OCL音频功率放大器设计实验报告

经过分析以上缺点，在深入解剖自我之后，我认识到了问题的严重性。按照具体情况具体分析的方法进行剖析，这其实是对自己要求不严格的结果。所以经过此次反省，我立志改掉陋习，剔除短处，吸人长处，不断完善自我，从以下几点改进。OCL音频功率放大器设计调试报告班级11级电子（2）班学号7姓名芮守婷2013年6月5日经过分析以上缺点，在深入解剖自我之后，我认识到了问题的严重性。按照具体情况具体分析的方法进行剖析，这其实是对自己要求不严格的结果。所以经过此次反省，我立志改掉陋习，剔除短处，吸人长处，不断完善自我，从以下几点改进。一、实验目的1、通过亲自实践，用分立元件搭接焊接成一个低频功放，在使其正常工作的基础上通过调试以达到优化的目的；2、通过此次试验验证模拟电子技术的有关理论，进一步巩固自身的基本知识和基础理论。3、通过实验过程培养综合运用所学知识解决实际问题的工作能力；4、同时提高提高团队意识，加强协作精神。二、指标要求1、输出功率：≧20W2、负载：8欧3、电压增益：40dB4、带宽：10HZ~40KHZ三、功放的分类及简单介绍功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。音频频率范围约为20Hz～20kHz，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。本设计中要求设计一个实用的音频功率放大器。功率放大电路的电路形式很多，有双电源供电的OCL互补对称功放电路，单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推挽电路和变压器耦合功放电路，等等。我选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类。推挽功率放大器的工作状态之所以设为甲乙类而不是乙类，其目的是为了减少“交越失真”。若设置为乙类状态，由于两管的静态工作点取在晶体管输入特性曲线的截止点上，因而没有基极偏流。这时由于管子输入特性曲线有一段死区，而且死区附近非线性又比较严重，因而在有信号输入、引起两管交替工作时，在交替点的前后便会出现一段两管电流均为零或非线性严重的波形；对应地，在负载上便产生了交越失真。将工作状态设置为甲乙类便可大大减少交越失真。这时，由于两管的工作点稍高于截止点，因而均有一很小的静态工作电流ICQ。这样，便可克服管子的死区电压，使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化，从而克服了交越失真。OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。经过分析以上缺点，在深入解剖自我之后，我认识到了问题的严重性。按照具体情况具体分析的方法进行剖析，这其实是对自己要求不严格的结果。所以经过此次反省，我立志改掉陋习，剔除短处，吸人长处，不断完善自我，从以下几点改进。作为一个音频功放而言它有哪些特点了？1、输出功率足够大——为获得足够大的输出功率，功放管的电压和电流变化范围应很大。2、效率要高——功率放大器的效率是指负载上得到的信号功率与电源供给的直流功率之比。3、非线性失真要小——功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区，造成输出波形的非线性失真，因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。其性能指标又是怎样了？音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，效率尽可能高。非线性失真尽可能小。功放的性能指标参数如下：1.灵敏度对放大器来说，灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度；对音箱来说，灵敏度是指给音箱施加1W的输入功率,在喇叭正前方1米远处能产生多少分贝的声压值。2.阻尼系数负载阻抗与放大器输出阻抗之比。使用负反的晶体管放大器输出阻抗极低，仅零点几欧姆甚至更小，所以阻尼系数可达数十到数百。3.反馈也称为回授，一种将输出信号的一部分或全部回送到放大器的输入端以改变电路放大倍数的技术。负反馈导致放大倍数减小的反馈称为负反馈。负反馈虽然使放大倍数蒙受损失，但能够有效地拓宽频响，减小失真，因此应用极为广泛。正反馈使放大倍数增大的反馈称为正反馈。正反馈的作用与负反馈刚好相反，因此使用时应当小心谨慎。4.动态范围信号最强的部分与最微弱部分之间的电平差.对器材来说,动态范围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理能力。经过分析以上缺点，在深入解剖自我之后，我认识到了问题的严重性。按照具体情况具体分析的方法进行剖析，这其实是对自己要求不严格的结果。所以经过此次反省，我立志改掉陋习，剔除短处，吸人长处，不断完善自我，从以下几点改进。5.响应频率响应简称频响，衡量一件器材对高、中、低各频段信号均匀再现的能力。对器材频响的要求有两方面，一是范围尽量宽，即能够重播的频率下限尽量低，上限尽量高；二是频率范围内各点的响应尽量平坦，避免出现过大的波动。瞬态响应器材对音乐中突发信号的跟随能力。瞬态响应好的器材应当是信号一来就立即响应，信号一停就嘎然而止，决不拖泥带水。6.信噪比(S/N)又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。7.屏蔽在电子装置或导线的外面覆盖易于传导电磁波的材料，以防止外来电磁杂波对有用信号产生干扰的技术。8.阻抗匹配一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间应满足的某种关系,以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。因此对一个功放而言，我们要在保持最大功率的基础上还要兼顾不失真，有较好的信噪比，灵敏度要好，这些是我们要重点解决的。四、原理分析1.直流稳压电源的工作原理电源是构成一个完整功放的重要组成部分，其稳定的向外电路提供能量，保证外电路能正常的进行工作。但一般地都是从市电经变压器降压而实现的，那么如何降压，如何把交流经某些元件变成直流，并保证其能稳定的输出是必须考虑的问题。做为稳压电源它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。电源变压器是将交流电网220v的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。而脉动的直流电压含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以消除，从而得到平滑的直流电压。A.变压器经过分析以上缺点，在深入解剖自我之后，我认识到了问题的严重性。按照具体情况具体分析的方法进行剖析，这其实是对自己要求不严格的结果。所以经过此次反省，我立志改掉陋习，剔除短处，吸人长处，不断完善自我，从以下几点改进。变压器的种类有许多，单输出的双输出的，体型有大有小，输出电压、功率等依型号而定。外电路所需电压值、流过电源的电流、外电路的功率都将影响到电源输出电压的稳定性，因此输出电压、本身功率等都是必须考虑的，在本电路中我们选择双28v输出电压的变压器。B.整流电路要使交流电压变成直流电压，整流电路就是必须的。常见的整流电路有单相半波整流、单相全波整流、单相桥式整流和倍压整流电路。由于桥式整流电路输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。因此我们在此采用最大电流2A的整流桥。C.滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。其工作机理是，点抗性元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量储有平波的作用。电感也有平波的作用，使负载电压比较平滑。电容滤波一般针对小功率电源，而电感滤波多用于大功率电源中。U1LM317LMVoutADJVinU2LM337LMLINEVREGCOMMONVOLTAGER15.1kΩKey=A0%R25.1kΩKey=A50%R3100ΩR4100ΩC110µFC210µFD11N4002D21N4002D31N4002C32.2mFC42.2mFD41N4002C50.33µFC60.33µFC7100µFC8100µFV122Vrms60Hz0°D51B4B421243由于该电路采用双电源形式，我们将采取上下并联两组电容的形式来作为滤波电路。并且电容由大到小依次排列。第二级电容采用钽电解电容有效地经过分析以上缺点，在深入解剖自我之后，我认识到了问题的严重性。按照具体情况具体分析的方法进行剖析，这其实是对自己要求不严格的结果。所以经过此次反省，我立志改掉陋习，剔除短处，吸人长处，不断完善自我，从以下几点改进。防止了低频干扰成分对电路的干扰,第三极电容采用独石电容防止了高频成分的干扰,同时也提高了电源的稳定性.本实验设计电源为可调的直流稳压电源，且为双电源OCL，其组成部分为：变压、整流、滤波、稳压四部分。此设计中稳压部分用集成稳压芯片，确定为可调式三端集成稳压器LM317和LM337。LM317和LM337的性能参数如下：最大输出电压=1.25*（1+R3/R1）电源整流部分用整流桥KBU610，它的额定电流为6A，最高承受电压为1000V。电源的保护电路用整流管1N4007，当输出短路时，C1上的电压倍D1泄放，从而达到反偏保护；当输入短路时，C7等元件上的电压被D3泄放，用于防止内部调整管反偏；它的参数为：最大正向平均整流电流：1A最高反向耐压：1000V低的反向漏电流：5ｕＡC3、C4、C5、C6用于输入滤波，C1用于提高IC的纹波抑制能力，C7用于改善IC的瞬态响应。2.功放电路的工作原理由输入级、中间电压放大级、互补输出级三部分组成。输入级由两个三极管2N3904组成差分式放大电路，差分式放大电路具有对称性，可提高电路的共模抑制比，抑制零点漂移。电压放大级是利用二极管进行偏置的互补对称电路，可消除交越失真，三极管2N3906作为它的前置放大级，进行激励放大。对管2N3904和2N3906组成互补对称电路，对电流进行放大，TIP41C和TIP41C分别与前级的2N3904和2N3906组成达林顿管，对电流进行二次放大。稳压芯片LM317LM337输出电压1.25V~37V-1.2V-37V输出电流5mA~1.5A0.4A~2.2A经过分析以上缺点，在深入解剖自我之后，我认识到了问题的严重性。按照具体情况具体分析的方法进行剖析，这其实是对自己要求不严格的结果。所以经过此次反省，我立志改掉陋习，剔除短处，吸人长处，不断完善自我，从以下几点改进。Q12N3904Q22N3904R233kΩR32kΩVCC20VVEE-20VR533kΩQ32N3906D21N4148R62kΩC23.2pFQ42N3904Q6TIP41CR10500ΩC322µFR111MΩKey=A100%R1210ΩC5100pFR138ΩC11µFR1500ΩKey=A50%Q7TIP42CC6470µFC70.1µFC8470µFC90.1µFQ52N3906R152kΩD11N4148R90.22ΩR140.22ΩC43.2pFR4500ΩKey=A50%电路输入部分采用了电容耦合,这样前级的输入信号就可以几乎没有衰减地传递到后级的输入端.电路中C1就起了这个作用.差分输入级由Q1、Q2、R3、R13及R5组成,这里属于长尾式差分放大器,R2为基极提供了有效地偏置,Q3的作用是激励放大,对前级输出的信号进行再次的放大,提高增益.两个二极管为D2和D1提供了较稳定的电压,适量管在静态时微导通,有效地消除了交越失真;R3是Q3的偏执电阻,给Q3提供一个导通的条件,R12和C5是为模匹配而加的,做为输出级驱动的扬声器,它本身是由线圈组成的,具有感性成分,而电容又具有容性成分,这样就可以达到最大输出的模匹配,是放大达到了最大.做为R10和