OCL音頻功率放大器

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：OCL音頻功率放大器院 系：專 業(yè)：班 級(jí)：姓 名：同組人員：學(xué) 號(hào)：110706118二0一三年 六月 三十日 目錄首頁(yè)1目錄2一、設(shè)計(jì)目的3二、技術(shù)指標(biāo)3三、元器件清單3四、電路框圖4五、單元電路的設(shè)計(jì)4<1>總體方案設(shè)計(jì)4<2>單元電路的選擇與設(shè)計(jì)5<3>總電路圖及工作原理6<4>問(wèn)題及解決8六、心得體會(huì)8七、參考文獻(xiàn)9一、設(shè)計(jì)目的1、學(xué)習(xí)音頻功率放大器的設(shè)計(jì)方法2、了解集成功率放大器內(nèi)部電路工作原理3、根據(jù)設(shè)計(jì)要求,完成對(duì)音頻功率放大器的設(shè)計(jì),進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模擬電子技術(shù)的了解4、采用集成運(yùn)放與晶體管原件

2、設(shè)計(jì)OCL功率放大器5、培養(yǎng)實(shí)踐技能,提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力二、技術(shù)指標(biāo)1、最大不失真輸出功率： POM>= 10W2、負(fù)載阻抗（揚(yáng)聲器）：RL = 83、頻率響應(yīng)：fL =100Hz ，fH = 15KHz4、輸入電壓：<= 100 mV5、失真度：<= 5%三、元器件清單OCL音頻功率放大器元件明細(xì)表元件大小數(shù)量(單位:個(gè))運(yùn)算放大器CF7411二極管2CP102三極管3DG613DD0113CG2113DD11電阻1230124041K27K247K210K18K1電容0.1F110F2四、電路框圖五、單元電路的設(shè)計(jì)<1>總體方案設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)思路功率放

3、大器的作用是給負(fù)載Rl提供一定的輸出功率，當(dāng)RI一定時(shí)，希望輸出功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真盡可能小，且效率盡可能高。由于OCL電路采用直接耦合方式，為了保證工作穩(wěn)定，必須采用有效措施抑制零點(diǎn)漂移，為了獲得足夠大的輸出功率驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，故需要有足夠高的電壓放大倍數(shù)。因此，性能良好的OCL功率放大器應(yīng)由輸入級(jí)，推動(dòng)級(jí)和輸出機(jī)等部分組成。2、OCL功放各級(jí)的作用和電路結(jié)構(gòu)特征輸入級(jí)：主要作用是抑制零點(diǎn)漂移，保證電路工作穩(wěn)定，同時(shí) 對(duì)前級(jí)（音調(diào)控制級(jí)）送來(lái)的信號(hào)作用低失真，低噪聲放大。為此，采用帶恒流源的，由復(fù)合管組成的差動(dòng)放大電路，且設(shè)置的靜態(tài)偏置電流較小。推動(dòng)級(jí)作用是獲得足夠高的電壓放大倍

4、數(shù)，以及為輸出級(jí)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，為此，可采帶集電極有源負(fù)載的共射放大電路，其靜態(tài)偏置電流比輸入級(jí)要大。輸出級(jí)的作用是給負(fù)載提供足夠大的輸出信號(hào)功率，可采用有復(fù)合管構(gòu)成的甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放或準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。此外，還應(yīng)考慮為穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)須設(shè)置交流負(fù)反饋電路，為穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)和改善電路性能須設(shè)置交流負(fù)反饋電路，以及過(guò)流保護(hù)電路等。電路設(shè)計(jì)時(shí)各級(jí)應(yīng)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在組裝完畢后須進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試，在波形不失真的情況下，使輸出功率最大。動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，要注意消振和接好保險(xiǎn)絲，以防損壞元器件。<2>單元電路的選擇與設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)方案利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用將電

5、源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號(hào)變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號(hào)電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的倍，是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號(hào)注入基極，則集電極流過(guò)的電流會(huì)等于基極電流的倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來(lái)，就得到了電流(或電壓)是原先的倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過(guò)不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。2、確定工作電壓為了達(dá)到輸出功率10W的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)使電路安全可靠地工作，電路的最大輸出功率P應(yīng)比設(shè)計(jì)指標(biāo)大些，一般取P（1.52）P。即本設(shè)計(jì)中電路的最大輸出功率應(yīng)按68W來(lái)考慮。 由于是 P=U因此，最大輸出電壓為 U=考慮到

6、輸出功率管V2，V4的飽和壓降和發(fā)射極電阻R10，R11的壓降，電源電壓常取 V=（1.21.5）U3、功率輸出級(jí)的設(shè)計(jì) 輸出功率管的選擇輸出功率管V4，V6為同類型的NPN型大功率管，其承受的最大反向電壓U2V，每個(gè)管的最大集電極電流為IV/R14+R，每個(gè)管的最大集電極功耗為P0.2P。復(fù)合管的選擇 V1,V3分別與V2,V4組成復(fù)合管,它們承受的最大電壓均為2 V,考慮到R7,R8的分流作用和晶體管的損耗,在估算V1,V3的集電極最大電流和最大管耗時(shí),可近似為 I= I(1.11.5) P=P(1.11.5)電阻R6-R11的估算 R7,R8用來(lái)減小復(fù)合管的穿透電流,其值太小會(huì)影響復(fù)合管

7、的穩(wěn)定性,太 大又會(huì)影響輸出功率,一般取R7=R8=(5-10)Ri2。Ri2為V2管輸入端的等效輸入電阻，其大小為Ri2=r+（1+）R10（大功率管的 r約為10歐）輸出管V2，V4的發(fā)射極電阻R10，R11用于獲得電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，使電路工作更加穩(wěn)定，一般取R10=R11=（0.050.1）R。 由于V1，V3管的類型不同，接法也不一樣，因此兩管的輸入阻抗不一樣，會(huì)使加到V1，V3的基極輸入端的信號(hào)不對(duì)稱。為此，加R6，R9作為平衡電阻，使兩管的輸入電阻相等。 確定偏置電路為了克服交越失真，二極管V8，V9和R7，R8共同組成輸出級(jí)的偏置電路，以使輸出級(jí)工作于甲乙類狀態(tài)。其中V8，V9選擇

8、與復(fù)合管V4，V5相同材料的硅二極管，可獲得較好的的溫度補(bǔ)償作用。<3>總電路圖及其工作原理工作原理：1用差分放大輸入級(jí)抑制零漂，如前所述，為了使R在靜態(tài)時(shí)沒(méi)有直流電流通過(guò)，即A點(diǎn)的靜態(tài)直流電位為零，所以采用正，負(fù)對(duì)稱的兩個(gè)小電源（+V，-V）。但是溫度的變化又會(huì)引起零漂，所以應(yīng)采用差分放大器作為輸入級(jí)，用它來(lái)抑制A點(diǎn)電位因受溫度等因素影響而產(chǎn)生的零漂。2其他元器件的作用。V3管為激勵(lì)級(jí)，它把V1管輸出信號(hào)再進(jìn)行一次放大后去推動(dòng)功率輸出級(jí)的功放管工作，故該級(jí)又稱為推動(dòng)級(jí)。C5是高頻負(fù)反饋電容，防止V3高頻自激。3R7，V8，V9為功放管提供靜態(tài)偏置，防止交越失真，把V4，V5基極直

9、流電信分開(kāi)，并利用V8，V9補(bǔ)償功放管的溫度特性，以穩(wěn)定功放管的基極偏流。4R5，C3，R6組成電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。C3對(duì)低頻信號(hào)短路，分壓比R6/（R5+R6）為反饋系數(shù)，R6越大，反饋量越大，反饋越強(qiáng)。分壓比適當(dāng)則既可減小信號(hào)非線性失真，又不致造成放大器增益下降太多。5R16，C6稱中和電路，防止由于感性負(fù)載而引起高頻自激。6R4，C2是差動(dòng)放大器的電源濾波電路。7C4稱自舉電容，用來(lái)提高功率輸出級(jí)的增益。由圖可知，當(dāng)輸入信號(hào)U1為正半周時(shí)，經(jīng)V1，V2和V3次放大并反相，u也為正半周，則V4，V6復(fù)合管導(dǎo)通，信號(hào)放大后經(jīng)R14，R，地，+V返回V4，V6形成回路，在負(fù)載R上有放大了的正半

10、周電流i1通過(guò)，其方向如圖中的實(shí)線所示。同理可知負(fù)半周上的i2通過(guò)，如圖中虛線所示。這樣輪流推挽工作，在R上就獲得功率放大后的完整信號(hào)。<4>問(wèn)題及解決在這次實(shí)驗(yàn)中，由于不知道電路的真確性，我學(xué)習(xí)了proteus仿真軟件，并在軟件中連接了電路圖并仿真成功，但實(shí)際焊好電路板在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的到的結(jié)果跟仿真是有區(qū)別的，這樣我明白了要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)樵趯?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。 最終經(jīng)過(guò)調(diào)試滑動(dòng)電阻，最終還是得到了想要的結(jié)果。六、心得體會(huì)課設(shè)

11、的過(guò)程是艱辛的，但是收獲是巨大的。首先，我們?cè)僖淮蔚募由铎柟塘藢?duì)已有的知識(shí)的理解及認(rèn)識(shí)；其次，我們第一次將課本知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際設(shè)計(jì)，使得所學(xué)知識(shí)在更深的層次上得到了加深。再次，因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)的確在某些方面存有一定難度，這對(duì)我們來(lái)講都是一種鍛煉，培養(yǎng)了我們自學(xué)、查閱搜集資料和焊接的能力，特別是我的焊接能力有了很大的提升，雖說(shuō)我之前學(xué)過(guò)焊接電路板，但都是跟著老師的指導(dǎo)跟規(guī)定的路線焊接的，但這一次是需要自己對(duì)元器件進(jìn)行整體布局，以免在元器件焊接上去后才發(fā)現(xiàn)分布不合理，而元器件用焊錫焊接時(shí)的分布最好與原理圖先對(duì)應(yīng)，這樣可以減少導(dǎo)線的交叉并且可以直接用焊錫代替導(dǎo)線進(jìn)行連接，這樣做可以防止導(dǎo)線斷掉的情況，也可以使作品更美觀，通過(guò)這一次的焊接電路板，我的焊接能力已經(jīng)有了明顯的提高；再有，計(jì)算操作過(guò)程中，我們?cè)?jīng)面臨過(guò)失敗、品味過(guò)茫然，