电子技术课程设计报告-高保真音频功率放大器

电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器一、题目名称：高保真音频功率放大器二．用途：家庭、音乐中心装置中作为主放大器。三．主要技术指标和考核条件：1.正弦波不失真功率：大于5W，在频率1KC、负载电阻8Ω，示波器观察不出明显失真的条件下考核，相当于输出电压有效值6.325V。2.电源消耗功率：不大于10W，在上述输出功率下考核。3.输入信号幅度：当输出功率为5W时，要求输入电压的有效值在200mV到400mV之间，在频率1KC、负载电阻8Ω条件下考核，相当于电压放大倍数30倍到15倍之间。4．输入电阻：大于10KΩ，在频率1KC的情况下考核。5．频率响应：50Hz～15KHz。在输出功率5W、负载电阻8Ω的条件下考核。并要求在频率响应指标范围内的所有频率点上，放大器都输出5W的功率而观察不到明显失真。6．温度稳定性：维持5W输出半小时，电流消耗功率应保持在10W以内。7．放大器应当稳定可靠的工作，在测试时或当输入线，输出线、电源线移动时放大器不产生寄生震荡。四．方案特点：电路分析及特点：1.电路分析：功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。A.功率输出级由互补对称功率放大电路组成。B.推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。C.输入级是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。2.特点：是较典型的OTL电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。结合结构框图介绍各组成部分及其工作原理；1.结构框图：输入音频信号输入音频信号驱动级运算放大器电路负反馈电路末级功放电路OCL互补对称功放电路输出保护电路输出级偏置电路工作原理：1.推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈形式，可稳定工作点。2.二极管D1是为了消除交越失真，R11稳定功放管静态电流用。3.交流电压负反馈改善放大器各项指标。六．电路设计与计算：1.电源电压的确定：当负载电阻一定时，电源电压的大小直接与输出功率有关，，其中n为考虑各晶体管饱和压降及引起的损失而引入的电源电压利用系数，通常n=0.8左右，在本例中：2．功率级的设计:功放管的要求：查3DD15（50W、50V、5A、β50）、2Z730C（50W、100V、15A、β50）。完全能满足要求而有余。故选用之。功率管需推动电流：耦合电容=2000μF,取2200μF。稳定电阻：过大则功率损失太大，过小温度稳定性不良，通常取0.5～3Ω，现取1Ω2W。3.推动级设计：取故选3DG12可满足要求。消除交越失真选二极管2CP12（100mA，0.9V）（实验中仍选用理想型代替）一般>>>取=80Ω，=170Ω，取典型电路中、支路电流应(3~5)，取=1.4mA==选=2.5K，=4.7K进行调节以达到最佳工作点。当功放级达尽限运用时，推动级也达尽限运用，故推动级基极信号电流峰值应与静态值相等即0.4mA。由于推动级用的是中功率晶体管，故其输入电阻为：（）推动级的负载电阻可等效为：其中，为大功率管的输入电阻，由于乙类放大是变化的，不好准确计算，只好以为的计算值。故推动级电压放大倍数推动级基极推动电压为： 对信号的分流为：上反馈电流的峰值。总推动信号交流峰值为：4.输入级设计：由于推动级需要2.24mA的交流推动信号，故输入级静态电流应大于2.24mA。取=3mA。推动级所需电压信号0.2V，故输入级电压的配置可以较随便，取、为2KΩ,=1K，＝22－5×3＝。取T1为理想三极管。取则取（标称值） 取（标称值）耦合电容凭经验选取==10μF,=100μF.5.负反馈设计：取，不要太大，以免降低总开环倍数。0.54总开环倍数为：=（-0.54）*（-573.8）*1=310倍故1+，所以是深度负反馈30故=232取＝100Ω＋470Ω，以便调试。6．电路指标验算：①不失真功率设T3、T4的等大约要损失电源电压1.5V，则实际输出幅度＝9.5V，所以＝5.64W>5W②电源消耗功率=③灵敏度（可计算闭环增益）===30所以==224mV满足要求若不满足可调。④输入电阻=62//51//1.66*10.333=10.63K>10K，符合指标要求。电路图：总逻辑图：电路调试过程：功放级中点电压的调试（1）静态调试：输出级中点电压Vo=Vcc/2如图所示，调节电位器到4.7*38%=1.786千欧姆时，满足中点电压为电源电压的一半，即11.02V。由于在静态工作时，中点电压值只是取决与推动级和功放级的电路元件参数，所以在调试过程当中只需要调节W2，使中点电压尽可能地接近11.00V。动态调试:正弦波不失真功率：用1KHz正弦信号，逐步加大到示波器上刚好出现切峰失真，记下电压表上显示的输出电压，计算输出功率。当输入电压为228mV是，刚好要出现波形失真，此时输出电压为6.5188V，根据公式，输出功率为P=6.5188V*810.9mA=5.29W>5W，符合要求。灵敏度测试：在f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W时，测出VS的值，必须控制在200～400mV之间。将信号略减小使输出保持约6.325伏，测输入电压的值。如图，当输入电压为221.5mV时，可使输出电压保持6.325V左右，此图中显示的是6.3253V。4.电源消耗功率：用电流表测量电源电流，计算电源消耗的功率。如图所示，当输出保持5W(即输入电压有效值是6.325V)时，输入信号为416mV。如图所示，此时R1的电压值=231.6mV，所以所以，符合要求。6.频率响应：在上述情况下增加或降低输入信号频率（幅度不变），输出电压随之下降，当其下降到原来的0.707倍时，或输出波形产生明显失真，记下放大器的上、下限频率值。为了测出上限频率，将T4的Zero-biasB-Cjunctioncapacitance(CC)参数,把原来的0改为pF级的电容值（如9e－06）。由上图分析得出：当输出电压幅度下降为原来的0.707倍时，下限频率为9.007.14Hz，上限频率为9.3150KHz。九．实验中的问题：低频响应取决于各级耦合电容和旁