上海大學(xué)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計-高保真

--本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可--

--內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可--

--內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小--上海大學(xué)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計——高保真(總12頁)PAGE電子技術(shù)課程設(shè)計報告——高傳真音頻功率放大器魔都大學(xué)機自學(xué)院自動化系自動化專業(yè)姓名:學(xué)號:指導(dǎo)老師:2018年6月29日用途家庭、音樂中心裝置中作主放大器二、主要技術(shù)指標(biāo)1.正弦波不失真輸出功率Po＞5W(f=1kHz,RL=8，Pomax＞5W)2.電源消耗功率PE＜10W3.輸入信號幅度VS=200～400mV（f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W)4.輸入電阻Ri＞10k(f=1kHz)5.頻率響應(yīng)BW=50Hz～15kHz(RL=8，Po＞5W)三、設(shè)計步驟1．選擇電路形式功率放大器的電路有雙電源供電的OCL互補對稱功放電路，單電源供電的OTL功放電路，BTL橋式推挽電路和變壓器耦合功放電路等等。這里選用OTL電路。OTL功率放大器通常由功率輸出級、推動級和輸入級三部分組成。功率輸出級有互補對稱電路和復(fù)合管準(zhǔn)互補對稱電路，前者電路簡單易行，但由于大功率管β不大，故推動級要求有一定功率，復(fù)合管準(zhǔn)互補對稱電路的優(yōu)點是大功率管可用同一型號，復(fù)合后β較大，推動級只要小功率管就可以了，但復(fù)合管飽和壓降增大故電源電壓要相應(yīng)高一些，晶體管數(shù)目要多一些。推動級通常是甲類放大，其工作電流大于功率管基極推動電流，故有一定電流要求。由于推動極電壓幅度與輸出級相同，通常采用自舉電路達到，一般推動級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，改進電路的各項指標(biāo)。本次設(shè)計采用較簡單的互補對稱OTL電路，電路中的二極管是為消除交越失真而設(shè)。推動級的偏置由功放級引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋形式進行，起穩(wěn)定工作點的作用，整體交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋改善放大器各項指標(biāo)。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，改進電路的各項指標(biāo)。電路中的R11是穩(wěn)定功放管靜態(tài)電流用的;推動級的偏置由功放級引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋，起穩(wěn)定工作點的作用;整體交流電壓負(fù)反饋改善放大器各項指標(biāo)。特點：較典型的OTL電路，局部反饋穩(wěn)定了工作點，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)。圖1總設(shè)計圖2.設(shè)計計算電源電壓確定V功率級設(shè)計功放管參數(shù)：IV??????=???0=?5=1??經(jīng)查，BD137（、60V、）、BD136（、60V、）能滿足上述要求。功率管所需推動電流：I耦合電容C6:C6=3~512πfL穩(wěn)定電阻：過大則功率損失太大，過小溫度穩(wěn)定性不良，通常取~1Ω。推動級設(shè)計I取IVP為了消除交越失真，這里選用二極管1N4002.R一般有R10>R9?C5=3~51I典型電路中R7+W1，R8支路電流應(yīng)不小于（3~5）IR選擇R7R7IRbe2=其中，Rbe3為大功率管的輸入電阻，由于乙類放大Ie是變化的，難以準(zhǔn)確計算，以??????/2為??RL2'=170||+(1+50)×8||AVb2II由于IR7M?II輸入級設(shè)計由于推動級需要的交流推動信號，故輸入級靜態(tài)電流需大于，取IC1=0.4mA,推動級所需電壓信號只有，故輸入級電壓的配置可以比較隨意，取R3、R4為2kΩ,R6為1kΩ，各壓降分別為8V，8VCE=22-20=2V,取TI取IR2則R2=4mA×2K+0.7V0.16R1=20V-8.7V0.16mA耦合電容選取C2=10μF/10V負(fù)反饋設(shè)計取R5=8Ω,不宜太大以免降低總開環(huán)倍數(shù)。由Po>6W,即VAvf=解得R取R12≈100電路指標(biāo)驗算不失真功率????設(shè)Q1、Q2的V??????等大約要損失電源電壓2V，則實際輸出幅度V????＝9V電源消耗功率????靈敏度（可計算閉環(huán)增益??????）Avf=RAVi=PORLAvf=輸入電阻????R??=R1∥R2∥{[??????1+(1+??1)R5](1+????0????)=62k∥51k∥{[850+101x10]x16}=28K>10K符合指標(biāo)要求。靜態(tài)調(diào)試圖2如圖2所示，輸出級中點電壓V動態(tài)調(diào)試輸出功率Po在f=1kHz，RL=8Ω,輸出波形基本不失真時，測出輸出電壓值VO有效值必須大于，計算出輸出功率大于5W。在f=1KHz、R??=8??，輸出波形即將失真時，波形如下圖3所示：VP圖3（幅值大的為輸出）靈敏度測試在f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W時，測出VS的值，必須控制在200～400mV之間。將信號略減小使輸出保持約（實際）伏，測得輸入電壓的值220mV在200～400mV之間，仿真結(jié)果如圖4所示。 圖4當(dāng)輸出電壓為時，此時Vs為>200mV,符合條件。電源消耗功率用電流表測量電源電流，計算電源消耗的功率，如下圖5。圖5由圖5可知：電流I=，電源功率P=UI=22V×=<10W，滿足題意。輸入阻抗R在放大器輸入端串一只10k電阻R1，保持輸出5W功率（即輸出電壓），分別測出R1前端電壓值V1和后端電壓值V2，由Ri圖6圖7 由圖6得，V1≈221.8mV,Ri=V符合條件頻率響應(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)其下降到原來的倍時，或輸出波形產(chǎn)生明顯失真，記下放大器的上、下限頻率值。為了測出上限頻率，將Q4的Zero-biasB-Cjunctioncapacitance(CJC)參數(shù)，把原來的0改為pF級的電容值（如9e－12）。這里我采取-3dB測量。測試結(jié)果如下圖：圖8最高分貝圖9圖10 由圖9得下限頻率fL=10.781Hz，由圖10符合要求 四、小結(jié)及感想這次課程設(shè)計對于我是一個不小的挑戰(zhàn)。在這次設(shè)計中也讓我認(rèn)識到了自己的很多問題，如在學(xué)習(xí)時太偏重于理論，到了實際應(yīng)用時才發(fā)現(xiàn)自己對于電路設(shè)計的經(jīng)驗過于不足。我在設(shè)計的過程中遇到了以下一些困難：首先最重要的困難是不了解三極管的選用。 平時學(xué)習(xí)中我們用的都是理想三極管，而到了設(shè)計時就要考慮三極管的參數(shù)，否則很容易出現(xiàn)三極管被擊穿的現(xiàn)象。在經(jīng)歷多次失敗后，最終我在網(wǎng)上搜索到了常用的音頻放大器三極管型號，從中選擇了BD136與BD137，符合本次設(shè)計要求。其次是不了解電阻的選用。在設(shè)計計算時，有好幾個電阻按照我計算的值仿真出來達不到設(shè)計要求，我只能在網(wǎng)上查閱資料，不斷調(diào)整各個電阻的值，使電路在輸出波形無明顯失真的情況下達到設(shè)計要求。這也讓我明白好多時候計算出的值和實際是不同的，要根據(jù)經(jīng)驗對許多元件的值進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。最后是搭建電路，調(diào)試時不夠細心。在一開始調(diào)試時，我發(fā)現(xiàn)我的電路靜態(tài)指標(biāo)和輸出功率總是達不到設(shè)計要求并且相差很多，各種元件進行調(diào)整后仍舊不