设计OCL音频功率放大器

1、安 徽 工 程 大 学 机 电 学 院 课 程 设 计 说 明 书 课程设计名称 ： 电子技术课程 课程设计题目 ： 设计OCL音频功率放大器 指 导 老 师 ： 查君君 专 业 班 级 ： 自动化1404 学 生 姓 名 ： 林春 学 号 ： 314207010417 起 止 日 期 ： 2016.06.20-2016.07.01 总 评 成 绩 ： 任务书设计题目：设计OCL音频功率放大器设计任务：  输入信号为Vi=0.5V频率f20Hz-20KHz; 额定输出功率Po2W；  负载阻抗RL=8； 失真度3%； 要求：（1）根据

2、设计要求，确定电路的设计方案，初选电路元器件，设置参数。（2）仿真分析、测量电路的相关参数，修改、复核，使之满足设计要求，列出调试步骤。（3）综合分析计算电路参数，验证满足设计要求后，画出总结构框图和逻辑电路图，简述各部分工作原理，认真完成设计报告。引言 音频放大器是音响系统中的关键部分，普遍应用于日常生活中，具有很强的实用性，其主要功能是将微弱的音频信号进行放大、传输，最终以足够的强度去推动扬声器使原声重现。本电路系统由示波器、前置放大电路模块、主放大模块、信号发生器、扬声器等模块组成，一级前置放大采用运放741，主放大用OCL互补推挽AB类功率放大器构成。通过调整电路元件及其参数，在PRO

3、TUES软件平台对各电路模块进行电路设计及仿真分析。OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路的调试带来极大的方便。集成功率放大电路具有输出功率大、外围元件少，使用方便等优点，因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中得到广泛的应用。摘要 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，使对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以就需要我们设计一种新的音频放大电路来满足人们的需要。 该OCL音频放大电路根据乙类推挽功率放大器的工作原理：选用两只参数相同，特性对称的异型晶体管（2N

4、6609 2N6547），使它们都工作在乙类状态，且两只晶体管轮流工作。主要运用运放741反馈电路实现电路的前置放大，再通过运用两只晶体管对称交替工作实现电路的功率放大功能，通过整合最后实现OCL音频功率放大的功能。 本电路在PROTUES仿真环境下最终可以使电路将微弱的音频信号进行高效率的放大、传输，实现音频放大的功能。关键词：OCL 音频放大电路 PROTUES 仿真分析 目录第1章 ：绪论第2章 ：系统整体方案设计 2.1方案一 2.2方案二 2.3 方案选择第3章 ：所选方案各部分单元电路的设计 3.1前置放大模块 3.2 OCL功率放大模块第4章 ：基于Proteus的软件仿真 4.

5、1Protues的简介 4.2Protues仿真结果分析第5章 ：总结参考文献 第一章：绪论音频放大器是音响系统中的关键部分，普遍应用于日常生活中，具有很强的实用性，其主要功能是将微弱的音频信号进行放大、传输，最终以足够的强度去推动扬声器使原声重现。 OCL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，本课题主要设计一个OCL功率放大器，来满足设计要求。OCL功率放大器即为无输出电容功率放大器。采用两组电源供电，使用了正负电源，在电压不太高的情况

6、下，也能获得比较大的输出功率，省去了输出端的耦合电容。使放大器低频特性得到扩展。OCL功放电路也是定压式输出电路，其电路由于性能比较好，所以广泛地应用在高保真扩音设备中。音频频率范围约为20 Hz20 kHz，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。本设计中要求设计一个实用的音频功率放大器。额定输出动率P10W，负载电阻等于8，在最大输出功率下非线性失真系数r3%。 驱动级应用运算放大器D2006来驱动互补输出级功放电路，功率输出级由双电源供电的OCL互补对称功放电路构成。为了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路，以使输出级工作于甲乙类状态。为了稳定工作状态和功率增益并减小

7、失真，电路中引入电压串联负反馈。 本课程设计是一个OCL功率放大器，该放大器采用复合管无输出耦合电容，并采用正负两组双电源供电。综合了模拟电路中的许多理论知识，巩固了用运放和三级管组成电路的应用，负反馈放大电路基本运算电路的性能与作用。 本设计报告首先对音频功率放大器进行了简单的介绍，选择放大电路的设计方案。选择好合理的方案后对电路的基本构成进行了分析，设计出电路图并且分析该电路，按照课程设计任务书对参数进行分析计算使电路的参数满足设计要求。利用PROTEL软件绘制该电路的PCB印制电路板图。最后对电路在面包板上进行连接和到实验室进行调试。 第二章 系统总体方案设计 2.1方案一 初步放大信号

8、流入由两个相同的晶闸管组成的差分放大电路，作为电路的输入级，放大电压，再由一个二极管和晶闸管对称连接作为电路的推动级，稳定放大电压（输入级和推动级构成前置放大电路）。再将放大电压输入OCL功率放大电路，起功率放大。2.2 方案二由于音频信号源的输出幅度设计性能，不足以满足功率放大器输出额定功率，因此第一级为由运放741构成的前置放大电路，主要是信号源进行阻抗匹配并实现一定的电压放大。第二级为功率放大电路，选用两只参数相同，特性对称的异型晶体管在乙类状态下轮流工作，从而实现电路技术指标要求。最终可确定整个音频放大系统由2级构成。 系统框图 2.3 方案比较 通过论证分析，方案一原理比较复杂，电路

9、复杂程度较高，所以导致接线复杂，容易在仿真过程中出现错误，造成设计方案实现的失败。 而方案二的原理较一比较简单，且电路复杂程度低于方案一，简单易行，产生的信号符合题目要求，波形失真度小，在实际制作过程中不容易出现错误，即使电路出现故障也容易检查，所以选择方案二。 第三章 各部分单元电路3.1 前置放大电路模块在音响系统中，特别是进行大功率放大时，功率放大器对输入信号有一定的要求，太弱的输入信号功率放大器是“不理睬”的，所以常常在功率放大器之前增加一级或多级前置放大器，将小信号的幅度放大到适合的范围，再由功率放大器进行进一步的放大。前置放大电路可以采用各种方式来实现，本方案通过运放741实现一级

10、前置放大。 3.2 OCL功率放大电路 音源的信号经过前置放大器后即进入功率放大器进行能量的提升，以驱动扬声器工作还原声音信号。主放大电路采用OCL互补推挽AB类功率放大器，通过选用两只参数相同，特性对称的异型晶体管（2N6609 2N6547），使它们都工作在乙类状态，且两只晶体管轮流工作。经过前置放大之后，再通过运用两只晶体管对称交替工作实现电路的功率放大功能，通过整合最后实现OCL音频功率放大的功能。 图片中Q1和Q2管以互补的方式交替工作。Q1管为NPN型三极管（2N6547），Q2为PNP型三极管（2N6609）。第四章 基于PROTUES的软件仿真分析4.1Protues软件的简介

11、PROTUES的ISIS是一款电路分析实物仿真系统，提供了30多个元件库，8000多种元件，以及各种虚拟仪器及图表的分析，非常利于仿真电路的测量与调试。4.2Protues仿真结果分析 如图，该图为本方案在PROTUES软件平台下模拟的电路图，该电路图由示波器，一个电容，五个电阻（其中R1,R4,R5 阻值为10K欧，R2,R3阻值为100K欧），再经过运放741的一级放大，接着通过OCL功率放大电路，还有信号发生器和扬声器。 该方案电路图仿真结果会出现声音以及两个正弦波形，其中D中波形为A中波形的放大。 一级前置放大电路 OCL功率放大电路 仿真电路图 ,根据图中的仿真结果得A通道的输入信号

12、为1V，D通道输出信号为5V,放大倍数为5. 第五章 总结 通过这次课程设计使我对模拟电子技术有了更进一步的熟悉和了解，实际操作起来很难，需要将现实和理论联系在一起。它和课本上的知识很大的联系，但又高于课本。通过本次电路的设计，不但巩固了所学的知识，也使我们把理论和实践意义结合在一起，考验了我们的综合能力。 在进行一个综合性的设计，要全面考虑问题。如我们这个课题，先前一定要仔细分析，然后做出总体设计方案。再进一步细化各单元电路，最后将整个电路组合在一起，画出最终的逻辑电路图。因为是初次设计，可能我的设计还是有点缺陷，但是我相信以后会有更大的进步。 在这两周的设计学习中，让我真正理解了书本上知识，也让我知道了课本上的知识在实践中的应用。通过此次设计，我对理论知识的学习有了更大的理解，明白了遇到问题该用什么知识解决。参考文献1. 张俊涛 电路