电子 音频功率放大器.doc

模拟电子课程设计模拟电子课程设计音频功率放大器 班级：学号：姓名：指导教师： 设计时间：2010年1月6日目录一.摘要.第3页二.关键词.第3页三.工作原理.第4页四.设计内容.第7页五.元件参数.第8页六.结论.第11页七.参考文献.第12页八.致谢.第13页摘要 设计一款额定输出功率为W的低失真的音频功率放大器，电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标： 输出功率： 15W（额定功率）； 频率响应：20Hz 100kHz（3dB） 谐波失真：0.05 (10W,30Hz20kHz）； 输出阻抗：0.16; 输入灵敏度：600mV（1000Hz，额定输出时）。 可以进行高低频调节关键词：音频功率放大 负反馈网路工作原理；互补对称式OTL功率放大器基本电路如图所示。其中：C1为信号输入偶合元件，须注意极性应于实际电路中的电位状况保持一致。R1和R2组成BG1的偏置电路，给BG1提供静态工作点，同时也在整个电路中起到直流负反馈作用。要求通过R1的电流大于BG1的基极电流至少5倍，按照为100、Ic1为2mA计算，R1应不大于6k，故给定为5.1k；C1因此也相应给定为22，它对20Hz信号的阻抗为362；R2需根据电源采用的具体电压确定，约为R1（E/2-0.6）/0.6，按照32V电压值应取为约120K，确切值通过实际调试使BG1集电极电压为15.4V来得到。 C2与R3构成自举电路，要求R3C21/10、（R3R4）Ic1E/21.2，因R4是BG1的交流负载电阻，应尽可能取大一点，R3一般取在1k之内。按照32V电源电压值和Ic1为2mA进行计算，R3与R4之和为7.2k，实际将R3给为820、R4给为6.8k，Ic1则为1.94mA；C2因此可取给为220。 R5和D是BG2、BG3互补管的偏置电路元件，给BG2、BG3共同提供一个适当静态工作点，在能够消除交越失真情况下尽量取小值，根据实验结果一般取在3mA4mA；改变R5阻值可使BG2与BG3的基极间电压降改变而实现对其静态工作的调整，与R5串联的D是为了补偿BG2、BG3发射结门坎电压随温度发生的变化，最好采用两只二极管串联起来补偿互补管发射结门坎电压随温度发生的变化，使互补管静态工作点稳定。简化电路中省略使用一只二极管。并联在BG2、BG3基极间的C4，可使动态工作时的UAB减小，一般取为47；C3是防止BG1产生高频自激的交流负反馈电容，一般取为47P200P。 BG1起电压放大作用，在该电路中被称为激励级，要求BuceoE、IceoIc1/4005A、100200，所以应选用小功率低噪声三极管。BG2和BG3是互补电流放大极，分别与BG4、BG5构成复合管对输出电流进行放大，要求BuceoE、IceoIc2/10030A、100200。在BG4、BG5使用普通大功率三级管而不是内部已经做成复合式大功率三级管的情况下，BG2与BG3需要提供给后级大功率三级管超过100mA的峰值驱动电流，因此应使用中功率三级管。BG4和BG5是负责放大输出电流的大功率管，静态工作电流可取在10mA30mA，要求BuceoE、IceoIc4/1000.1mA、50100。BG4和BG5的最大极限电流Imax应该比输出电流最大幅值大1倍，方能保证输出电流最大幅值时10。R6和R7分别是BG4和BG5静态工作点调整分流电阻，动态工作时的分流作用可以忽略不计。在Ube4和Ube5都等于0.6V标准参数时，由互补电流放大级的静态工作电流取在3mA4mA，可计算出R6和R7应取为220。实际上，大功率三级管Ube可能相差较大，BG4和BG5的Ube需通过实测进行配对使用，借助自举电路工作的半边复合管的总电流放大率应应比不借助自举电路工作的另半边复合管要小。 R8和R9分别是防止BG4和BG过流的限流电阻，一般取在0.20.5之间。将用200mm长、直径为0.08的漆包线两端分别焊接在1k以上电阻两端，把对折起来的漆包线绕在电阻上即可。相当于熔断保险管的作用，属于最简单的非智能式限流烧断保护方式。 C5和C6是信号输出电容，用一只小容量电容与大容量电容并联起来使用，可消除大容量电容内部具有的较大电感对高频率信号的阻碍。注意它实际上是起到中点浮动电源作用，所以电容量不是按照对通拼带下端交流信号的阻抗应为多大来计算，而是按照输出功率需要消耗多少能量进行计算。在中点浮动电源电压随着输出电流进行波动而导致输出信号截波时，就会产生严重削波失真。根据电容储存的能量与电压平方成正比关系，中点浮动电源的输出电容，容量应是总电源上储能电容量的4倍。 C9和R10是交流负反馈网路，与R2、R1共同构成电压并联负反愧。R2与R1构成的直流负反愧可使总的电压放大倍率约等于R2除以1.2k（等于R1与BG1的发射结动态电阻并联），按照图设计参数约为100倍，加入C9和R10的交流负反馈网路后，总的电压放大倍率约等于R2与R10的并联电阻除以1.2k，约为18倍。设计内容：1.根据具体电路图计算电路参数2.选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、三极管、场效应管和变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。3.了解有关低失真放大器特点和性能资料情况4.根据实际机壳大小设计1：1印刷板布线图5.制作印刷线路板6.电路板焊接、调试（调试步骤可以参考模拟电子技术实验指导书有关放大器测试参考电路图元件参数 ：电路使用的元件较少，但处在甲类工作状态时，功耗大，工作环境也较恶劣。为保证电路的性能和正常工作，要使用优质元件并经严格地挑选。使用的晶体管参数如下：1.T1，T2两管在推挽工作是，单管最大集电极功耗为：PC1MAX=（2/2）POM=0.2POM2.考虑到功率管在推挽工作时，单管最大集电极功耗为：PC1MAX=0.2POM+IOEC3.根据功率管极限参数选T1，T2选择合适的大功率管，其极限应满足：BVCEOVCEMAXICMIC1MAXPCMPC1MAX 同时，忽略对称电路还要求两管参数尽量对称，选取1=2。大功率管还应考虑其工作环境的温度以及散热片问题。 从本题已给指标，并取R16=R17=0.5欧姆，IO=30MA，可求出：VCEMAX=EC=10VIC1MAX=EC/RL=0.6APC1MAX=0.2POM+IOEC=0.5W 为了满足电路性能要求和便于设计计算，本课题中三极管均选用硅管。所以T1选3DD151A，T2选CA824A。经测试选取1=2=50 4.选择T3和T4T3和T4所承受的最大反压和T1和T2相同，集电极电流和最大管耗都是要比T1和T2小（50）倍，考虑到R3，R4分流作用和晶体管内部造成的损耗，T3和T4分别作恒流管和恒压管。因为T4和T4分别与T1和T2复合。它们承受的最大反压相同，均为EC。在计算集电极最大电流和最大管耗时，考虑对R3，R4的分流作用和晶体管内部造成的损耗，在工程计算中认为：IC3MAX=IC4MAC=（1.1-1.5）（IC3MAX/3）PC3MAX=PC4MAX=（1.1-1.5）（PC3MAX/3）选取T3和T4，使其极限参数满足：BVCEOECICM(1.1-1.5)（IC3MAX/3）PCM1.1-1.5）（PC3MAX/3）要求T3，T4管满足：BVCEO10VICM1.5*(IC1MAX/1)=18mAPCM1.5*（PCM1MAX/1）=15mV所以T3选CS822，T4选SD05C，并测试取3=4=505.选取R3，R4 他们为复合管泻放电阻用来减小穿透电流，提高电路的温度稳定性，但它们阻值不能太小，应保证T3，T4的工作电流大部分T1和T2的基极，所以一般取：R3=R4=8*i10=8*35.5=284欧姆取R3，R4为290欧姆 以下为设计的功率放大器元器件明细表序号品名型号规格数量配件图号1碳膜电阻RT-0.5-0.5欧姆2R16，R172碳膜电阻RT-0.25-290欧姆2R3，R43喇叭1W/8欧姆1R14电解电容CD-16-500uF1C15三极管3DD151A1T16三极管CA824A1T27三极管CS8221T38三极管SD05C1T4结论：如果仅从对功率放大器性能的完美追求上去考虑，我们还可以把许多只功率放大管并联起来工作获得更高的性能。然而这乃是在用高投入成本来获得实际效果增加不多的笨蛋干法。事实上，当人们把功率放大器的输出功率制做得很巨大时，它也成为中高音单元喇叭的致命杀手！而且使用级后分频方式，在使用到高中低三个单元喇叭的情况下就开始明显表现不佳，级后分频方式仅能在二分频情况下表现得比较良好。只有改为采用级前分频方式来设计制作音频功率放大器，我们才能从根本上克服级后分频的缺点，并根据不同工作频带范围要求选用适合的器件，以最少的制造成本获得最高的效果。参考文献：1董在望肖华庭通信电路高教出版社2张肃文无线电原理高等教育出版社3陈永甫通信系统与信息网电子工业出版社4南利平通信原理清华大学出版社.科技大学出版社5张肃文 陆兆熊高频电子线路（第三版） 高等教育出版社6曾兴雯 陈健 高频电子线路辅导西安电子科技大学出版社致 谢这次课程设计，使自己的思维更加开阔更加灵活，对各信息搜索、融合、