音频放大器的设计

1、模拟电子技术课程设计实践指导老师：梁海峰姓名：石林班级：通信工程092班学号：目录一、综述.4二、关于OCL音频放大器的设计原理41、各级电压增益的分配42、OCL功率放大器5方案选择5电源电压的计算6三、OCL功率放大器的取值计算7（1）确定电压电压8（2）选择大功率管T12、T138（3）选择互补管T10，T11并计算R31，R32，R27，R30，R349（4）计算推动级电路9（5）计算输入级电路10（6）计算反馈支路11（7）计算补偿元器件12四、仿真中遇到的问题以及调整方法121.调整零点漂移122.调整三极管静态工作点133.调整交越失真134.调整功放增益135.调整幅频特性曲线

2、13五、仿真结果14六、心得体会15一、 综述模拟电子技术在现代工农业生产、国防建设、科学研究以及社会生活等方面已经得到了极为广泛的应用。特别是在实现工农业生产自动化的过程中，需要测量、控制和传输的信息，绝大部分都是模拟信号要想把这些信号进行放大、传输和变换，最直接的方法就是采用模拟电路来实现。我们学习过各种电子器件和各种基本功能的低频电子电路，运用这些基本知识，就可以设计出各种不同用途的模拟电路装置。二、 关于OCL音频放大器的设计原理OCL音频放大器是一种典型的多级放大电路。它包含了多种电子器件的基本电路形式。完成这个设计可以训练我对的模拟电子技术知识的实际运用。OCL音频放大器主要有三部

3、分组成：前置级、音频控制电路、OCL功率放大电路。图2-11、 各级电压增益的分配a)根据额定输出功率和负载阻抗，求出输出电压(为有效值)。则整机中频电压增益为b)由于前置级对输出的噪声电压影响不大，一般增益不宜太高，通常选前置级增益=510。对音频控制电路无中频增益要求，一般选音频控制电压增益=1。功率输出级电压增益则可通过控制总增益来确定，若其中频电压增益为则要求：2、 OCL功率放大器方案选择OCL功率放大器电路通常可分成：功率输出机、推动剂（激励级）和输入级三部分。为了完成给定技术指标，此次实践选用如图2-2所示电路。图2-1功率输出级是由T1、T2、T3、T4组成的复合管互补对称电路

4、，可以得到较大的输出功率。电阻R1、R2、R3、R4用来减小复合管的穿透电流，增加电路的稳定性。偏置电路用三极管T9组成恒压电路，保证功率输出管有合适的初始电流，以克服交越失真。推动级采用T5组成的普通共射放大电路。为了扩大输出管的动态范围，本级增加了自举电容C1。在信号的负半周内，通过C1反馈，可为T4提供足够的基流，保证T4、T3充分导通。输入及是由T6、T7、T8组成带恒流源的差分放大电路，减小了电路直流漂移，并且引入深度直流负反馈，进一步稳定输出的静态零电平。对于交流信号，因为C2最够大，可视为短路，所以其反馈系数，适当选择R14的数值，可以得到满意的电压增益。电源电压的计算为了保证电

5、路安全可靠，通常使电路最大输出功率比额定输出功率要大一些，一般取=(1.52)。放大器的最大输出电压应根据来计算：因为考虑到管子饱和压降等因素，放大器的最大输出电压总是小于电源电压。令 ，则称为电源电压利用率，一般取值范围为0.60.8，由此可得：式中，Ec为单边电源电压。输出功率管的选择输出功率管应满足以下要求：式中，为集电极发射级反向击穿电压，B表示反向。单位为V。为集电极最大允许直流电流，C表示集电极，M表示最大。 为集电极最大直流耗散功率。一般T1、T2射极电阻R1和R2去R1=R2=（0.050.1）RL；为静态电流，一般为2030mA.三、 OCL功率放大器的取值计算已知 依照原理

6、，及电路实际情况，绘制仿真原理图，如图3-1：图3-1（1）确定电压电压 根据设计原理，因为 取=0.8，则Ec10.605V。选定电压电压为12V（2）选择大功率管T12、T13 要求：V(BR)CEO2Ec=24V ICMIc12max当去=20mA, PCM1.14W按以上极限参数选择3DD57A，并测得（3）选择互补管T10，T11并计算R31，R32，R27，R30，R34对于T10、T11： V(BR)CEO2Ec=24VICM1.5Ic12max/22.5mAPCM1.5/17.1mW则T10为3DK4A或3DG69A；T11为3CG22C或3CG8E.测得计算R31,，R32，

7、R27，R30，R34,根据R31=R32=(0.050.1)RL，选R31和R32的电阻为0.5（电阻丝绕制，功率1W）.因为 ri12=rbe12+(1+12)R31=60.5所以 R27=R30=5 ri12=302.5 (取R27和R30为310)。R34=R27/ ri12=50.6（取R34为51）。（4）计算推动级电路取ICQ8=3Ic10max/102.5mAa. 计算T9偏置电路。选取T9为3DG6A，=100忽略分流作用，ICQ9ICQ8，则流过T9基极偏置电阻的电流为IR (取R23=3k)所以R24/R25=2R23=12K（取R24为12K电阻，R25为12K的电位器

8、）。b. 计算R28和R29的电阻值。因为要求： 1.9kR29160所以取R29=1K,R28=4Kc. 选择T8管。已知PCM5EcICQ8=150mW V(BR)CEO2Ec=24V所以选择3CG型管即可满足要求（PNP型）d. 自举电容。自举电容取值为 （取C19=47uF）（5）计算输入级电路a. 确定差分管工作电流。差分管工作电流为 IC5=IC6=0.8mA IC7=2IC5=1.6mAb. 计算R17,R18,R19和R20。一般取R17+R18=|VBE8|/ IC5=900若R17=470，则R18可用1k可调电位器。调节时，应使R18由小向大。为了防止在调节R18时，T8

9、电流过大而烧毁晶体管，可用在T8射极串接一电阻R26，此时推动级稳定性提高了，但增益会下降。接入R26后，计算R17和R18应采用下式： (取R19=470)(取R20=3.5k)c. 选择T5和T6管，对差分管T5。T6，要求： PCM5=5=5EcIC5=48mw V(BR)CEO1.2Ec=14.4V所以选择3DG型管，并使反向电流小。T7亦可选用同类型管。（6）计算反馈支路取R16=R22=47K,则 （取R21=300） =152uF （取C18=150uF ） (取C15=10uF)（7）计算补偿元器件 取R33=20，则 (取C20=0.1uF即可) C16=C17=100pF四

10、、 仿真中遇到的问题以及调整方法理论计算中对于经验值的运用以及对于一些相对小的数的约去都会使电路的性能有所偏差，为了达到理想的参数，这些值在软件仿真的时候需要结合仿真结果进行调整变动。1. 调整零点漂移零点漂移可描述为：指当放大电路输入信号为零（即没有交流电输入）时，由于受温度变化，电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象 它又被简称为：零漂。在软件仿真的过程中，零点漂移主要体现在，输出电压信号的震荡中心不在X坐标轴位置。在OCL功率放大电路中，使用差分式输入放大电路的目的就是为了抑制共模增益，减小零点漂移。所以为了让差

11、分式放大电路能够起到抑制共模增益，减小零点漂移的目的，电路首先需要调整调试的就是差分式放大电路中两个差分管T5、T6的电流情况。首先调整R20和R19使电流源的电流达到1.6mA，然后再调整R17和R18的大小，调整两个差分管的电流，使T5、T6的集电极电流基本相同。2. 调整三极管静态工作点检查每个晶体管的静态工作电压，使每一个晶体管基极和发射极之间的电压在0.7V左右，如果没有正常的静态工作电压，输出波形将会是一条直线，或者是一个幅度极小偏移极大的正弦波。调整方法是，对于有不正常静态电压的三极管，调整他们的集电极电阻和发射极电阻，或者调解基极与上一级耦合的电阻。3. 调整交越失真我们在分析

12、时，是把三极管的门限电压看作为零，但实际中，门限电压不能为零，且电压和电流的关系不是线性的，在输入电压较低时，输出电压存在着死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生失真。这种失真出现在通过零值处，因此它被称为交越失真。当每一个三极管都有了正常的静态工作点，输出电压的波形应该是一个与电源电压波形类似的正弦波。如果发现出现交越失真，调整电路中的R23、R24和R25三个电阻的大小，可以消除交越失真。4. 调整功放增益功率放大是对放大后负载能够得到的功率有一定要求的，所以功率增益没有达到要求的一定要进行调整。首先对三级管的集电极电流进行调整，适当的减小集电极的电阻R26，但不要使波形失去对称

13、性。然后增大R22，减小R21，使增益达到满意的数值。如果放大倍数一直不能满足要求，则要增大直流供电电源的电压。5. 调整幅频特性曲线由于老师对幅频特性有一定要求，所以为了达到这一要求，需要调整电路中的一些关键的电容。低频的通带频率需要我们调整C18，高频特性需要调整C20。调整过程中还需要兼顾零点漂移和增益。五、 仿真结果1. 输入有效值为37mV的正弦波信号后，输出信号如图4-1。波峰电压8.53V，波谷电压8.52V图4-12. 电路的幅频响应如图4-2所示，3dB边界频率分别为为35Hz和19KHz。图4-2六、 心得体会为期一周的OCL音频功率放大器的设计与仿真，使我们再一次复习了模拟电子技术课程的相关知识，并且更加熟悉了PSpise软件仿真的方法。但我个人更多的体会是对于科学方法与事物认知上的感触。1.三极管，作为模拟电子技术中不可或缺的重要元件，在现在这个信息高度发达的时代，有着不可替代的地位，发挥着重要的作用。但是我们在课本上学习的三极管的相应计算会忽略很多细节，以便于让器件简单化，并且可以方便计算。但是忽略的细节却是实物中无法剔除的。在实际的设计过程中，我们的计算只是为了让电路的调试有一个调试的基准，而计算本身是粗略的。2.线性，对于理论归纳是很重要的，但自然界中线性的过程几乎没有，但是非线性的物理规