。其中1腳為同相輸入端；2腳為反相輸入端；3腳為負(fù)電源；4腳為輸出端；5腳為正電源。5.3.6計(jì)算偏置電路C2：交流負(fù)反饋回路隔直電容，將2腳直流電路和地線(xiàn)隔離，防止負(fù)反饋電阻R1產(chǎn)生直流負(fù)反饋?zhàn)饔谩?5.4 音調(diào)控制電路的設(shè)計(jì) 5.4.1 電路形式及其工作原理 常用的音調(diào)控

17、制電路形式有三種：一是衰減式RC音調(diào)控制電路，其調(diào)節(jié)范圍寬，但容易失真；二是反饋式音調(diào)控制電路，其調(diào)節(jié)范圍小，但失真小；三是混合式音調(diào)控制電路，其電路復(fù)雜，用于配置較高的音響設(shè)備中。為使電路簡(jiǎn)單，失真又小，本次設(shè)計(jì)采用反饋式電路。音調(diào)控制電路的作用是控制、調(diào)節(jié)音頻功率放大器的幅頻特性，理想的控制曲線(xiàn)如圖 0所示.圖中的表示中音頻率，要求增益等于0dB；表示低音頻轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十赫茲；表示中音下線(xiàn)頻率；表示中音上限頻率；表示高音轉(zhuǎn)折頻率。 由圖可見(jiàn)，音調(diào)控制器只對(duì)低音頻與高音頻的增益進(jìn)行提升和衰減，中音頻的增益保持0dB不變。因此，音調(diào)控制器的電路可有低通濾波器與高通濾波器構(gòu)成。 下面分析該

18、電路的工作原理。其原理如圖1 圖1.負(fù)反饋式型音調(diào)控制電路Z1和Zf是由RC組成的網(wǎng)絡(luò)，放大單元為集成運(yùn)放A1。因?yàn)锳1的開(kāi)環(huán)增益高，所以： 當(dāng)信號(hào)頻率不同時(shí)，Z1和Zf的阻抗值也不同，所以Auf隨頻率值的改變而變化，假設(shè)Z1和Zf包含的RC元件不同，可以組成四種不同形式的電路，如圖2所示。在例圖（1）：若C1取值很大，只是在頻率很低時(shí)起作用。 當(dāng)信號(hào)頻率在低頻區(qū)時(shí)，f ， 因此可以得到低音提升。在圖（2）中，若C3較小，只是在高頻時(shí)起作用 當(dāng)信號(hào)工作在高頻區(qū)時(shí)，f ， 因此得到高音提升。 同理圖（3)、圖（4）可以得到高音衰減與低音衰減。 圖2.四種不同的電路形式。將四種電路形式組合起來(lái)，即

19、可得到反饋型音調(diào)控制電路，如圖3所示 圖3 反饋性音調(diào)控制電路 為了分析方便，先假設(shè)： (1) 信號(hào)工作在低頻區(qū) 因?yàn)楹苄。?支路可以視為開(kāi)路，反饋網(wǎng)絡(luò)主要由上半邊起作用。又因?yàn)锳1的開(kāi)環(huán)增益很高，放大器的輸入阻抗又比較高， (虛地），因此的影響可以忽略。 當(dāng)電位器W2滑向A點(diǎn)時(shí)，被短路，等效電路圖4所示，它和圖2中的（1）很相似，可以得到低頻提升。 圖4 低頻提升等效電路 該電路的分頻特性分析： 令: 則： 根據(jù)前面假設(shè)條件： 當(dāng)時(shí)，即信號(hào)接近中頻時(shí)， 放大倍數(shù)的分貝表示方法 綜上所述，可以畫(huà)出圖5所示的幅頻特性。在（提升量為3dB和17dB時(shí)）曲線(xiàn)變化較大，稱(chēng)和為轉(zhuǎn)折頻率。在兩轉(zhuǎn)折頻率之間

20、曲線(xiàn)斜率為-6dB倍頻程。若用折線(xiàn)（圖中虛線(xiàn)所示）近似表示此曲線(xiàn)，則和為折線(xiàn)的拐點(diǎn)。此時(shí)，低音最大提 升量為20dB。表示為： 圖5 低頻提升幅頻特性 當(dāng)電位器W2滑向B點(diǎn)時(shí)，等效電路圖6所示，它和圖2中的（4）很相似，可以得到低頻衰減。 圖 低音衰減等效電路 轉(zhuǎn)折頻率為： 最大衰減量： （2） 信號(hào)在高頻區(qū): C1和C2對(duì)高頻可視為短路。此時(shí)C3和R4支路起作用，等效電路圖 所示。為分析方便將電路中的Y型接法的R1、R2、和R3，變換成三角形接法的 圖 高頻區(qū)音調(diào)控制電路其中： 因?yàn)榍凹?jí)輸出電阻很小，輸出信號(hào)通過(guò)反饋到輸入端的信號(hào)被前級(jí)輸出電阻所旁路，所以的影響可以忽略，視為開(kāi)路。當(dāng)W1滑動(dòng)

21、至C點(diǎn)時(shí)，相當(dāng)于圖2中的（2），可以得到高音提升。等效電路圖如下 圖 高音提升等效電路 通過(guò)幅頻特性分析，可以得到高頻最大提升量為： 當(dāng)W1滑動(dòng)至D點(diǎn)時(shí)，相當(dāng)于圖2中的（2），可以得到高音衰減。等效電路圖如下 圖 高音衰減等效電路 高音最大衰減量： 高頻的轉(zhuǎn)折頻率 5.4.2 設(shè)計(jì)方法 （1） 確定轉(zhuǎn)折頻率： 因?yàn)橐阎娐返霓D(zhuǎn)折頻率和。又知和處的提升與衰減量，根據(jù)公式可求出： (2) 確定電路形式 由兩個(gè)電位器，一個(gè)運(yùn)算放大器，四個(gè)電阻，三個(gè)電容，一個(gè)電解電容組成。（3） 確定W1，W2 因?yàn)檫\(yùn)放的輸入阻抗大，所以W1和W2應(yīng)選擇大一些，可選150K的線(xiàn)性電位器。（4） 計(jì)算電路中元器件參數(shù)確

22、定電容 (5) 耦合電容C的設(shè)計(jì)因?yàn)榈皖l時(shí)，音頻電路的輸入阻抗近似為R1 5.5 前置放大電路的設(shè)計(jì) 5.5.1電路選擇 根據(jù)總機(jī)指標(biāo)要求前置級(jí)輸入阻抗應(yīng)該比較高，輸出阻抗應(yīng)當(dāng)?shù)?，以便不影響音調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)正常工作。同時(shí)要求NF盡可能小。為此，本級(jí)選用場(chǎng)效應(yīng)管共源放大器和場(chǎng)效應(yīng)管源級(jí)跟隨器組成，如圖0所示 圖 前置級(jí)電路 該電路輸入阻抗高，,并引入電流串聯(lián)負(fù)反饋，提高了電路的穩(wěn)定性。適當(dāng)選取R3，R4，可得到滿(mǎn)意的增益。第二級(jí)源級(jí)跟隨器，可以得到較小的輸出阻抗，同時(shí)其輸入阻抗高，對(duì)前級(jí)影響小。為了節(jié)省場(chǎng)效應(yīng)管，第二級(jí)也可以用晶體三極管射級(jí)跟隨器，此電路亦可滿(mǎn)足指標(biāo)要求。5.5.2 共源放大電路設(shè)計(jì)

23、(1)選擇靜態(tài)工作點(diǎn) 為了降低NF又保證足夠的動(dòng)態(tài)范圍，要求管子的參數(shù) 圖 場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性 不能太小，一般要求: （2） 求 第一級(jí)的電壓放大倍數(shù) 為了保證輸入>500K,選取 (3) 計(jì)算C1，C2 C1，C2主要影響低頻響應(yīng)，要求： 5.5.3共漏極放大電路的設(shè)計(jì)（源級(jí)跟隨器）為了得到較大的動(dòng)態(tài)范圍，一般把靜態(tài)工作點(diǎn)選在移動(dòng)特性的中點(diǎn)。 Id（mA) V 源級(jí)跟隨器傳輸特性為： 其中： 5.5.4射極跟隨器的設(shè)計(jì) 射級(jí)跟隨器的特點(diǎn)是輸入阻抗高、輸出阻抗低，在電子線(xiàn)路中的應(yīng)用極為廣泛要減小NF，并希望不產(chǎn)生非線(xiàn)性失真，工作電流ICQ應(yīng)選小一些，（但又要保證有合適的動(dòng)態(tài)范圍）一般?。篒

24、CQ=(1.52)IOmRe=(12RL)UCCUCEQUom+(23)V其中，Iom為輸出電流幅值，Uom為輸出電壓幅值。根據(jù)指標(biāo)可知Ui(輸入電壓)，前級(jí)以求出電壓放大倍數(shù)Aum1,本級(jí)輸入電壓幅值為： Ui2m=有因?yàn)樯浼?jí)跟隨器電壓傳輸系數(shù)進(jìn)似為1，本級(jí)輸出電壓：Uo2m=根據(jù)上邊給出經(jīng)驗(yàn)公式確定射級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)，?。篒CQ=2Io2mUEQ=UCC-UCEQR24=Re?。?IR=(510)IBQ (IBQ=)為提高本級(jí)輸入阻抗，IR可選小一些，但是太小又影響偏置電路的穩(wěn)定性。R25=輸出阻抗： ro=Re/5.6 電路元件參數(shù)的選擇與計(jì)算 5.6.1 OCL功率放大電路的參數(shù)計(jì)算 已知

25、： 最大不輸出功率：Pom8W負(fù)載阻抗（揚(yáng)聲器）：RL=8；失真度（主要是非線(xiàn)性失真） 3%（1）確定電源電壓根據(jù)公式 Ucc= Uom = （取=0.8）Ucc15.6V則選定電源電壓為16V。（2） 大功率管T1、T2:：BUCEO>2UCC=32VICM>IC1max2APCM>PC1max0.2Pom+UCCIO取IO = 20mA時(shí)，PCM>3.32W按以上極限參數(shù)選擇3DA30A（NPN型），并測(cè)得：=60（3）選擇T3.T4，計(jì)算 R1、R2、R3、R4、R5： UCEO>2UCC=32VICM>50mAPCM>83mW根據(jù)以上參數(shù)選T3

26、為9014（NPN型） 、T4為9015（PNP型） 測(cè)得 =60根據(jù) R1=R2=(0.050.1)RL選： R1、R2為0.5電阻（電阻絲繞制，功率>1W）ri1=rbe1 +(1+1)R2 =40.5R3=R4=5 ri1=202.5 (取R4、R3為220)R5=R3/ ri1 =40 (取R5為39)（4）計(jì)算推動(dòng)級(jí)電路： 計(jì)算偏置電路：ICQ5=3IC3max/2.5mA選取T9為3DG6A,9=60忽略T9、T3基極的分流作用，ICQ9 ICQ5 則流過(guò)T9基極偏置電阻的電流IR85 =0.21mAR9=1.23k（取R9為1.2k) R36/R8=2R9=2.4k(取R3

27、6為2.4 k電阻，R8為6.2 k的電位器) 計(jì)算R7、R8 =6.12K 要求： 1.9 k>R7>160 取 R7為1 .2k R6為 4.7 k 選擇T5管PCM>5UCCICQ5=0.4WBUCEO>2UCC=32V選擇2SA1020型管PNP型自舉電容：C1=7.96uF (取C1為33uF)（5）計(jì)算輸入級(jí)電路 取差分管工作電流：IC6=IC7=1mAIC8=2IC7=2mA計(jì)算R11、R12、R18R11=4.5k（取4.7k）R12=440 (取470)R18=700（取680）選取T6、T7、T8管要求差分管T6、T7：PCM>5PC6=5PC

28、7=5UCCIC8=80mwBUCEO>1.2UCC=19.2V選擇3DG12C型管，并使。反向電流小T8選同類(lèi)型管。（6） 計(jì)算反饋支路：?。?R15=R13=33 kR14=123.5（取120）C2=63.7uF(取63uF)C6=2.4pF（7）計(jì)算補(bǔ)償元件?。?R10=20C5=1.25uF C3=C4=100pF5.6.2 音調(diào)控制電路的計(jì)算 已知： 低音：100Hz±12dB 高音：10kHz±12dB（1）芯片的選擇放大單元選用集成運(yùn)放LM358。 （2）轉(zhuǎn)折頻率：fL2=fLx=400HzfH1=fHx=2.5kHz（3）選擇電位器W1、W2:選用線(xiàn)

29、性電位器，并使W1=W2=150 k。（4）計(jì)算各元件參數(shù) C14=0.02uF (取C14=C15=0.22uF) R23=21 k。(取R23=R24=R25=20 k) R26=8.5 k (Ra=3R25) (取R26 8.2 k) C16= (取C16為1000pF)（5）計(jì)算耦合電容在低頻時(shí)音調(diào)控制電路輸入電阻近似等于R25=20 k.C17（310） (C17為10uF)為了控制音量，輸出端通過(guò)耦合電容C7接電位器W3，經(jīng)分壓后再由C6送入OCL功率放大器。W3的數(shù)值一般根據(jù)放大單元負(fù)載能力來(lái)選擇。選W3為47K的電位器。C7取10uF（6）設(shè)計(jì)校驗(yàn)轉(zhuǎn)折頻率： fL1=fL2=

30、fH1= fH2=提升量： AuB=8.5 (18.6dB)Auc=0.118 (-18.6dB)AUT=8.32 (18.4dB)AUC=0.12 (-18.4dB)5.6.3 前置級(jí)參數(shù)計(jì)算 已知：輸入阻抗ri500k時(shí)，Vi100mV頻率響應(yīng)：f=20Hz20kHz(±3dB)（1）源級(jí)跟隨器的計(jì)算 選AR1為3DJ6型晶體管，參數(shù)為：IDSS=5mAUP=-4VgmUGS=-1.5VIDQ=IDSS(1-)21.2mAUS=-UGS=1.5VR34=1.25k （取R34為1M）（2）場(chǎng)效應(yīng)管共源放大電路的計(jì)算選取T11為晶體管3DJ6,IDSS>1mA=5mAUP&g

31、t;1V=-4Vgm>0.5mA/V=1mA/V?。?UGS=-3VUS=3VIDQ= IDSS(1-)2=0.31ARS=R30+R32=?。?UDS=US=3VUD=UDS+US=6VR28= （取UCC為10V R28 為15k）R32=R28/Aum1=1.5k (取 Aum1 為10)R30=RS-R28=8.5 k因?yàn)閞iR31,保證ri>500k,取R31為1MC20=0.08uF (取1uF)C18（取47uF）C19（取10uF）（3）計(jì)算射隨器電路（T12采用晶體三極管）選三極管3DG6A，測(cè)得 設(shè)后級(jí)輸入電阻（本級(jí)負(fù)載）RL=20K 5.7 電路指標(biāo)校核 電路

32、采用兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管時(shí) 其中：Aum2為源極限隨器傳輸系數(shù)，其值為： 采用三極管射隨器時(shí) 兩種電路形式均滿(mǎn)足指標(biāo)要求 6 電路板的調(diào)試 6.1不通電檢測(cè)檢查單路元件焊接是否正確、可靠，注意元件的位置、管子型號(hào)、管腳是否接對(duì)，電解電容極性正確無(wú)誤。用萬(wàn)用表電阻檔檢測(cè)電源 Ucc及-Ucc到輸出中點(diǎn)間的電阻值，以及對(duì)地的電阻值。其余各管在路簡(jiǎn)易測(cè)試Be、Bc、Be極間是否存在短路現(xiàn)象，無(wú)論何時(shí)都必須排除短路故障和燒保險(xiǎn)絲故障才能開(kāi)機(jī)。為確保安全，可以選用斷開(kāi)基極的檢測(cè)方法試之。 6.2通電測(cè)試界限要對(duì)直觀(guān)檢查是否燒保險(xiǎn)絲，線(xiàn)路板上的電容、晶體管是否炸裂，電阻是否燒焦。通電檢查時(shí)，可將電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)，用手

33、控制插頭與插座的接觸，測(cè)輸出中點(diǎn)電位，如接近0，則接插頭，然后手摸電路中各晶體管、電阻等是否有迅速發(fā)熱的情況。若有，先要排除故障再開(kāi)機(jī)。正常情況下，中點(diǎn)電壓為0或稍偏正或負(fù)值，用交流檔檢測(cè)輸出中點(diǎn)有電壓擺動(dòng) 6.3靜態(tài)測(cè)試（1）為保護(hù)功率管，首先負(fù)載開(kāi)路測(cè)試。接通電源，粗測(cè)各級(jí)管子靜態(tài)工作情況，逐級(jí)檢查各管UBE和UCE。若發(fā)現(xiàn)UBE=0（管子截止）或UBE0（管子飽和）均屬不正常。檢查場(chǎng)效應(yīng)管UGS和UDS是否符合設(shè)計(jì)值。首先排除故障，在逐級(jí)調(diào)整工作點(diǎn)。輸出級(jí)：輸出重中點(diǎn)電位應(yīng)為0V。若偏離0V，調(diào)節(jié)R15。注意在調(diào)整時(shí)，R15 應(yīng)由小到大，使VT5始終工作在放大區(qū)，防止R15過(guò)大燒毀VT8。前置級(jí)：調(diào)節(jié)R30，使VT11管VSI為設(shè)計(jì)數(shù)值。在調(diào)整R26 ，使VS2=。（2）輸出端接假負(fù)載（8，8W電阻），量測(cè)靜態(tài)工作情況。要求輸出端電壓為0V，電源在允許范圍內(nèi)變化，偏移電壓不應(yīng)超過(guò)100mV。若偏移過(guò)大，說(shuō)明互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)管參數(shù)相差太大，或者差分對(duì)管不對(duì)稱(chēng)。6.4動(dòng)態(tài)測(cè)試（1）測(cè)試電路需用儀器:信號(hào)發(fā)生器XFD-6型低頻信號(hào)發(fā)生