OCL功率放大器设计解读

1、设计题目：OCL功率放大器设计姓名：学号：班级：14级专业：电子信息工程设计时间：20162016年7月4日目录概括3一、任务及要求：41.设计任务42.设计要求4二整体方案设计41.设计思路42.OCL功放各级的作用和电路构造特色4三单元电路的选择及设计51、设计方案52、设计选择5(1)设计一个放大器所需要的直流稳压电源5(2)差分放大电路电路图6(3)复合管放大电路电路图7(4)UBE的倍增电路电路图7四.整体电路图9五元器件参数的选择：10a.确立工作电压VCC10b.功率输出级的设计：11c.推进级（V4）的设计12d.输入级的设计13六、总结与领会15概括(1)放大电路实质上都是能

2、量变换电路。从能量控制的看法来看，功率放大电路和电压放大电路没有实质的差别。可是，功率放大电路和电压放大电路所要达成的任务是不同的。对电压放大电路的主要的要求是使其输出端获取不失真的电压信号，议论的主要指标是电压增益，输入和输出阻抗等，输出的功率其实不一定大。而功率放大电路则不同，它主要要求获取必定的不失真（或失真较小）的输出功率，所以功率放大电路包括这一系列在电压放大电路中没有出现过的特别问题，这些问题是：要求输出功率尽可能大为了获取大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，所以器件常常在靠近极限运用状态下工作。效率更高(2)因为输出功率大，所以直流电源耗费的功率也大，这就存

3、在一个效率问题。所谓效率就是负载获取的实用信号功率和电源供应的直流功率的比值。这个比值越大，意味着效率越高。非线性失真小(3)功率放大电路是在大信号下工作，所以不可以防止地会产生非线性失真，并且同一功放管输出功率越大，非线性失真常常越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。可是，在不同场合下，对非线性失真的要求不同。(4)功率器件的散热问题:在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，器件承受的电压高。为了充分利用同意的管耗而使管子输出足够大的功率，放大器件的散热就成为一个重要问题了。(5)别的，在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，器件承受的电压要高，经过的电流要大，功率管破坏的

4、可能性也就比较大，所以功率管的破坏与保护问题也不容忽略。(6)OCL功率放大器是一种一种直接耦合的功率放大器，它拥有频响宽，保真度高，动向特征好及易于集成化等特色。OCL是英文OutputCapacitorLess的缩写，意为无输出电容。采纳两组电源供电，使用了正负电源，在电压不太高的状况下，也能获取比较大的输出功率，省去了输出端的耦合电容。使放大器低频特征获取扩展。OCL功放电路也是定压式输出电路。3一、任务及要求：设计任务(1)所有或部分分别原件(2)额定输出功率po=2W(3)负载电阻RL=8(4)失真度r3%(5)设计放大器所用直流稳压电源设计要求(1)画出电路原理图(2)元器件及参数

5、选择(3)电路的仿真及调试二整体方案设计设计思路功率放大器的作用是给负载RL提必定的输出功率，当RL准时，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。因为OCL电路采纳直接耦合方式，为了保证工作稳固，一定采纳有效举措克制零点漂移，为了获取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。所以，性能优秀的OCL功率放大器应由输入级，推进级和输出级部分构成。OCL功放各级的作用和电路构造特色输入级：主要作用是克制零点漂移，保证电路工作稳固，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，采纳带恒流源的，由复合4管构成的差动放大电路，且设置的静态偏置

6、电流较小。推进级的用是获取足够高的电压放大倍数，以及为输出级供应足够大的驱动电流，为此，可采纳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供应足够大的输出信号功率，可采纳有复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路。三单元电路的选择及设计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变换为依据输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频次的波，即沟通信号电流，三极管的集电极电流永久是基极电流的倍，是三极管的沟通放大倍数，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倍，而后将这个信号用隔直电容隔绝出来，就获取

7、了电流(或电压)是原来的倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不停的电流及电压放大，就达成了功率放大。2、设计选择(1)设计一个放大器所需要的直流稳压电源U2OMPOM2RL又UOM2POMRLVCC(1.21.5)UOM则能够得出VCC=17V24V,此时取VCC=20V.该直流稳压电源的图形如下图：5在电子线路中，往常都需要电压稳固的直流电源供电。小功率稳压电源一般有电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分构成。电源变压器是将沟通电网220V的电压变为所需要的电压值，而后经过整流电路将沟通电压变为脉动的直流电压。因为此脉动的直流电压还含有较大的纹波，一定经过滤波电路加以滤除，进而获取

8、光滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压颠簸（一般有10%左右的颠簸）、负载和温度的变化而变化，因此在整流、滤波电路以后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压颠簸、负载和温度变化时，保持输出直流电压的稳固。当负载和温度变化时，保持输出直流电压稳固。差分放大电路电路图6差分放大电路在性能放大那个面有很多长处，是模拟集成电路的又一重要构成部分。上图时用两个特征相同的三端器件V1、V2所构成的单端输入的差分放大电路。图中R0为实质电流源的动向输出电阻，其阻值一般很大，简单知足R0Re（发射结电阻）的条件，这样就能够认为R0支路相当于开路，输入信号电压近似地均分在两管的输入回路上，如图中表现了射

9、极耦合的作用。复合管放大电路电路图双极性三极管（BJT）有两种种类：NPN型和PNP型。他们分别有三个极：发射极e、集电极c和基极b。当BJT用作放大器件时，不论是NPN型仍是PNP型，都应将他们的发射结加争先偏置电压，集电结加反向偏置电压。(4)UBE的倍增电路电路图7UBE的倍增电路交越失真：电子学名词，是指放大电路中，输出信号并不是输入信号的完好、真切的放大，而是多多少少走了样，这类走样即是失真,惹起失真有多种.我们在剖析时，是把三极管的门限电压看作为零，但实质中，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，

10、产生失真。这类失真出此刻通过零值处，所以它被称为交越失真。因为晶体管的门限电压不为零，比方硅三极管，NPN型在0.7V以上才导通，这样在00.7就存在死区，不可以完好模拟出输入信号波形，PNP型小于-0.7V才导通，比方当输入的沟通的正弦波时，在-0.70.7之间两个管子都不可以导通，输出波形对输入波形来说这就存在失真，即为交越失真。我们战胜交越失真的举措是：避开死区电压区，使每一晶体管处于微导通状态，一旦加入输入信号，使其立刻进入线性工作区能够给互补管一个静态偏置。此时我们利用二极管和电阻的压降产生偏置电压进而战胜交越失真.8四整体电路图工作原理简单介绍：1）用差分放大输入级克制零漂，如前所

11、述，为了使RL在静态时没有直流电流经过，即A点的静态直流电位为零，所以采纳正，负对称的两个小电源VCC，VCC）。可是温度的变化又会惹起零漂，所以应采纳差分放大器作为输入级，用它来克制A点电位因受温度等要素影响而产生的零漂。2）其余元器件的作用:V3管为激励级，它把V1管输出信号再进行一次放大后9去推进功率输出级的功放管工作，故该级又称为推进级。C5是高频负反应电容，防备V3高频自激。（3）R7，V8，V9为功放管供应静态偏置，防备交越失真，把V4，V5基极直流电信分开，并利用V8，V9赔偿功放管的温度特征，以稳固功放管的基极偏流。4）R5，C3，R6构成电压串连负反应电路。C3对低频信号短路

12、，分压比R6/（R5+R6）为反应系数，R6越大，反应量越大，反应越强。分压比适合则既可减小信号非线性失真，又不致造成放大器增益降落太多。5）R16，C6称中和电路，防备因为感性负载而惹起高频自激。6）R4，C2是差动放大器的电源滤波电路。7）C4是自举电容，用来提升功率输出级的增益。由图可知，当输入信号u1为正半周时，经V1，V2和V3次放大并反相，uc3也为正半周，则V4，V6复合管导通，信号放大后经R14，RL，地，VCC返回V4，V6形成回路，在负载RL上有放大了的正半周电流i1经过，其方向如图中的实线所示。同理可知负半周上的i2经过，如图中虚线所示。这样轮番推挽工作，在RL上就获取功

13、率放大后的完好信号。五元器件参数的选择：a.确立工作电压VCC为了达到额定输出功率po=8W的设计要求，同时使电路安全靠谱地工作，电路的最大输出功率应比设计指标大些，一般取POM(1.52)PO。10POM(14,16)又1U2OMPOMRL2UOM2POMRL又考虑到输出功率管V2，V4的饱和压降和发射极电阻R10，R11的压降，电源电压常取VCC(1.21.5)UOM同直流稳压电源相同取VCC=20V。功率输出级的设计：输出功率管的选择输出功率管V4，V6为同种类的NPN型大功率管，则有：1.每个晶体管的最大集电极电流为ICmaxVCC20R14RL2.35，80.52.承受的最大反向电压

14、UCEmax2VCC22040V，3.每个晶体管的最大集电极功耗为PCmax0.2POMICQUCEQ,ICQ(2030)m选ICQ20mPCmax0.2POMICQUCEQ0.21.580.02122.8W查阅手册选用3DD5BUBR(CEO)30VICM2.5APCM30W选择10115011(R11+R12)=R13=(510)rn7（5-10）rbe7(1)R14=（510）（10+51*0.5）=175-375选择R13=220选择R11=R12=110。T8和T9的选择UBR(CEO)4UBR(CEO)52VCC40VIC4(max)IC5(max)(1.11.5)IC6(max)

15、1.51760m52.8m1050PC4(max)PC5(max)(1.11.5)PC6(max)1.52.8W84mW1050查表获取V4，V53DK4A(NPN)3CG4A(PNP)4550c.推进级（V4）的设计为保证对后级有足够的驱动电流则有：ICQ33Ib4(max)Ic4(max)352.8m33.17m450选择ICQ35m(2,10)m。12ICM52ICQ32510mUBR(CEO)2VCC40VPCM32VCCICQ3250mw查表能够得出为3CG2050（PNP)又因为R7，V8，V9为功放管供应静态偏置，而V8，V9赔偿功放管的温度特征，这里R7与R8不过起限流保护电路

16、的作用，其参数的选择一般不会对电路造成较大的影响，则能够选用R7=R8=100.直流稳压电源中器件参数的配置见图中表示输入级的设计令ICQ1ICQ2(0.52)mICQ1ICQ2ICQ3选ICQ1ICQ21mICQ32m选用R1，R3，R4R1WBE30.7V700ICQ11m选用R11K(R3R4)WBE2(VCC)(0.7V)(20V)ICQ310.35K2m能够取R3R45.175KR10选用：因为此处的R10同R7与R8相同仅是限流，故取R10100.13选用二极管T1和T2:UBR(CEO)1UBR(CEO)21.2VCC24WPC(max）1PC（max)22VCCI1ce40V1

17、m40mW查表能够得悉：T1和T2均能够选为3DG4AR2与R5的选择：R2R5(15K47K)选用R2R530K当该电路中所需的频次范围为20HZ20KHZ,并且假设该信号源信号电压不超出100mV.选用R6：POVOVORLVOPORLAufVOPORLR5Vi100mV1R6R6530选用R6500C3与C6的选用：C3(313110)470uF2feR6220500选用C350uF/63VC1(310)11102.4uF/63V2feR2220331000R16R68C6112feR1622081000选用C60.1uF/16V14六、总结与领会经过这段时间的学习,然我有所进步.可是经

18、过不停的努力,我最后达成了任务.刚开始我借来了一份高保真音频功率放大器的电路原理图，但离实质应用差距较大，有些器件很难找到，后到达网上搜寻了一下有关内容，趁便到学校图书室借有关书本，经过不停比较与议论，最后敲定了高保真音频功率放大器的电路原理图，并且咨询了兄弟班对于元器件的参数状况。为下步实物连结打好基础。在做电路仿真时，我画好了电路原理图，改正好参数后，创立网络列表时系统老是报错,不论我如何改正都不可以，以后讨教同学，他们也碰到了相同的疑惑。任何事情都不可以能是一帆风顺的，开始是创立网络表时出现问题，以后是没有差错但出来的仿真波形不是估计中的，这的确很难改正。输出时仿真波形老是一条直线，我弄了一夜晚也找不出原由，整个人也显得急躁不已。接下来，开始了我们的实物焊接阶段。以前的电工实习让我简单的接触到了焊接实物，认为会比较轻松，但实质焊接起来才发现此次与电工实习中的焊接实物有很大的不同，要自己对焊板上元件进行部署和焊接电路元件连线，增添了很大的难度。因为采纳了电路板，为了使步线雅观、简短，还真