低频功率放大器实验报告

低频功率放大器实验人员：吴科进皮强强刘艳兰实验任务：设计并制作一个低频功率放大器实验要求：(1)输入级使用差分放大器，输出级使用乙类功放电路负载8Q；(3)输入信号电压为5mV；额定输出功率为PORN10W；非线性失真W3%；电源效率N55%；交流噪声功率W10mW课题分析：因额定输出功率PORN10W，且负载R=8Q，则由p=12R及P=U2/R可知输出电压有效值UN9V,峰值Um=如2UN12.7V,而电流的有效值IN1.12A,峰值Um^.'2lN1.58Ao输入信号的电压的有效值为5mV,电压至少要放大9V/5mV=1800倍，在此我们采用两级放大，依照题目要求，第一级采用差分放大，第二级采用共射放大。输出级使用的是乙类功放电路，前级的放大后输出的电压经过此功放会有一定的衰减，因此放大电压的倍数要稍微比要求的高一点。由于互补乙类功放电路存在着交越失真的问题，因此采用两个电阻及一个三极管来消除它。总体的设计原理框图及电路图分别如下所示：

Fr1共射放大电路1BVT1P31C，R1EMOmflT1P32C|VEE-13V各部分电路参数的计算:Fr1共射放大电路1BVT1P31C，R1EMOmflT1P32C|VEE-13V(1)电源设定：要求输出电压峰值为13V,又因有一定的电压损耗，最终设置为18V.（2）互补乙类功放部分：用复合管组成的互补乙类功放电路，电阻R2和％起着限制输出电流，吸收TIP31C和TIP32C的匕旧值随温度变化的作用，其值太小不能对温度的吸收又太高的期望，但是，该发射极电阻R一增大，因发射极电阻的压降，能够输出的最大电压E就下降，所以Re不能太大，是负载的1/10以下，通常只有数欧，在此，取r=r=500mQ。在输出部分加一个1000uF电容，起到隔直通交的目的，与负载形成高通滤波器。（3）避免交越失真部分：因要求输出电流的峰值为1.58A，而TIP31C的电流放大倍数B=20，所以流进前级的TIP31C基极的交流信号电流的峰值为1.58/20/20=4mA,因此流过R8的直流电流七应大于4mA,但也不能太大，在此选取为100mA，设流过Tr5集电极的电流为20mA,Tr5的电流放大倍数B=200，则基极电流为0.1mA,因此可设流过R3和R9的电流为2mA,因Tr5的u广0.7V,则r=0.7V/2mA=350Q，要使TIP31C与TIP32C处于微导通则r和r两端的电压至少为1.4V，r+r=1.4V/2mA=700Q,3939R9=700-R3=350Q,因此选择R9为1KQ的电位器。（4）共射放大电路部分：因要求电压输出的峰值为12.7V，定Tr4的集电极电压为1V贝ljq=(20-1)V/100mA=190Q,定Tr4的电压放大倍数为30,贝七=R8/30x6Q,设Tr4的发射极电压为2.5V,则r+r=2.5V/100mA=25Q,可得r=20Q,r两端的电压为101717222.5V+0.7V=3.2V,r和r两端的电压就为36V-3.2V=32.8V则R：(R+R)=3.2:32.8孑1：10,假定r=680Q,则r+r=7K222318222318Q,取R18=2KQ,R23为10KQ的电位器。Tr4的基-集电极加一个100pF电容是为了防止自激震荡。C8是耦合电容。射级跟随器部分：射级跟随器与差分放大直接耦合，射级跟随器的输出电阻尽量小，因为从差分输出电压峰峰值只有1V,R19没有多大的影响，故设置为680Q，电容C6是为了避免自激震荡。差分放大部分：该部分电路是镜像恒流源差动放大电路。假定恒流源提供的电流为2mA,令R5=1KQ,R15=100KQ,恒流源三极管B=200,算得R7=7.5KQ,放置电位器为20KQ的％，调节电位器使电压放大70倍即输出电压峰峰值为1V.设置R4为10KQ.实验调试中遇到的问题：在射级跟随器时出现了自激震荡。解决办法：并在该三级管的基—集电极之间接一个容值为100PF的小电容，通过电容的相位补偿作用克服震荡。电压放大时波形失真。解决办法：改变参数，调整静态工作点。电流太小时，如果加入8欧姆的负载时，电流瞬间被拉下变为零，这是因为静态电流太小，当加入交流时，在一段时间，功率管不能导通。解决办法：调大静态电流，但不能太大，太大也会导致饱和失真，只要大于指标所需电流的幅值的一点就可以了。在示波器上显示时，波形为失真，然而波形会一直往下沉。原因是示波器未设置好。解决办法：将示波器设置成交流耦合。未接负载时输出电压的峰峰值为30V，当加入负载之后电压的峰峰值只能达到20V且有自激震荡.没有找到解决办法。实验心得：在做功率放大器实验的这两个星期里，可以说是一波未平一波又起，确实遇到了很多的问题，让我感受最深的就是自己的理论知识太缺乏，感觉自己以前所学的真的很不够用。从三极管的基本结构到最基本的共集、共射电路的计算，从弄懂乙类功率放大电路的基本结构到设计它的放大参数，这些知识的匮乏都驱使着自己将模电的知识再巩固一遍，即使是这样有时都不知道如何入手，尤其是在刚刚遇到自激震荡的时候，本就对这个概念不是清楚的我们，想要去消除它，确实挺困难的，但我们并没气馁，我们总是不断地查资料，不断地尝试，采用各种消除自激震荡的方法，如简单的滞后补偿、RC滞后补偿、密勒补偿等等，最后都以密勒补偿（在基极与集电极之间接一个电容）的方法解决了。从这次的实验中，我们感觉收获蛮大，每一次的尝试都燃烧出了新的希望，多少次的参数的调试，5、6次的电路重装，有时结果或许一样，但我们排除了不一样的可能，积累着失败，我们离成功一步步的靠近。同时每一个问题的解决，都拉近了我们三人的距离，我们一起探讨，一起尝试，迎着困难让我们的心走得更近，为了我们共同的目标，我们昂首向前，这是一种磨练，但给予我们更多的是一种斗志，真是这种斗志激励着我们顽强的心不断拼搏。总结这次的实验，确实出现了蛮多的问题，走了不少的弯路。在开始设计时就没有对题目进行很透彻的分析，题目要求输入的有效值为5mv，而我们在设计参数时都是按照峰峰值为5mv的输入信号来计算的，在这段时间里就浪费了很多的时间，最后弄明白了要的是有效值，峰峰值应为14mv，最后又重新计算各参数。还有就是我们计算出各个参数后不是直接焊板子，而是一直用multisim软件进行仿真，不久之后才明白仿真对于模拟电路没有太大的作用，应该直接焊出板子然后再对电阻进行微调以此达到所需的要求。在焊板子的时候首先要想好总体的布局，否则到后来就不好