电子技术课程设计报告--高保真音频功率放大器.docx

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1、电子技术课程设计报告高保真音频功率放大器一、题目名称：高保真音频功率放大器二.用途：家庭、音乐中心装置中作为主放大器。三.主要技术指标和考核条件：1 .正弦波不失真功率：大于5W,在频率1KC、负载电阻8。，示波器观察不出明显失真的条件下考核，相当于输出电压有效值6.325VO2 .电源消耗功率：不大于10W,在上述输出功率下考核。3 .输入信号幅度：当输出功率为5W时，要求输入电压的有效值在20OmV到40OmV之间，在频率IKC、负载电阻8。条件下考核，相当于电压放大倍数30倍到15倍之间。4 .输入电阻：大于IOKQ,在频率IKC的情况下考核。5 .频率响应：50HZ15KHz。在输出功

2、率5W、负载电阻8。的条件下考核。并要求在频率响应指标范围内的所有频率点上，放大器都输出5W的功率而观察不到明显失真。6 .温度稳定性：维持5W输出半小时，电流消耗功率应保持在IOW以内。7 .放大器应当稳定可靠的工作，在测试时或当输入线，输出线、电源线移动时放大器不产生寄生震荡。四.方案特点：电路分析及特点：1.电路分析：功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。A.功率输出级由互补对称功率放大电路组成。B.推动级（中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。C.输入级是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。2.特点：是较典型的OTL

3、电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。五.结合结构框图介绍各组成部分及其工作原理；L结构框图：悔入级中间放大级出级2.工作原理:1.推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈形式，可稳定工作点。2 .二极管Dl是为了消除交越失真，Rll稳定功放管静态电流用。3 .交流电压负反馈改善放大器各项指标。六.电路设计与计算：1 .电源电压的确定：当负载电阻一定时，电源电压的大小直接与输出功率有关，VCC三L18PoRl,其中n为考虑各晶体管饱和压降及品2引起的损失而引入的n电源电压利用系数，通常n=0.8左右，在本

4、例中：Vcc空858三22V0.82 .功率级的设计：功放管的要求：/s=r2R=2M2*8）=L375AVc三4v-4*22=1ivPS=O2R=O2*5=1W查3DD15（50W、50V、5A、B50）、2Z730C（50W、100V、15A、B50）。完全能满足要求而有余。故选用之。功率管需推动电流：IICMIB=L375A/50=27.5M耦合电容。6=200。F,MX2200UFo稳定电阻Rj过大则功率损失太大,过小温度稳定性不良，通常取0.53Q,现取1Q2W。3 .推动级设计：Ic2Ib3M=275mA取心=40MVce2M=Vcc=22VR2w=r2c2=ll40=44W故选3

5、DG12可满足要求。消除交越失真选二极管2CP12(100mA,0.9V)(实验中仍选用理想型代替)VrrOVbe3M111=诉=2500一般RRRl取R,=80Q,RO=I70。，取CS=IoQ才Ib2 = 100=OAfnA典型电路中H7 + W2、R5支路电流应(35),2,取8=L4mA包=45。QXAmAR+W,=-=-=6.1KN仍sL218小选R7=2.5K,W=4.7K进行调节以达到最佳工作点。当功放级达尽限运用时.，推动级也达尽限运用，故推动级基极信号电流峰值cw/2应与静态值加相等即0.4mA。由于推动级用的是中功率晶体管，故其输入电阻为：心2(1+)=65(入沆/很小)I

6、e推动级的负载电阻可等效为：RZ=R。加3+(P)R凡其中，33为大功率管的输入电阻，由于乙类放大/e是变化的，不好准确计算，只好以C2为/,的计算值。ze3-(1+2三170/1.9+(1+50)8/80三373推动级电压放大倍数As=-外&=-100三-573.8he265推动级基极推动电压为：V b2MVcJ2=0.02V573.8R8对信号的分流为:：=匕*以祖=0.04小IR8MR450Ri+Rw上反馈电流的峰值IrimoVw/2Il了二上一=1.8wA1RlMR7+W261总推动信号交流峰值为：；+；+；=0.4+0.04+1.8=2.24梯1M1b2M1RSM1RlM4.输入级设

7、计：由于推动级需要2.24mA的交流推动信号，故输入级静态电流应大于2.24mA。取=3mA.推动级所需电压信号0.2V,故输入级电压的配置可以较随便，取R、R4为2KQ,R（,=IK,yc=22-53=7VoVtcc=VCC-7V=15V取Tl为理想三极管。=三=003取a2=4R=O2小0.12mA%慈丁&5.83K取R标称值）J5V-7.7w6o.83K取R=62K（标称值）耦合电容凭经验选取C=C3=10UF,Cj100uF.5 .负反馈设计：取A=8,不要太大，以免降低总开环倍数。A=2（X）+（1+小）宁=850/6+WR3RS匕，-0.5421Ay2一+（1+砥总开环倍数为：4=

8、AW*Av2*4m=J54）*（-573.8）*1=310倍故=&=绊=133310,所以是深度负反馈Avf30A=誓O故Rz=232取R2=l0Q+470Q,以便调试。6 .电路指标验算：不失真功率Po设T3、T4的VC成等大约要损失电源电压1.5V,则实际输出幅度V(W=9.5V,所以Po=5.64W5W电源消耗功率PcPF=VCC-OM=8.32W10K,符合指标要求。七.电路图:总逻辑图:1UFR61kOhmAArSR32khm1UF+I/C62200UF+1/R1210OOhm-Ar-W?R8450OhmR470Ohm/33%八.电路调试过程:1.功放级中点电压的调试(1)静态调试：

9、输出级中点电压Vo=Vcc2W4.7kOh38%C62200UFR980OhmR61khm-ArR162kOhmR32khm一VCC-1C7-=-22V10。UFSRio170OhmLC5-R72.5kOh=t4LR111OhrrR12100Ohm-zWv-Wi1RV470Ohm/35=如图所示，调节电位器到4.7*38%=1.786千欧姆时，满足中点电压为电源电压的一半,即11.02V由于在静态工作时，中点电压值只是取决与推动级和功放级的电路元件参数，所以在调试过程当中只需要调节W2,使中点电压尽可能地接近ILoOL2.动态调试：正弦波不失真功率：用IKHZ正弦信号，逐步加大到示波器上刚好出

10、现切峰失真，记下电压表上显示的输出电压，计算输出功率。R980 OhmR10170 OhK22 mV/kHzJ DecR251 k OhmI VCCC7 -22 V IOOuFjC6 2200 uFR12 100 Ohmf当输入电压为228mV是，刚好要出现波形失真，此时输出电压为6.5188V,根据公式，输出功率为P=6.5188V*810.9mA=5.29W5W,符合要求。3 .灵敏度测试：在lkHz,RL=8,Po5W时，测出VS的值,必须控制在200400mV之间。将信号略减小使输出保持约6.325伏，测输入电压的值。1 khmArR162 k OhmS R3S 2 khmVCCC7

11、=22 V100UF IC6 2200 UF6 3253 74.7 k Ohn/36%川C dB一RSottingVVILR12R)47O Ohm/33% 10O OhmrSzAWf如图，当输入电压为221.5mV时，可使输出电压保持6.325V左右，此图中显示的是6.3253V。4 .电源消耗功率：用电流表测量电源电流，计算电源消耗的功率。R9 80 OhmkHr DR2 k OhmRIO170 OhKWl(R)47O Ohm /33 U =C62200 uF I Multimeter I S 如图所示，当输出保持5W（即输入电压有效值是6.325V）时,输入信号为416mV0R6 1 kh

12、m如图所示，此时Rl的电压值VR=231.6mV,所以吗肃叱*OK=IO293K1OK所以符合要求。6.频率响应：在上述情况下增加或降低输入信号频率（幅度不变），输出电压随之下降，当其下降到原来的0.707倍时，或输出波形产生明显失真，记下放大器的上、下限频率值。为了测出上限频率，将T4的Zero-biasBYjunctionCaPaCitanCe（CC）参数,把原来的O改为PF级的电容值（如9e06）.c 2200 uFR11Jb UH 2R12 100 OhmW1-(R470 Ohm330GkHzf DegR2 k Ohm电子技术实验.ewb-30 -60 -90 -120600m 1100IOKIOOK-360-540-720-I11116001100IOK100K由上图分析得出：当输出电压幅度下降为原来的0.707倍时，下限频率为9.0()714Hz,上限频率为9.3150KHz。九.实验中的问题：低频响应取决于各级耦合电容和旁路电容，是可见的电容。高频响应主要取决于BJT极间电容和接线电容，是不可见的电容。如果选用理想的三极管，其极间电容和接线电容为零。由于本设计电路所用的晶体管均为理想三集管，所以频带宽为无穷。为了解决这个问题，可在T3、T4晶体管的集级附近加几个数量极为pf的电容，减小其下限频率及频带宽。十.收获与感想十一.建议与展望