[工学]电气自动化技术.doc

1.课程设计目的 1.1、、、、、、、、、、、、、。 负载阻抗。 失真度 根据本课题要求，我们所设计的低功率放大器应由以下几部分组成：直流稳压电源、前置放大及功率放大。以下逐一加以设计。 3.设计报告内容 3.1 设计方案的选定与说明。 图3.1.1 3.1.2前置放大级设计 前端放大功能是完成小信号的电压放大任务、提高信噪比，其失真度和噪声对系统的影响最大，是应该优先考虑的指标。我采用双运放NE5532（如图2-2所示）。实际制作中将它接成同相放大形式，运放反相端串联47 μF的电解电容，让交流信号全反馈，信号放大倍数1+Rf/R0,其中Rf为反馈电阻，在其上并联一个小电容抑制自激震荡，R0为负反馈对地电阻。为了更好的实现对信号的放大，我将放大倍数定为30 dB左右，取Rf = 76 kΩ,R0 = 2.5 kΩ，Avf = 1+76/2.5 = 31.4 dB,由于NE5532需要±3 V～±22 V的电源，所以在三端稳压块7815、7915供给的±24 V上加入两个电阻分压，电源用10μF、0.1μF电容去耦合。普通信号经由输入端输入到前置放大电路，电容滤除信号中的直流量，流入双运放NE5532放大。放大信号可经电阻、电容进行负反馈，通过测试后从输出端输出，形成初步放大信号。如图3.1.2所示。 图3.1.2 3.1.3功率放大器的设计 此功率放大器由三部分组成：输入级、推动级和输出级。其中VT1和VT2构成差分式输入级电路，VT3管构成推动级，VT4和VT5是推挽式互补对称输出级。 初步放大信号流入由VT1、VT2组成的差分放大电路，由于差分放大电路的阻抗非常大，所以电压在此放大，此外它还具有使输出端的直流电压稳定在零电位上的作用。电路中，R4和C2是VT1和VT2的电源滤波电路；R5、R6和C3是负反馈网络；信号经过VT1、VT2后，再通过由R5、R6和C3组成的负反馈网络，其中由于C3的隔直作用，所以R5只有交流负反馈作用，R6具有较强的直流反馈作用和交流负反馈作用。以使VT1至VT7各管工作稳定，使输出端静态电压稳定在0 V。C4是高频负反馈电容（电容超前补偿电路），以防止电路可能出现的高频自激。VD1是VT4和VT5的静态偏置二极管，它可使电路获得更好的温度补偿。C5是高频自励消除电容；R7用于调整复合管的微导通状态；R8、R9和C6构成自举电路；R10和R12构成平衡电阻；R11和R13可减少复合管的穿透电流，提高电路的稳定性；VT4、VT6以及VT5、VT7构成复合管。推动级VT3起到信号放大的作用。当信号正半周输入时，VT4、VT6导通、VT5、VT7截止，VT4、VT6由正电源供电。扬声器放出信号正半周的放大声音；当信号负半周输入时，VT5、VT7导通、VT4、VT6截止，VT5、VT7由负电源供电。扬声器放出信号负半周的放大声音，由于四只功放管上下的电路完全对称，所以输入信号的正、负半周得到了均匀的放大。功放的输出端与扬声器直接耦合，实现了全频带放大。R14与C9为消振网络，可改善扬声器的高频特性；因扬声器呈感性，易引起高频自激，而且产生瞬时过压，有可能损坏晶体管VT6、VT7，此容性网络并入可使等效负载呈阻性。考虑到如果电路出现故障，导致输出端静态不为0 V。由于SP1的直流电阻很小，这样会有很大的直流电流流过SP1和输出管，会使它们烧坏。在加入保险丝之后，如出现这种现象，保险丝熔断，保护了SP1和输出管，同时保护功放管和扬声器。C7与C8能消除直流电源意外产生的交流量；±VCC为直流稳压电源产生的±24V直流电。（如图3.1.3所示） 图3.1.3 3.2相关的计算； Pom≈15～20 W Vom≈15.5～17.9 V VCC≈18.6～26.9 V 这里我取了LM7824,LM7924这两个运算放大器，它们所输出的电压为±24V，其他指标也均达到要求。因此它们可作为前置放大电路与功率放大器的直流稳压电源。 3.2.2.确定功率输出管的参数： 输出功率管的参数选择。输出功率管VT6、VT7为同类型的NPN型大功率管，其承受的最大反向电压UCEmax≈2VCC,每管的最大集电极电流为ICmax≈VCC/Rl,每管的最大集电极功耗为PCmax≈0.2Pom。再选择两管时除了要注意β值尽量对称外，其极限参数应满足下列关系： U(BR)CEOUCEmax≈2VCC ICMICmax PCMPCmax 所以，根据以上分析可得 U(BR)CEO48 V ICM3 A PCM3～4 W 这里我选择了两个3DD63C的管子，它们的参数基本符合以上分析的数据。