电源与功放电路设计1.docVIP

OCL高保真功率放大器 电路设计 2009-05-02 摘 要：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。 关 键 字：电源电路、功率放大器、乙类功放电路，OCL功放 引言 功率放大电路是一种能量转换电路, 要求在失真许可的范围内, 高效地为负载提供尽可能大的功率, 功放管的工作电流、电压的变化范围很大, 那么三极管 常常是工作在大信号状态下或接近极限运用状态, 有甲类、乙类、甲乙类等各种工作方式。为了提高效率,将放大电路做成推挽式电路, 功放管的工作状态设置 为乙类, 以减小交越失真。常见的音频功放电路在连接形式上主要有双电源互补推挽功率放大器OCL (无输出电容)、单电源互补推挽功率放大器O TL (无输出变压器)、平衡(桥式) 无变压器功率放大器BTL等。由于功放管承受大电流、高电压, 因此功放管的保护问题和散热问题必须重视。功率放大器可以由分立元件组成, 也可由集成电路实现。本课题主要设计一个OCL功率放大器，来满足设计要求。 设计任务 设计一个OCL功率放大器，要求如下： 1）最大不失真输出功率PLM＞5W（RL=8）。 2）输入为标准音频线路输入 RO=600Ω,1mW(0.775V） 3）放大器的效率优于50％。 4）放大器的频响特性：1Hz——100 KHz。 5）设计并制作一个双路（±12V）线性直流稳压电源（可选用78XX和79xx系列三端稳压模块）。 三、设计思路 电路原理方面, 该电路包括差动输入放大电路、共射放大电路、偏置电路、交越失真消除电路、准互补功率放大电路、负反馈电路、扬声器补偿电路等。其电路原理总图如下所示，但电源采用自己设置的直流稳压电源正负12V。 四、系统设计 1 、输入端仿真图 根据要求，因为Ri = 600Ω，则选择R1为600Ω Vo=6-R2/R1*Vi=6-1.27Vi 在正输入端加入6V电压，为了抬高静态工作电压，使后面的三极管正常工作，也有利于减小交越失真。 在输入端加入100uf的电容，起到隔直通交的作用。 2、差分放大器 原理：由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。将两个输入端电压的差以一固定增益放大很多系统在差分放大器的一个输入端输入信号，另一个输入端反馈信号，从而实现负反馈。 两管T2、T3两管分别在Uin的两个半周期内导通，一管导通，一管截止，相互配合，交替工作。输出端Uo分别接在两管集电极，当两管交替输出的集电极电流通过时正负半周合成为完整的波形。 需要指出，电路工作在乙类状态时，两管基极都未设偏置。由于晶体管输入特性曲线上存在一段“死区”，在信号正负半周交接的零值附近，出现没有放大输出的情况，反映到负载上就会出现波形的两半周交界处有不衔接的现象，即“交越失真”。推挽放大器如果采用准乙类放大方式，就可以大大减小交越失真。所以一般的实用电路，在静态时都要给晶体管加上一定的正向偏压。保证晶体管在信号电压较低时，仍处于良好导通状态。 具体电路如下图所示： 电路说明： Ｑ4、Ｒ15、C3组成了共射放大器； Q8、R26、R13构成跨导环放大器为功放管提供准乙类直流偏置电压，克服交叉失真 ； Q5、C4、R14为恒流源负载； R10、D1、D2提供了Q5的偏置电压 4、稳压电源设计 1，LM78XX的应用 在1端输入限定范围内的交流电压，2端接地，可在3端输出指定的电压。 如：LM7812，其输入端输入范围为14.5~27V，其输出端输出+12V电压。 而若为LM79××，则同理可输出负电压。 2、原理图如下所示 1）由于LM7812和LM7912输入端电压值应在14.5~27V，因此，我们这里采用了变压器，把电源电压的交流电压220V变为16V交流电； 2）由于信号接地引起的不良耦合，因此我们在直流电源和地之间接了退耦，即图中的C1,C3。 根据老师指导，选择电容为100u，0.1u。但由于实际原因，焊接时C1采用了4.7uF 其仿真图为： 五、焊接 焊接技术是设计硬件电路的一个重要环节，焊接是这次项目的重点和难点。要求手工焊接所形成的焊点：圆滑光亮、无气孔、无尖角、无拖尾；大小一致；焊料适当，使焊锡