OCL音频功率放大器解析

辽宁工业大学模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：OCL功率放大器院（系）：电子与信息工程学院专业班级：电气（光伏）122班学号：121806062学生姓名：张红梅指导教师：（签字）起止时间：2014.6.30-2014.7.11辽宁工业大学课程设计说明书（论文）课程设计（论文）报告的内容及其文本格式1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册，内容包括：①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等）②设计(论文)任务及评语③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字）④目录⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等）⑥参考文献2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数。3、封面格式4、设计（论文）任务及评语格式5、目录格式①标题“目录”（小二号、黑体、居中）②章标题（小四号字、黑体、居左）③节标题（小四号字、宋体）④页码（小四号字、宋体、居右）6、正文格式①页边距：上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2.5cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订；②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字，小四号字、宋体；③行距：20磅行距；④页码：底部居中，五号、黑体；7、参考文献格式①标题：“参考文献”，小二，黑体，居中。②示例：（五号宋体）期刊类：[序号]作者1,作者2,……作者n.文章名.期刊名（版本）.出版年,卷次（期次）:页次.图书类：[序号]作者1,作者2,……作者n.书名.版本.出版地:出版社，出版年:页次.本科生课程设计（论文）IV课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号121806062学生姓名张红梅专业班级电气（光伏）122班课程设计（论文）题目OCL功率放大器课程设计（论文）任务设计任务：（1）采用全部或部分分立元件设计一种OCL音频功率放大器。（2）额定输出功率WP100，负载阻抗8LR（3）失真度%3（4）设计放大器所需的直流稳压电源。设计要求：1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：选择器件进行单元电路设计；第5天：单元电路设计及仿真；第6天：整体电路设计并仿真；第7天：电路焊接制板；第8天：焊接调试；第9天：完善设计；第10天：答辩。指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日本科生课程设计（论文）V摘要OCL音频功率放大器它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。它是性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点，因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中得到了广泛的应用。本设计主要采用分立式原件电路进行设计，采用直流稳压电源、前置放大电路、OLC功率放大电路相结合的放大模式，当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号非线性失真尽可能的小。在OLC功率放大电路的两个二极管减小了非线性失真。关键词：稳压电源不失真OLC功率放大输出功率本科生课程设计（论文）VI目录第1章绪论..........................................................11.1XXX概况......................................................11.2本文研究内容.................................................2第2章XXX电路设计..................................................32.1XXX总体设计方案..............................................32.2具体电路设计.................................................42.2.1XXX电路设计............................................42.2.2XXX设计................................................52.2.3XXX电路设计............................................62.3元器件型号选择...............................................72.4EWB仿真、数据分析............................................8第3章课程设计总结.................................................11参考文献............................................................13元器件清单..........................................................14本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1OCL音频功率放大器概况音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈努力，无论是线路技术还是元器件方面，乃至与思想认识上都取得了长足的进步。早期的晶体管功放半导体技术的进步是晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器，早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为40khz，大电流管的耐压值一般在30v~40v左右。这样放大器的频率响应也很狭窄，大大影响了音乐中高频信号的重现，再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OCL功率放大器不易找到三个指标都满足的管子，所以不得不采用变压器耦合输出，变压器的相移又使得电路中家深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一阶段的晶体管放大器音质是很差的。晶体管功放的发展和互调失真。随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出的变压器OCL电路。最初的大功率PNP管是锗管，而NPN管是硅管，两者的特性差别非常显著，电路的对称性很差，人们多采用准互补电路，通过一只小功率管于大功率管复合，得到一只极性与PNP管类似的大功率管，降低了因电路对称性差而招致的失真。到了六十年代末，大功率的PNP硅管商品化的时候，互补对称电路得到了广泛应用。元器件的进步使晶体管功率放大器技术指标产生了质的飞跃，在主观音质评价方面，也改变了过去人们对晶体管功放的看法。本科生课程设计（论文）21.2本文研究内容根据任务书内容进行描述1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。本科生课程设计（论文）3第2章OCL音频功率放大电路设计2.1OCL音频功率放大器总体设计方案方案一本设计的电源通过变压器变为25V交流电，经过整流滤波得到31V的直流电，同时直流电再经三端集成稳压电路输出正负15V,供应前置放大电路和功率放大电路使用。再用OCL功率放大、音频INPUT音频输出组成。本方案符合设计要求，但是结构复杂不易操作，且不经济实用。如图1所示图-1方案二电源与设计方案一相同。前置放大电路采用通用型低功耗集成运放LM324D，功率放大部分，Q1和Q2组成互补输出级。Q1和Q2分别使用2N5551和2N2950，D1D2克服交越失真，从而更好地进行信号放大。本方案符合设计要求，思路清晰，结构简单，容易制作，实用性强。因此我选择方案二。+15v+15v输入初步输出~220v市电信号放大-15v-15v直流稳压电源前置放大电路功率放大电路音频INPUT音频输出稳压电源OCL功放本科生课程设计（论文）42.2具体电路设计2.2.1直流稳压电源电路设计电源变压器由于所需的直流电压比电网的交流电压相差较大，因此常利用电源变压器降压得到合适的交流电压进行转换。整流电路利用二极管具有单向导电性，将正负交替的正弦交流电压整流成单方向的脉动电压。本电路中采用四个二极管(IN4007)将电压器次级交流电压变成单向直流电压，它包含直流成分和许多谐波成分。滤波电路滤波电路的作用是利用储能元件滤去直流电压中的交流成分，使输出电压趋于平滑，采用电容滤波成本低，输出电压平均值较高，但带载能力差，适用于负载电流较小且在变化不大的场合。稳压电路稳压电路的作用使输入电压或负载在一定范围内变化时，保证输出电压稳定。对要求不高的小功率电路，可采用并联型硅稳压管稳定电路。如图2所示为直流稳压电源。如图-2直流稳压电源电源变压器整流电路滤波电路稳压电路T1NLT_PQ_4_10T2NLT_PQ_4_10D11B4B421243D21B4B421243C1100uFC2100uFR1100kΩR2100kΩC7330nFC8330nFD31N4001D41N4001U1LM7824CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEU2LM7915CTLINEVREGCOMMONVOLTAGE12101114XMM13V1220Vpk50Hz0°V2220Vpk50Hz0°613161798C910uFC1110uFC122.2mFC132.2mFC142.2mFC152.2mF5715191804本科生课程设计（论文）52.2.2前置放大电路设计如图3所示，前置放大电路为反向比例放大电路，由运放LM324D和电阻R1、R2组成，通用型低功耗集成四运放LM324内含4个独立的高增益、频率补偿的运算放大器，既可接单电源使用，也可接双电源使用，驱动功耗低，可与TTL逻辑电路相容。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。电容可以滤出直流信号对电路放大增益的影响，放大交流有用信号，通过调节R1、R2可以改变电压增益。如图-3前置放大电路R11kΩR2100kΩR33kΩU1ALM324D321141VEE-15VVCC15VC1470mFC4120mFXSC1ABExtTrig++__+_V1200mVrms50Hz0°06543VEEVCC21本科生课程设计（论文）62.2.3功率放大电路设计如图4所示，功率放大器运用了甲乙类双电源互补对称电路，二极管D1、D2为三极管提供门槛电压从而克服因达不到门槛电压而引起的交越失真，R4和R5使，电路对称Q1和Q2组成互补输出级。，静态时，在D1和D2上产生的压降为Q1和Q2提供了一个适当的偏压，使之处于导通状态。有信号时，由于电路工作在甲乙类，即使Vi很小，也能进行放大。图-4功率放大电路D11N3903D21N3903R4100ΩR