OCL音频功率放大器.doc
-作者xxxx-日期xxxxOCL音频功率放大器【精品文档】模拟电子技术基础课程设计报告设计题目：OCL音频功率放大器院 系：专 业：班 级：姓 名：同组人员：学 号：110706118二0一三年 六月 三十日 目录首页1目录2一、设计目的3二、技术指标3三、元器件清单3四、电路框图4五、单元电路的设计4<1>总体方案设计4<2>单元电路的选择与设计5<3>总电路图及工作原理6<4>问题及解决8六、心得体会8七、参考文献9一、设计目的1、学习音频功率放大器的设计方法2、了解集成功率放大器内部电路工作原理3、根据设计要求,完成对音频功率放大器的设计,进一步加强对模拟电子技术的了解4、采用集成运放与晶体管原件设计OCL功率放大器5、培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力二、技术指标1、最大不失真输出功率： POM>= 10W2、负载阻抗（扬声器）：RL = 83、频率响应：fL =100Hz ，fH = 15KHz4、输入电压：<= 100 mV5、失真度：<= 5%三、元器件清单OCL音频功率放大器元件明细表元件大小数量(单位:个)运算放大器CF7411二极管2CP102三极管3DG613DD0113CG2113DD11电阻1230124041K27K247K210K18K1电容F110F2四、电路框图五、单元电路的设计<1>总体方案设计1、设计思路功率放大器的作用是给负载Rl提供一定的输出功率，当RI一定时，希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电路采用直接耦合方式，为了保证工作稳定，必须采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征输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时 对前级（音调控制级）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，且设置的静态偏置电流较小。推动级作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可采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提供足够大的输出信号功率，可采用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，还应考虑为稳定静态工作点须设置交流负反馈电路，为稳定电压放大倍数和改善电路性能须设置交流负反馈电路，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，在波形不失真的情况下，使输出功率最大。动态测试时，要注意消振和接好保险丝，以防损坏元器件。<2>单元电路的选择与设计1、设计方案利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则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。2、确定工作电压为了达到输出功率10W的设计要求，同时使电路安全可靠地工作，电路的最大输出功率P应比设计指标大些，一般取P（1.52）P。即本设计中电路的最大输出功率应按68W来考虑。 由于是 P=U因此，最大输出电压为 U=考虑到输出功率管V2，V4的饱和压降和发射极电阻R10，R11的压降，电源电压常取 V1.5）U3、功率输出级的设计 输出功率管的选择输出功率管V4，V6为同类型的NPN型大功率管，其承受的最大反向电压U2V，每个管的最大集电极电流为IV/R14+R，每个管的最大集电极功耗为P。复合管的选择 V1,V3分别与V2,V4组成复合管,它们承受的最大电压均为2 V,考虑到R7,R8的分流作用和晶体管的损耗,在估算V1,V3的集电极最大电流和最大管耗时,可近似为 I= I1.5) P=P1.5)电阻R6-R11的估算 R7,R8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=(5-10)Ri2。Ri2为V2管输入端的等效输入电阻，其大小为Ri2=r+（1+）R10（大功率管的 r约为10欧）输出管V2，V4的发射极电阻R10，R11用于获得电流负反馈作用，使电路工作更加稳定，一般取R10=R110.1）R。 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作为平衡电阻，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选择与复合管V4，V5相同材料的硅二极管，可获得较好的的温度补偿作用。<3>总电路图及其工作原理工作原理：1用差分放大输入级抑制零漂，如前所述，为了使R在静态时没有直流电流通过，即A点的静态直流电位为零，所以采用正，负对称的两个小电源（+V，-V）。但是温度的变化又会引起零漂，所以应采用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管为激励级，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为功放管提供静态偏置，防止交越失真，把V4，V5基极直流电信分开，并利用V8，V9补偿功放管的温度特性，以稳定功放管的基极偏流。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。分压比适当则既可减小信号非线性失真，又不致造成放大器增益下降太多。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次放大并反相，u也为正半周，则V4，V6复合管导通，信号放大后经R14，R，地，+V返回V4，V6形成回路，在负载R上有放大了的正半周电流i1通过，其方向如图中的实线所示。同理可知负半周上的i2通过，如图中虚线所示。这样轮流推挽工作，在R上就获得功率放大后的完整信号。<4>问题及解决在这次实验中，由于不知道电路的真确性，我学习了proteus仿真软件，并在软件中连接了电路图并仿真成功，但实际焊好电路板在实验室调试的过程中发现的到的结果跟仿真是有区别的，这样我明白了要设计一个电路总要先用仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为在实际接线中有着各种各样的条件制约。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。 最终经过调试滑动电阻，最终还是得到了想要的结果。六、心得体会课设的过程是艰辛的，但是收获是巨大的。首先，我们再一次的加深巩固了对已有的知识的理解及认识；其次，我们第一次将课本知识运用到了实际设计，使得所学知识在更深的层次上得到了加深。再次，因为这次课程设计的确在某些方面存有一定难度，这对我们来讲都是一种锻炼，培养了我们自学、查阅搜集资料和焊接的能力，特别是我的焊接能力有了很大的提升，虽说我之前学过焊接电路板，但都是跟着老师的指导跟规定的路线焊接的，但这一次是需要自己对元器件进行整体布局，以免在元器件焊接上去后才发现分布不合理，而元器件用焊锡焊接时的分布最好与原理图先对应，这样可以减少导线的交叉并且可以直接用焊锡代替导线进行连接，这样做可以防止导线断掉的情况，也可以使作品更美观，通过这一次的焊接电路板，我的焊接能力已经有了明显的提高；再有，计算操作过程中，我们曾经面临过失败、品味过茫然，但是最终我们还是坚持下来了，这就是我们意志、耐力和新年上的胜利，在今后的日子里，它必将成为我们的宝贵财富。由于我们现在的水平还是十分有限，不能设计出非常理想的音频功率放大器，但是，只要我们肯努力学习，一步一个脚印，以后必定能设计出符合理想的功率放大器，这也是我们走向未来的一步。七、参考文献模拟电子技术基础（第四版）童诗白 华成英 主编高等教育出版社 【精品文档】
