1、华北科技学院课程设计- 0 -目 录1 设计的目的及任务（1）1.1 课程设计的目的（1）1.2 课程设计的任务（1）1.3 课程设计的要求及技术指标（1）2 OCL低频信号放大器的总方案及原理框图（1）2.1 系统概述（1）2.2方案选择及原理框图（3）3 各部分电路设计（6）3.1各个单元电路的设计（6）3.2电路的参数选择及计算（10）3.3 总电路图（17）4 电路仿华北科技学院课程设计- 1 -真（17）4.1 输入与输出波形对比（18） 4.2 输入与输出功率对比（18）5 PCB版电路制作（19）5.1 绘制原理图并到处网络表文件（19）5.2 设置 PCB的尺寸（19）5.3
2、导入网络表（20）5.4布局元件（21）5.5自动布线（21）6实验总结（23）7仪器仪表明细清单（25）8 参考文献（26）华北科技学院课程设计- 0 -一课程设计的目的和设计的任务1.1 设计目的（1） 进一步熟悉和掌握模拟电子电路的设计方法和步骤掌 （2） 进一步理解功率放大器的结构、组成及原理，将理论和实践相结合1.2设计任务1.已知条件输入电压幅值 Uim4W，输出电阻40K，工作频率 20HZ20KHZ。1.3课程设计要求 1完成全电路的理论设计2. 参数的计算和有关器件的选择 3可对电路进行仿真4，撰写设计报告书一份：A3 图纸至少 1张。报告书要求写明一下主要内容 （1）总体方
3、案的选择和设计（2）各个单元电路的选择和设计（3）仿真过程的实现二. OCL 低频信号放大气的总方案及原理框图华北科技学院课程设计- 1 -2.1系统概述功率放大器是以向负载输出一定功率为主要目的的放大电路。所谓功率放大，只是把直流供电电源的能量转换为放大器输出的能量。按工作方式，功率放大器分为甲类、乙类、丙类、丁类和甲乙类；按输出方式，功率放大器分为有变压器输出，无变压器输出（OCL） 、无电容输出（OCL） 、无变压器平衡输出（BTL）等。多级放大电路有四种常见的耦合方式：直接耦合类、阻容耦合类、变压器耦合类和光电耦合类。直接耦合的特点：（1）可以放大交流和缓慢变化的直流信号（2）便于集成
4、（3）各级工作点相互影响设置工作点困难（4）存在零点漂移阻容耦合的特点：（1）只能放大交流不能放大缓慢变化的信号（2）不便于集成（3）静态工作点相互独立，易于设置（4）不存在零点漂移变压器耦合特点：（1）只能放大交流不能放大缓慢变化的信号（2）不易于集成（3）静态工作点独立 （4）能实现阻抗匹配光电耦合特点：（1）输入回路与输出回路电气上隔离，抗干扰能力强（2）具有较强的放大能力功率放大器可能由以下几个部分组成：输入级 要求输入级具有尽可能高的共模抑制比和高输入阻抗，所以输入级通常采用带有射级恒流源、温度漂移小、内部参数匹配性能好和易于补偿的差动放大电路。输入级电路的主要作用是在尽可能小的温度
5、漂移和输入电源下，得到尽可能大的输入电阻和输入电压的变化范围，它是抑制温度漂移的关键一级，对于整个电路指标的优劣起着关键的作用，多采用差分放大电路。华北科技学院课程设计- 2 -推动级推动级的任务是把微弱的信号加以放大，用以推动功放输出级它工作在小信号状态下，要有最够高的电压增益，实现电平移位，并且有从双端输入到单端输出的转换功能，所以一般采用共射级放大电路。功率放大电级功率放大电路用以输出足够大的输出功率。功率的定义是电压和电流的乘积。故一个足够大的功率放大电路，不仅要有足够大的输出电流幅度，还要有足够大的输出电压幅度。偏执电路其主要作用是为各级电路供给稳定的、合适的偏置电流，决定各级电路的
6、 Q点，使功放尽可能少受温度和电源电压变动的影响。当然在这里，偏置电路就可以认为是供电电路。辅助电路保护电路主要是为了保护电路能在适当的条件下安全的工作。比如电路的过流保护，以及过热保护和过压保护等，这类电路在整个电路的正常工作中有重要的作用，它体现了设计者设计电路的周密性，完整性。2.2方案选择及原理框图甲类功率放大电路，支流输出电阻小，带负载能力强，但有用功效率比较低,一般用于信号源的推动放大。乙类功率放大电路，虽然管耗损少有利于提高效率，但存在严重的波形失真，输出信号的半个波形被消耗掉了，一般使用时是用互补的两个管子交替工作输出，加装一定的偏置电路后可以克服管子的交越失真，使之完整的输出
7、放大信号。最常用的是甲乙类工作电路，他结合了甲类功放电路和乙类功放电路的优点，使之更好的放大信号。当然华北科技学院课程设计- 3 -还有丙类和丁类工作状态的电路，这里不做介绍。本次课程设计使用的就是这种改进的 OCL电路。（1）OTL 电路无输出变压器的功率放大电路，用一个大容量电容取代了变压器。采用单电源供电，T1 和 T2管为共射级的接法， 。当 Ui 0时，T2 管截止；当 Ui 0 时，T1 管导通， T2管截止，这时正电源供电；当 Ui 0时，T2 管导通，T2 管截止，这时是负电源供电。T1 和 T2管交替工作，正负电源交替供电，输出与输入之间双向跟随。易集成，频率特性好，管子承受
8、电压比 OTL的管子要大。优点：输出与负载直接耦合，具有频率相应宽，保真度高，动态特性好，易于集成，电源使用效率高，输出功率大等优点；华北科技学院课程设计- 5 -缺点：使用两组电源。电路原理图如下：本次课程设计设计的是 OCL低频功率放大电路，主要有以下几部分组成：信号源输入级推动级功 率放大级华北科技学院课程设计- 6 -三各组成部分的工作原理3.1各个单元电路的设计：输入级的设计：输入级是由 Q6、Q7、Q10 组成带有恒流源的差分放大电路，减小了电路的零点漂移，并且引入了深度直流负反馈，进一步稳定输出A点的静态电平。对于交流信号，因为 C2足够大，可视为短路，所以其反馈系数 F=R14/(R14+R13)，适当选择 R14的数值，可以得到满意的电压增益。输入级的电路如下图所示：输入与输出信 号对比信号输入接推动级接反馈华北科技学院课程设计- 7 -（2） 推动级的设计：采用 Q5组成普通共射电路。为了扩大输出管的范围，本级加了自举电容 C4。在信号的负半轴内，通过 C4反馈，可为 Q1提供足够的基极电流，保证 Q1、Q4 充分导通。
