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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 一、课程设计任务及要求1、设计目的学习音频功率放大器的设计方法明白集成功率放大器内部电路工作原理依据设计要求 , 完成对音频功率放大器的设计 电子技术的明白, 进一步加强对模拟采纳集成运放与晶体管原件设计 OCL功率放大器 培育实践技能 , 提高分析和解决实际问题的才能 2、设计指标 频率响应 :20Hzf 20KHz 输出功率 :P o 4w 负载电阻 :RL=8非线性失真尽量小 输入信号 :Ui v 3、设计要求 画出电路原理图 元器件及参数挑选 电路的仿真与调试 分析设计要求,明确性能指标；查阅资料、设计方案分析比照；1 名师归纳总结 -
2、 - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4、制作要求论证并确定合理的总体设计方案,绘制结构框图；5、OCL功率放大器各单元详细电路设计；总体方案分解成假设干子系统或单元电路,逐个设计,运算电路元件参数；分析工作性能；6、完成整体电路设计及论证；7、编写设计报告写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会；二、总体方案设计 1、设计思路功率放大器的作用是给负载Rl 供应肯定的输出功率,当RI 肯定时,期望输出功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能小,且 效率尽可能高；由于 OCL 电路采纳直接耦合方式,为了保证工作稳固,必需采
3、 用有效措施抑制零点漂移,为了获得足够大的输出功率驱动负载工 作,故需要有足够高的电压放大倍数；因此,性能良好的 OCL 功 率放大器应由输入级,推动级和输出机等部分组成；2、OCL功放各级的作用和电路结构特点 输入级：主要作用是抑制零点漂移,保证电路工作稳固,同时 对 前级音调掌握级送来的信号作用低失真,低噪声放大；为此,采用带恒流源的, 由复合管组成的差动放大电路,2 且设置的静态偏置电名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 流较小；推动级作用是获得足够高的电压放大倍数,以及为输出级供应足够大的驱动电流, 为此,可采
4、带集电极有源负载的共射放大电路,其静态偏置电流比输入级要大；输出级的作用是给负载供应足够大的输出信号功率,可采纳有复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路；此外,仍应考虑为稳固静态工作点须设置沟通负反馈电路,为稳定电压放大倍数和改善电路性能须设置沟通负反馈电路,以及过流保护电路等；电路设计时各级应设置合适的静态工作点,在组装完毕后须进行静态和动态测试,在波形不失真的情形下,使输出功率最大；动态测试时,要留意消振和接好保险丝,以防损坏元器件；三、单元电路的挑选与设计1、设计方案利用三极管的电流掌握作用或场效应管的电压掌握作用将电源的功率转换为依据输入信号变化的电流；由于声音是不同振幅和不同
5、频率的波,即沟通信号电流, 三极管的集电极电流永久是基极电流的 倍, 是三极管的沟通放大倍数, 应用这一点, 假设将小信号注入 基极,就集电极流过的电流会等于基极电流的 倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流 或电压 是原先的 倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用；经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大；3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、确定工作电压为了到达输出功率10W的设计要求,同时使电路安全牢靠地工作,电路的最大输出功率 Pom 应比设计指标大些,一般取 P om 1.5 2Po ；
6、即本设计中电路的最大输出功率应按 68W来考虑；由于是P OM =1RLU2OM2因此,最大输出电压为考虑到输出功率管U OM=2 P OMR LR10,R11的压V2,V4 的饱和压降和发射极电阻降,电源电压常取V CC1.5U OM3、功率输出级的设计输出功率管的挑选输出功率管 V4,V6为同类型的 NPN型大功率管, 其承担的最大反向电压 UCEmax2VCC ,每个管的最大集电极电流为ICMmaxVCC / R14+RL ,每个管的最大集电极功耗为PCmax OM ；复合管的挑选 V1,V3分别与 V2,V4 组成复合管 , 它们承担的最大电压均为2 VCC , 考虑到 R7,R8的分
7、流作用和晶体管的损耗 极最大电流和最大管耗时 , 可近似为4 , 在估算 V1,V3的集电名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - ICmax= ICmax1.5ICmax2PCmax=PCmax1.5P Cmax2电阻 R6-R11的估算 R 7,R 8用来减小复合管的穿透电流 , 其值太小会影响复合管的稳定性, 太 大又会影响输出功率 , 一般取 R7=R8=5-10R i2；Ri2 为 V2管输入端的等效输入电阻,其大小为 Ri2 =r be 2 +1+ R10大功率管的 r 约为 10 欧输出管 V2,V4的发射极
8、电阻 R10,R11用于获得电流负反馈作用,使电路工作更加稳固,一般取R10=R110.1 RL ；由于 V1,V3 管的类型不同,接法也不一样,因此两管的输入阻抗不一样,会使加到V1,V3 的基极输入端的信号不对称；为此,加R6,R9作为平稳电阻,使两管的输入电阻相等； 确定偏置电路为了克服交越失真,二极管V8,V9 和 R7,R8 共同组成输出级的偏置电路,以使输出级工作于甲乙类状态；其中 V8,V9 挑选与复合管V4,V5相同材料的硅二极管,可获得较好的的温度补偿作用；方案设计电路图5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - -
9、- - - 集成运放放大器与晶体管组成的功率放大器图一各单元电路设计、参数运算和元器件挑选：元器件清单：电阻： ; R3=47K ; ; R8=1K 电位器 ： R9=10 K； R10=22 R11=220 ; R12=22 ; R13=220 ; R16=8 ; 电容：C1=C2=10 F; 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - F C4=C5=220 F; 四、总电路图及其工作原理7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工作原理：1
10、用差分放大输入级抑制零漂,如前所述,为了使 RL 在静态时 没有直流电流通过, 即 A点的静态直流电位为零, 所以采纳正, 负对 称的两个小电源 +VCC ,-V CC ；但是温度的变化又会引起零漂,所 以应采纳差分放大器作为输入级, 用它来抑制 A点电位因受温度等因 素影响而产生的零漂；2其他元器件的作用； V3 管为鼓励级,它把V1 管输出信号再进行一次放大后去推动功率输出级的功放管工作,故该级又称为推动 级；C5是高频负反馈电容,防止 V3 高频自激；3R7,V8,V9为功放管供应静态偏置,防止交越失真,把 V4,V5基极直流电信分开,并利用 放管的基极偏流；V8,V9 补偿功放管的温度
11、特性,以稳固功4R5,C3,R6组成电压串联负反馈电路；C3 对低频信号短路,分压比 R6/ R5+R6为反馈系数, R6越大,反馈量越大,反馈越强；分压比适当就既可减小信号非线性失真,多；又不致造成放大器增益下降太5R16,C6称中和电路,防止由于感性负载而引起高频自激；6R4,C2 是差动放大器的电源滤波电路；7C4 称自举电容,用来提高功率输出级的增益；由图可知,当输入信号 U1为正半周时,经 V1,V2 和 V3 次放大并 R14,RL ,反相,u c也为正半周,就 V4,V6 复合管导通,信号放大后经地,+VCC 返回 V4,V6 形成回路,在负载8 RL 上有放大了的正半周电流名师
12、归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - i 1 通过,其方向如图中的实线所示； 同理可知负半周上的 i 2通过,如图中虚线所示；这样轮番推挽工作,在 整信号；RL 上就获得功率放大后的完五、功率放大器元件明细表运元件器大小数量 单位:个 算放大CF741 1 二极管2CP10 2 三极管3DG6 1 3DD01 1 3CG21 1 电阻3DD1 1 12 301 2404 1K2 7K2 电容47K2 10K1 8K1 F 1 10 F 2 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 -
13、 - - - - - - - - 六、总结课设的过程是艰辛的, 但是收成是庞大的； 第一,我们再一次的加深稳固了对已有的学问的懂得及熟悉；其次,我们第一次将课本知识运用到了实际设计, 使得所学学问在更深的层次上得到了加深；再次,由于这次课程设计的确在某些方面存有肯定难度,这对我们来讲都是一种锤炼,培育了我们自学、查阅搜集资料的才能；再有,运算操作过程中, 我们曾经面临过失败、 品尝过茫然, 但是最终我们仍是坚持下来了, 这就是我们意志、 耐力和新年上的成功, 在今后的日子里,它必将成为我们的宝贵财宝；参考文献：1. 电子设计技术陆 坤 张义中2. 现代音响技术设计张飞碧 项 钰3. 集成电路应用 800例陈永莆4. 新型集成电路及其应用实例何希才科技出版社5. 模拟电路技术张英全 刘芸 樊爱华机械工业出版社6. 模拟电子技术基础 第三版童诗白华成英主编10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高等训练出版社11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 系教研室主任签字：指导老师签字：2022年 6 月 17 日12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页