模电课程设计报告.

1、模拟电路课程设计题目OCL功率放大器学院：信息学院专业：自动化班级学号：学生姓名：指导教师；-1 -目录、课程设计任务及要求1、设计目的 -3-2、设计指标 -3-3、设计要求-4-4、制作要求-4-5、 OCL功率放大器各单元具体电路设计。 -4-6、 完成整体电路设计及论证。 - 5-7、 编写设计报告 -5-二、总体方案设计 -5 -1、 设计思路-5-2、 OCL功放各级的作用和电路结构特征 -7-三、 单元电路的选择与设计 -8 -1、设计方案 -8-2、确定工作电压 -8-3、功率输岀级的设计 -9-方案设计电路图 -11-各单元电路设计、参数计算和元器件选择： -12-四、总电路

2、图及其工作原理 -13 -工作原理：-15-五、功率放大器元件参数计算 -16 -1. 确定电源电压 -16-2. 功率输岀级计算 -17-3. 推动级的计算-20-4元件明细表-20 -六、总结 -21 -参考文献： -22 -4、课程设计任务及要求1、设计目的 学习0C功率放大器的设计方法 了解集成功率放大器内部电路工作原理根据设计要求，完成对0C功率放大器的设计，进一步加强对模拟电子技术的了解 采用集成运放与晶体管原件设计 0C功率放大器 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力2、设计指标 频率响应：50Hz f 20KHz 额定输出功率:Po=8W 负载电阻：Rl=8Q 非线性失真

3、尽量小 输入信号：Ui=100mv3、设计要求(1)进行方案论证及方案比较(2)分析电路的组成及工作原理(3)进行单元电路设计计算画整机电路图(5)写出元件明细表(6)小结和讨论写出对本设计的心得体会分析设计要求，明确性能指标；查阅资料、设计方案 分析对比。4、制作要求论证并确定合理的总体设计方案，绘制结构框图。5、OCL功率放大器各单元具体电路设计。总体方案分解成若干子系统或单元电路，逐个设计， 计算电路元件参数；分析工作性能。6、完成整体电路设计及论证7、编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有 心得体会。二、总体方案设计1设计思路功率放大器的作用是给负载 Ri提供一定的

4、输出功 率，当Ri 一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号 的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。放大电路 实质上都是能量转换电路。从能量控制的观点来看， 功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。但是， 功率放大电路和电压放大电路所要完成的任务是不同 的。对电压放大电路的主要要求是使其输出端得到不 失真的电压信号，讨论的主要指标是电压增益，输入 和输出阻抗等，输出的功率并不一定大。而功率放大 电路则不同，它主要要求获得一定的不失真（或失真 较小）的输出功率。OCL功率放大器是一种一种直接 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。由于OCL电路采用直接耦合方式

5、，为了保证工作 稳定，必须采用有效措施抑制零点漂移，为了获得足够 大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放 大倍数。因此，性能良好的 OCL功率放大器应由输入 级，推动级和输出机等部分组成。 OCL是英文Output Capacitor Less 的缩写，意为无输出电容。采用两组 电源供电，使用了正负电源，在电压不太高的情况下， 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，为钏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。性能优良的集成功率放大器 给电子电路功放级的调试带来了极大地方便。为了培养 学生的设计

6、能力，本课题主要采用分立元件电路进行设 计。2、OCL功放各级的作用和电路结构特征 输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳 定，同时 对前级（音调控制级）送来的信号作用低失 真，低噪声放大。为此，采用带恒流源的，由复合管组 成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。 推动级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，可采带集电极有源 负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。 输出级的作用是给负载提供足够大的输出信号功率， 可采用有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交流负反 馈电路，为稳定电压放大

7、倍数和改善电路性能须设置交 流负反馈电路，以及过流保护电路等。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 动态测试，在波形不失真的情况下，使输出功率最大。 动态测试时，要注意消振和接好保险丝，以防损坏元器三、单元电路的选择与设计1设计方案利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控 制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。 因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电 流，三极管的集电极电流永远是基极电流的 B倍，B是 三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入 基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的 B倍，然 后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流

8、（或电压）是原先的B倍的大信号，这现象成为三极管的放 大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放 大。2、确定工作电压为了达到输出功率10W的设计要求，同时使电路安 全可靠地工作，电路的最大输出功率Pom应比设计指标大些，一般取Pom （ 1.52） P。即本设计中电路的 最大输出功率应按68W来考虑。由于是2RlOM因此，最大输出电压为-9 -# -考虑到输出功率管OM；2Pom RlV2, V4的饱和压降和发射极电阻-# -# -R。, Ri的压降，电源电压常取Vcc= (1.2 1.5) Uom3、功率输出级的设计输出功率管的选择输出功率管V4, V6为同类型的NPN型大功率管，其

9、 承受的最大反向电压UcEmax2Vcc ,每个管的最大集电 极电流为I CM max 、cc / R14+R ,每个管的最大集电极 功耗为 Pc max - 0.2P OM。复合管的选择V1,V3 分别与V2,V4组成复合管，它们承受的最大电压均为2 V CC ,考虑到R7,R8的分流作用和晶体管的 损耗，在估算V1,V3的集电极最大电流和最大管耗时，可 近似为I C max = I C max (1.1 I C maxT.5)P C max =Pc max (1.1 -PC maxT.5)B2 电阻F6-R11的估算R 7,R8用来减小复合管的穿透电流，其值太小会影响 复合管的稳定性，太

10、大又会影响输出功率，一般取 R7=R8=(5-10)Ri2。R2为V2管输入端的等效输入电阻， 其大小为R2=rbe2 + (1+B) Rio (大功率管的r约为10 欧)输出管V2, V4的发射极电阻Ro, Ri用于获得电流负 反馈作用，使电路工作更加稳定，一般取Ro二Ri二(0.050.1 ) Rl。由于U,V3管的类型不同，接法也不一样，因此两 管的输入阻抗不一样，会使加到 Vi, M的基极输入端的 信号不对称。为此，加 R, R作为平衡电阻，使两管的 输入电阻相等。 确定偏置电路为了克服交越失真，二极管 V V9和R, R8共同组 成输出级的偏置电路，以使输出级工作于甲乙类状态。 其中

11、 V V9选择与复合管M，V5相同材料的硅二极管， 可获得较好的的温度补偿作用。方案设计电路图-11 -12 -# -集成运放放大器与晶体管组成的功率放大器图一各单元电路设计、参数计算和元器件选择:元器件清单：电阻：R1=4.7K Q;R2=4.3K Q ;R3=47KQ ;R7=6.8K Q ;R8=1KQ（电位器）:R9=10QK;R10=22Q;R1仁220Q ; R12=22Q;R13=220Q ; R14=0.5Q ;R16=8Q;电容：8= C2=10卩 F;C4=C5=220卩 F;C6=C7=0.01卩 F四、总电路图及其工作原理-13 - UcEMICM I cmPCM P

12、cm因此，选T4, T5管的型号分别为3AD18A和3AD18C注意：应选取两功放管参数尽量对称，B值接近相等。，(2) 选取互补管，计算Rb,甩，甩 确定 R19,R20,R21由于功放管参数对称，它们的输入电阻为：Ri = r be = 200+ (1+B) 26mv/l c=200.5 Q要使互补管的输出电流大部分注入功放管的基极， 通常取R 19 = R21= (5-10 ) R=6X 200.5=1203 Q平衡电阻 沧可按R9/10=120.3 Q，选取R8=R20=120.3Q。 选取互补管T2,T3因为T2,T3分别于T；,T5组成复合管，它们承受的最大反向电压相同(均为 2V

13、cc),而集电极最大电流和最大功耗科近似认为Icm(1.1-1.5)l c4 / B =1.3 X 15/50=0.39 AP cm(1.1-1.5)P cm4/ p =1.3 X 10/50=0.26 A 其中：| c4 Pcm4 功放管(T4,T5)的集电极最大电流和最 大管耗；P 功放管的电流放大系数。选择互补管，使其极限参数满足BU CEO U CEMICM I cmPCM P cm因此，取T2, T3管的型号分别为3AD4和3AD5.(3) .计算偏执电阻功放级互补管(T2, T3)的静态电流由 R16,二极管 和R17支路提供。要使R16, R17中流过的电流IR16大于互 补管的

14、基极电流IBm,即IR16 |Bm= Icm/p (般取 |R16= 1.2|Bm)式中，IBm , p分别为互补管的集电极最大电流和电流放 大系数，而|R16=( Vcc UBE2 UBE4)/Rl6=( Vcc 0.7 0.7) /R 所以R16的阻值应为(Vcc 1.4) /IR16，而Rl7的阻值和 R16相等。故：取 1巳6= 1.2lBm =1.2X 0.39/50=0.009AR 16= ( Vcc 1.4) /I R16 =( 22-1.4) /0.009=2.3kQR 17=R6=2.3 k Q3.推动级的计算推动级要有较大的电压放大倍数，前面已根据总电阻的电压增益确定了推动

15、级的放大倍数A um3；其大小由闭环负反馈决定Aum3= 1 + Rf/R14R14阻值不要过小，一般为12k Q左右，于是反馈电阻 Rf的大小也就确定了。故：Rf= (Aum3 -1 ) R14 = 24 kQ4元件明细表R162.3 k QR172.3 k QR18120.3QR20120.3QRl91203 QR211203 QT23AD4T33AD5T43AD18AT53AD18C六、总结经历了这次课程设计，我对模拟电路这门课有了更 进一步的认识和了解，理论和实际操作都很困难，要将 实际和理论联系起来需要不断的下功夫，它和课本上的 知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电 路，

16、要动手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要 求我们在以后的学习中注意这一点，要把课本上所学到 的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设计，不 但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义 上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联 网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力在进行一个综合性的设计时，要全面考虑问题，如 想用其他信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号 直接或间接关系的信号，必须是最重要相关的信号，然 后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。当 我们拿到一个课题时，一定要先仔细分析要求，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课设的过程 是艰辛的，但是收获是巨大的。首先，我们再一次的加 深巩固了对已有的知识的理解及认识；其次，我们第一 次将课本知识运用到了实际设计，使得所学知识在更深 的