上海大学 音频功率放大器的设计.doc

电子技术课程设计报告 —— 音频功率放大器的设计 上海大学机自学院自动化系 电气工程及其自动化专业 姓名: 学号: 指导老师:李智华 2014年6月24日 一、任务要求： 设计一个供家庭音乐中心装置中作主放大器用的音频功率放大器。音频功率放大器满足以下要求： 1.正弦波不失真功率：大于5W，在频率1Hz、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6.325伏。 2.电源消耗功率：不大于10W，在上述输出功率条件下审核。 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1Hz、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1Hz的情况下考核。 5.频率响应：50z～10Hz，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，电源消耗功率应保持在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振荡。 电路图： 二、电路方案特点： OTL功率放大器通常由功率输出级、推动级和输入级三部分组成。功率输出级有互补对称电路和复合管准互补对称电路之分，前者电路简单易行，但由于大功率管不大，故推动级要求有一定功率，复合管准互补对称电路优点是大功率管可用同一型号，复合后?较大，推动级只要小功率管就可以了，但复合管饱和压降增大故电源电压要相应高一些，晶体管数目要多一些，推动级通常是甲类放大，其工作电流应大于功率管基极推动电流，故有一定功率要求。由于推动级电压幅度与输出级相同，通常采用自举电路来达到，一般推动级都是共射极放大电路，具有一定的电压增益，输入级的目的是为增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。输入级与推动级之间有阻容耦合和直接耦合多种形式。 本电路是较典型的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。电路中二极管D是为消除交越失真而设。 三、主要单元电路的设计计算： 电源电压的确定： 功率级的设计： 查3DD15（50W、50V、5A、?50）。2Z730C（50W、100V、15A、?50）。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： 取2200μf/25V 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0.5～1，现取12W。 推动级设计： 取 不超过3DG12的700mV，故取用之。 消除交越失真选二极管 2CP12（100mA,0.9V） 一般 取 取100μf/15V 典型电路中支路电流应（3～5） 取 选进行调节已达最佳工作点。 当功放级尽限运用时，推动级也达尽限运用，故推动级基极信号电流的峰值应予静态值相等即0.35mA。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为 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： 输入级设计 由于推动级需要1.75mA的交流推动信号，故输入级静态电流应大于1.75mA.取。；； 取 则 耦合电容凭经验选取 负反馈设计 取，不是太大以免降低总开环倍数。 总开环倍数为： 故 所以是深度负反馈 以便于调试 不失真功率 （1）不失真功率 设的等大约要损失电源电压2V，则实际输出幅度为： （2）电源消耗功率 灵敏度 满足要求 若不满足可调 （4）输入电阻 7.频率响应： 低频响应取决于各级耦合电容及旁路电容，开环选取已考虑足够大，再加上负反馈已无问题。 高频响应主要由2Z730决定，因它的，而其他硅NPN晶体管频率都较高，由于深度负反馈，故高频响应提高到10KC应当也无问题，由于详细计算较困难，故在调试时再考核。 图中增加了一只，是为消除寄生振荡而设，若实际使用时没有寄生振荡，则以不用为好，因为用了，高频响应将会差一点。 电容是为了消除电源引线太长引起的寄生振荡，通常用一直不太大的电容即可，现取100μf/32V的电容值。 四、电路仿真及调试： 静态调试：输出级中点电压 Vo=1/2 Vcc=11.05V 动态调试： 在 f=1kHz，RL=8Ω,输出波形基本不失真时，=6.334V6.325V P==5.015w5w 灵敏度测试： 在 f=1kHz，RL=8Ω， Po＞5W时，=231mV 电源消耗功率： 输入电阻： 频率响应：