音频功率放大电路报告

中南大学 课 程 设 计 题 目 音频功率放大电路 学 院 计算机科学学院 专 业   班 级   姓 名   指导教师       2010 年 06 月 21 日             电 子 技 术 课 程 设 计 任 务 书 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 题目： 音频功率放大电路                                学生姓名： 专业班级： 学号：        指导教师签名：                          年      月      日 一、设计条件 1．可选元件（或自备元件）： 功率BJT或MOS管：        若干 运放：                    若干 电阻、电容、电位器：        若干 2．可用仪器：万用表，示波器，毫伏表，信号发生器，直流稳压源 二、设计任务及 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 1．设计任务 根据技术要求和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。完成对音频功率放大器的设计、装配与调试。 2．设计要求 （1）输出功率：    10W / 8Ω； 频率响应：    20Hz ~ 20 kHz； 效率：        > 60﹪； 失真小 （2）选择电路 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数，选择元件，画出总体电路原理图，阐述基本原理。（用Proteus或MultiSim软件完成仿真） （3）安装调试并按规定格式写出课程设计 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 书。 三、时间安排 1．第10周：布置设计任务，讲解设计要求、实施 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 、设计报告等要求。完成选题。 2．第10 ~ 14周：完成资料查阅、设计、仿真。 3．第15 ~ 16周：制作与调试，完成课程设计报告撰写。 4．第16 ~ 17周：提交课程设计报告，课程设计验收，答辩。 目  录 第一章 OCL功率放大器设计方案论证 1.1 OCL功率放大器的应用意义    1 1.2 OCL功率放大器设计的要求及参数    1 1.3 设计方案论证    1 1.4 总体设计方案框图及分析    2 第二章 OCL功率放大器各单元电路设计 2.1 前置放大级设计    2 2.2 功率放大器设计    3 第三章 OCL功率放大器整体电路设计及仿真 3.1  整体电路图及工作原理    5 3.2  EWB软件简介    5 3.3  仿真电路图    6 3.4  波形图    .6 第四章  实物制作及调试 4.1  实物制作过程    7 4.2  实物图    8 4.3  实物调试    9 实验总结    9 参考文献    10 附录    11 第一章 OCL功率放大器设计方案论证 1.1 OCL功率放大器的应用意义 OCL(Output Capacitorless无输出电容器)电路是采用正负两组对称电源供电,没有输出电容器的直接耦合的单端推挽电路,负载接在两只输出管中点和电源中点. OCL功率放大器是在OTL功率放大器的基础上发展起来的一种全频带直接耦合低功率放大器，它在高保真扩音系统中得到了广泛应用。 1.2 OCL功率放大器设计的要求及参数 本次课程设计需要采用全部或部分分立元件设计此OCL音频功率放大器。并设计出此功率放大器所需的直流稳压电源。 一、设计目的 1、学习功率放大器的设计方法； 2、掌握静态工作点、电压放大倍数和输入电阻、输出电阻的设置方法； 3、学会由功率放大器的设计指标计算电路元件参数； 二、设计参数如下所示： 1. 输出功率：    10W / 8Ω 2. 频率响应：    20Hz ~ 20 kHz； 3. 效率：        > 60﹪； 4. 失真小。 三、设计提示 1、设计方案提示 性能良好的OCL功率放大器通常由输入级、推动级和输出级等部分组成。 A、输入级：主要作用是抑制零漂，保证电路工作稳定，同时对前级（音调控制级）送来的信号低失真、低噪声放大，为此，可采用带恒流源的差动放大电路，且设置的静态电流较小。 B、推动级：主要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，可采用共射放大电路，其静态偏流比输入级要大。 C、输出级：主要作用是给负载提供足够大的输出信号功率，可采用由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直流负反馈电路，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调试，在波形不失真的情况下，使输出功率最大，动态调试时，要注意消振和接好保险丝，以防损坏元件。 1.3 设计方案论证 根据本课题要求，我们所设计的低功率放大器应由以下几部分组成：前置放大及功率放大。以下逐一加以设计及论证。 1.3.1前置放大部分 前置放大电路采用低噪声双运放，分别以相同放大的方式，作为左右通道的信号放大。 1.3.2功率放大部分 功率放大电路由三部分组成：输入级、推动级和输出级。输入级由有两个三极管组成差分放大电路，推动级由一个三极管组成，输出级由两个三极管对称构成。两输出管分别由正、负两组电源供电，扬声器直接接在两输出管的输出端与地之间，同时应使本功放工作在甲乙 类状态。 1.4 总体设计方案框图及分析 总体设计方案框架图： 输 出 -12V +12V +12V +12V 分析：输入信号通过前置放大电路进行初步放大，再经过功率放大器进行进一步的放大。最后通过输出端输出，即得到所需。 第二章  OCL功率放大器各单元电路设计 2.1  前置放大级设计 前端放大功能是完成小信号的电压放大任务、提高信噪比，其失真度和噪声对系统的影响最大，是应该优先考虑的指标。采用运放μA741。实际制作中将它接成同相放大形式，运放反相端串联10μF的电解电容，让交流信号全反馈，信号放大倍数即功放的电压增益为1+（R3+RP1）/R2，为了更好的实现对信号的放大，将放大倍数定为40 dB左右，取RP1= 40kΩ,R2= 1 kΩ，Av= 1+40/1 = 41 dB,由于μA741需要±3 V～±22 V的电源，所以运放的电源输入为±12V。 2.2  功率放大器设计 利用T1、T2  PNP型管，组成NPN型复合管。 T3、T4为不同类型的晶体管，所组成的复合管的导电极性由第一只管决定，即为PNP型。R4、R5、RP2及二极管D1、D2所组成的支路是两对复合管的基极偏置电路，静态时支路电流I0可由下式计算： I0=(2Vcc-2VD)/(R4+R5+RP2) 式中，VD为二极管的正向压降。 为减小静态功耗和克服交越失真，静态时T1、T2应工作在微导通状态，即满足下列关系： VAB=VD1+VD2=VBE1+VBE2 称此类状态为甲乙类状态，二极管D1、D2与三极管T1、T3应为相同类型的半导体材料，如D1、D2为硅二极管2CP10，则T1、T3也应为硅三极管。RP2用于调整复合管的微导通状态，其调节范围不能太大，一般采用几百欧姆或1k欧的电位器。安装电路时首先应使RP2的阻值为0，在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增加阻值。否则会因为RP2的阻值较大而使复合管损坏。 R6、R7用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十欧姆至几百欧姆。R8、R9为负反馈电阻，可以改善功放的性能，一般为几欧姆。R10、R11为平衡电阻，是T1、T3的输出对称，一般为几十欧姆至几百欧姆。 R12、C3可改善负载为扬声器时的高频特性。因扬声器呈感性，易引起高频自激，此容性网络并入课使等效负载呈阻性。此外，感性负载易产生瞬时过压，有可能损坏晶体三极管T2、T4.。R12、C3的取值 视扬声器的频率响应而定，以效果最佳为好。一般R12为几十欧姆，C3为几千皮法至0.1μF。 第三章  OCL功率放大器整体电路设计及仿真 3.1  整体电路图及工作原理 当音频信号Vi为半正周时，运放的输出电压Vc上升，VB亦上升，结果T3、T4截止，T1、T2导通，负载RL中只有正向电流iL，且随Vi增加而增加。反之，当Vi为负半周时，负载RL中只有负向电流iL且随Vi的负向增加而增加。只有当Vi变化一周时负载RL才可获得一个完整的交流信号。 3.2　ＥＷＢ软件简介 电子工作平台Electronics Workbench (EWB)(现称为MultiSim) 软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点： （1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。（3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。（5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。 在EWB上对原理电路图进行仿真，以便对原理电路的漏洞进行检查仿真按如下步骤完成： （1）按照电路原理图调出元器件并进行接线。 （2）连接完成之后，调出函数发生器和示波器。 （3）测试RL和函数发生器的电压以及波形。接线如3.3的仿真电路图。 3.3 仿真电路图 3.4  波形图 第四章  实物制作与调试 4.1万能板的制作 4.1.1.焊接工艺 锡焊焊点的基本要求如下： （1）焊点应接触良好，保证被焊件间能稳定可靠通过一定的电流。 （2）避免虚焊的发生。虚焊是未形成或部分未形成合金的焊料堆附的焊料。虚焊的焊点在短期内可能会稳定的可靠地通过额定电流，用仪器也不一定能发现，但时间一长，就可能造成断路。虚焊的原因：被焊件表面不清洁，焊接时夹持工具晃动，烙铁头温度过高或过低，焊剂不符合要求，焊点的焊料太少或太多等。 （3）焊点要有足够的机械强度。为了被焊件不致脱落，焊点的焊料要适当，如果太少，强度不够，太多不仅不能增加焊点的强度，反而会增加焊料的消耗，易造成短路或虚焊等其他问题。 （4）焊点表面应美观，应呈光滑状态，不应出现棱角或拉尖现象。产生拉尖的原因与焊接温度，烙铁撤去的方向，速度及焊剂等因素有关。 4.1.2.焊接的基本方法 五步焊接法 （1）准备。将被焊件固定在适当的位置，将烙铁，焊料准备好放入方便使用的地方，进入可焊状态。