1、模拟电子课程设计音频功率放大器班级：学号：姓名：指导教师：设计时间：2010 年 1 月 6 日模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 2 -目录一.摘要.第 3 页二.关键词第 3 页三.工作原理.第 4 页四.设计内容.第 7 页五.元件参数第 8 页六.结论第 11 页七.参考文献第 12 页八.致谢.第 13 页摘要模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 3 - 设计一款额定输出功率为 W 的低失真的音频功率放大器，电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标： 输出功率： 15W（额定功率） ； 频率响应：20Hz 100kHz（3dB） 谐波失真：0.05 (10
2、W,30Hz20kHz） ； 输出阻抗：0.16; 输入灵敏度：600mV（1000Hz，额定输出时） 。 可以进行高低频调节关键词：音频功率放大 负反馈网路工作原理；模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 4 -互补对称式 OTL 功率放大器基本电路如图所示。其中：C1 为信号输入偶合元件，须注意极性应于实际电路中的电位状况保持一致。R1 和 R2 组成 BG1 的偏置电路，给 BG1 提供静态工作点，同时也在整个电路中起到直流负反馈作用。要求通过R1 的电流大于 BG1 的基极电流至少 5 倍，按照 为 100、Ic1 为2mA 计算，R1 应不大于 6k，故给定为 5.1k；C
3、1 因此也相应给定为 22，它对 20Hz 信号的阻抗为 362；R2 需根据电源采用的具体电压确定，约为 R1（E/2-0.6）/0.6，按照 32V 电压值应取为约120K，确切值通过实际调试使 BG1 集电极电压为 15.4V 来得到。C2 与 R3 构成自举电路，要求 R3C2 1/10、 （R3R4 ）Ic1E/2 1.2，因 R4 是 BG1 的交流负载电阻，应尽可能取大一点，R3 一般取在 1k 之内。按照 32V 电源电压值和 Ic1 为 2mA进行计算，R3 与 R4 之和为 7.2k，实际将 R3 给为 820、R4 给为 6.8k，Ic1 则为 1.94mA；C2 因此可
4、取给为 220。R5 和 D 是 BG2、 BG3 互补管的偏置电路元件，给BG2、 BG3 共同提供一个适当静态工作点，在能够消除交越失真情况下尽量取小值，根据实验结果一般取在 3mA4mA；改变R5 阻值可使 BG2 与 BG3 的基极间电压降改变而实现对其静态工作的调整，与 R5 串联的 D 是为了补偿 BG2、BG3 发射结门坎电压随温度发生的变化，最好采用两只二极管串联起来补偿互补管发射结门坎电压随温度发生的变化，使互补管静态工作点稳定。模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 5 -简化电路中省略使用一只二极管。并联在 BG2、BG3 基极间的C4，可使动态工作时的 UAB
5、减小，一般取为 47；C3 是防止BG1 产生高频自激的交流负反馈电容，一般取为 47P200P 。BG1 起电压放大作用，在该电路中被称为激励级，要求BuceoE、IceoIc1/4005A 、 100200，所以应选用小功率低噪声三极管。BG2 和 BG3 是互补电流放大极，分别与BG4、 BG5 构成复合管对输出电流进行放大，要求BuceoE、IceoIc2/10030A 、 100200。在 BG4、BG5使用普通大功率三级管而不是内部已经做成复合式大功率三级管的情况下，BG2 与 BG3 需要提供给后级大功率三级管超过100mA 的峰值驱动电流，因此应使用中功率三级管。BG4 和BG
6、5 是负责放大输出电流的大功率管，静态工作电流可取在10mA30mA，要求BuceoE、IceoIc4/1000.1mA、50 100。BG4 和 BG5 的最大极限电流 Imax 应该比输出电流最大幅值大 1 倍，方能保证输出电流最大幅值时 10。R6 和 R7 分别是 BG4 和 BG5 静态工作点调整分流电阻，动态工作时的分流作用可以忽略不计。在 Ube4 和 Ube5 都等于 0.6V 标准参数时，由互补电流放大级的静态工作电流取在 3mA4mA，可计算出 R6 和 R7 应取为 220。实际上，大功率三级管 Ube 可能相差较大，BG4 和 BG5 的 Ube 需通过实测进行配对使用
7、，借助自举电路工作的半边复合管的总电流放大率应应比不借助自举模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 6 -电路工作的另半边复合管要小。R8 和 R9 分别是防止 BG4 和 BG 过流的限流电阻，一般取在0.20.5 之间。将用 200mm 长、直径为 0.08的漆包线两端分别焊接在 1k 以上电阻两端，把对折起来的漆包线绕在电阻上即可。相当于熔断保险管的作用，属于最简单的非智能式限流烧断保护方式。C5 和 C6 是信号输出电容，用一只小容量电容与大容量电容并联起来使用，可消除大容量电容内部具有的较大电感对高频率信号的阻碍。注意它实际上是起到中点浮动电源作用，所以电容量不是按照对通拼
8、带下端交流信号的阻抗应为多大来计算，而是按照输出功率需要消耗多少能量进行计算。在中点浮动电源电压随着输出电流进行波动而导致输出信号截波时，就会产生严重削波失真。根据电容储存的能量与电压平方成正比关系，中点浮动电源的输出电容，容量应是总电源上储能电容量的 4 倍。C9 和 R10 是交流负反馈网路，与 R2、R1 共同构成电压并联负反愧。R2 与 R1 构成的直流负反愧可使总的电压放大倍率约等于 R2 除以 1.2k（等于 R1 与 BG1 的发射结动态电阻并联） ，按照图设计参数约为 100 倍，加入 C9 和 R10 的交流负反馈网路后，总的电压放大倍率约等于 R2 与 R10 的并联电阻除
9、以 1.2k，约为 18 倍。模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 7 -设计内容：1.根据具体电路图计算电路参数2.选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、三极管、场效应管和变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。3.了解有关低失真放大器特点和性能资料情况4.根据实际机壳大小设计 1：1 印刷板布线图5.制作印刷线路板6.电路板焊接、调试（调试步骤可以参考模拟电子技术实验指导书有关放大器测试参考电路图模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 8 -元件参数 ：电路使用的元件较少，但处在甲类工作状态时，功耗大，工作环境也较恶劣。为保证电路的性能
10、和正常工作，要使用优质元件并经严格地挑选。使用的晶体管参数如下：1.T1， T2 两管在推挽工作是，单管最大集电极功耗为：PC1MAX=（2/2）POM=0.2POM2.考虑到功率管在推挽工作时，单管最大集电极功耗为：PC1MAX=0.2POM+IOEC3. 根据功率管极限参数选 T1，T2 选择合适的大功率管，其极限应模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 9 -满足：BVCEOVCEMAXICM IC1MAXPCMPC1MAX同时，忽略对称电路还要求两管参数尽量对称，选取 1=2。大功率管还应考虑其工作环境的温度以及散热片问题。从本题已给指标，并取 R16=R17 =0.5 欧姆
11、， IO=30MA，可求出：VCEMAX=EC=10VIC1MAX=EC/RL=0.6APC1MAX=0.2POM+IOEC=0.5W为了满足电路性能要求和便于设计计算，本课题中三极管均选用硅管。所以 T1 选 3DD151A，T2 选 CA824A。经测试选取1=2=504.选择 T3 和 T4T3 和 T4 所承受的最大反压和 T1 和 T2 相同，集电极电流和最大管耗都是要比 T1 和 T2 小 （50）倍，考虑到R3，R4 分流作用和晶体管内部造成的损耗，T3 和 T4 分别作恒流管和恒压管。因为 T4 和 T4 分别与 T1 和 T2 复合。它们承受的最大反压相同，均为 EC。在计算
12、集电极最大电流和最大管耗时，考虑对R3，R4 的分流作用和晶体管内部造成的损耗，在工程计算中认为：IC3MAX=IC4MAC=（1.1-1.5） （IC3MAX/3）PC3MAX=PC4MAX=（1.1-1.5） （PC3MAX/3）模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 10 -选取 T3 和 T4，使其极限参数满足：BVCEOECICM(1.1-1.5)（IC3MAX/3） PCM1.1-1.5） （PC3MAX/3） 要求T3，T4 管满足：BVCEO10VICM1.5*(IC1MAX/1)=18mAPCM1.5*（PCM1MAX/1）=15mV所以 T3 选 CS822，T4
13、 选 SD05C，并测试取 3=4=505.选取 R3，R4他们为复合管泻放电阻用来减小穿透电流，提高电路的温度稳定性，但它们阻值不能太小，应保证 T3，T4 的工作电流大部分 T1和 T2 的基极，所以一般取：R3=R4=8*i10 =8*35.5 =284 欧姆取 R3，R4 为 290 欧姆以下为设计的功率放大器元器件明细表序号品名型号规格数量配件图号 1 碳膜电阻 RT-0.5-0.5 欧姆 2R16，R17 2 碳膜电阻 RT-0.25-290 欧姆 2R3，R4 3 喇叭 1W/8 欧姆 1R1 4 电解电容 CD-16-500uF1C1 5 三极管 3DD151A1T1 6 三极
14、管 CA824A1T2 7 三极管 CS8221T3 模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 11 -8 三极管 SD05C1T4 结论：如果仅从对功率放大器性能的完美追求上去考虑，我们还可以把许多只功率放大管并联起来工作获得更高的性能。然而这乃是在用高投入成本来获得实际效果增加不多的笨蛋干法。事实上，当人们把功率放大器的输出功率制做得很巨大时，它也成为中高音单元喇叭的致命杀手！而且使用级后分频方式，在使用到高中低三个单元喇叭的情况下就开始明显表现不佳，级后分频方式仅能在二分频情况下表现得比较良好。只有改为采用级前分频方式来设计制作音频功率放大器，我们才能从根本上克服级后分频的缺点，
15、并根据不同工作频带范围要求选用适合的器件，以最少的制造成本获得最高的效果。模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 12 -参考文献：1董在望 肖华庭 通信电路 高教出版社 2张肃文 无线电原理 高等教育出版社 3陈永甫 通信系统与信息网 电子工业出版社 4南利平 通信原理 清华大学出版社. 科技大学出版社5张肃文 陆兆熊高频电子线路（第三版） 高等教育出版社6曾兴雯 陈健 高频电子线路辅导西安电子科技大学出版社模拟电子课程设计焦作大学. 080102423- 13 -致 谢这次课程设计，使自己的思维更加开阔更加灵活，对各信息搜索、融合、变通等等处理有了很大程度的提高，为以后的工作打下了坚实的基础；同时又使自己对两年来所学的专业知识有了更进一步的了解，专业技术能有了质的飞越，让理论和实践有更进一步的结合，知道了我们所学的基础课有什么样的作用它们都能做什么等等。感谢靳宯峰老师对我设计的指导，提出了很多宝贵的意见。他平易近人的性格和严格学术态度让我倍受教育，对我以后工作学习生活都有很大的影响。
