設(shè)計OCL音頻功率放大器

1、安 徽 工 程 大 學 機 電 學 院 課 程 設(shè) 計 說 明 書 課程設(shè)計名稱 ： 電子技術(shù)課程 課程設(shè)計題目 ： 設(shè)計OCL音頻功率放大器 指 導 老 師 ： 查君君 專 業(yè) 班 級 ： 自動化1404 學 生 姓 名 ： 林春 學 號 ： 314207010417 起 止 日 期 ： 2016.06.20-2016.07.01 總 評 成 績 ： 任務(wù)書設(shè)計題目：設(shè)計OCL音頻功率放大器設(shè)計任務(wù)：  輸入信號為Vi=0.5V頻率f20Hz-20KHz; 額定輸出功率Po2W；  負載阻抗RL=8； 失真度3%； 要求：（1）根據(jù)

2、設(shè)計要求，確定電路的設(shè)計方案，初選電路元器件，設(shè)置參數(shù)。（2）仿真分析、測量電路的相關(guān)參數(shù)，修改、復核，使之滿足設(shè)計要求，列出調(diào)試步驟。（3）綜合分析計算電路參數(shù)，驗證滿足設(shè)計要求后，畫出總結(jié)構(gòu)框圖和邏輯電路圖，簡述各部分工作原理，認真完成設(shè)計報告。引言 音頻放大器是音響系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，普遍應用于日常生活中，具有很強的實用性，其主要功能是將微弱的音頻信號進行放大、傳輸，最終以足夠的強度去推動揚聲器使原聲重現(xiàn)。本電路系統(tǒng)由示波器、前置放大電路模塊、主放大模塊、信號發(fā)生器、揚聲器等模塊組成，一級前置放大采用運放741，主放大用OCL互補推挽AB類功率放大器構(gòu)成。通過調(diào)整電路元件及其參數(shù)，在PRO

3、TUES軟件平臺對各電路模塊進行電路設(shè)計及仿真分析。OCL功率放大器是一種直接耦合的功率放大器，它具有頻響寬、保真度高、動態(tài)特性好及易于集成化等特點。性能優(yōu)良的集成功率放大器給電子電路的調(diào)試帶來極大的方便。集成功率放大電路具有輸出功率大、外圍元件少，使用方便等優(yōu)點，因此在收音機、電視機、擴音器、伺服放大電路中得到廣泛的應用。摘要 在現(xiàn)代音響普及中，人們因生活層次、文化習俗、音樂修養(yǎng)、欣賞口味的不同，使對相同電氣指標的音響設(shè)備得出不同的評價。所以就需要我們設(shè)計一種新的音頻放大電路來滿足人們的需要。 該OCL音頻放大電路根據(jù)乙類推挽功率放大器的工作原理：選用兩只參數(shù)相同，特性對稱的異型晶體管（2N

4、6609 2N6547），使它們都工作在乙類狀態(tài)，且兩只晶體管輪流工作。主要運用運放741反饋電路實現(xiàn)電路的前置放大，再通過運用兩只晶體管對稱交替工作實現(xiàn)電路的功率放大功能，通過整合最后實現(xiàn)OCL音頻功率放大的功能。 本電路在PROTUES仿真環(huán)境下最終可以使電路將微弱的音頻信號進行高效率的放大、傳輸，實現(xiàn)音頻放大的功能。關(guān)鍵詞：OCL 音頻放大電路 PROTUES 仿真分析 目錄第1章 ：緒論第2章 ：系統(tǒng)整體方案設(shè)計 2.1方案一 2.2方案二 2.3 方案選擇第3章 ：所選方案各部分單元電路的設(shè)計 3.1前置放大模塊 3.2 OCL功率放大模塊第4章 ：基于Proteus的軟件仿真 4.

5、1Protues的簡介 4.2Protues仿真結(jié)果分析第5章 ：總結(jié)參考文獻 第一章：緒論音頻放大器是音響系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，普遍應用于日常生活中，具有很強的實用性，其主要功能是將微弱的音頻信號進行放大、傳輸，最終以足夠的強度去推動揚聲器使原聲重現(xiàn)。 OCL電路是采用正負兩組對稱電源供電, 沒有輸出電容器的直接耦合的單端推挽電路,負載接在兩只輸出管中點和電源中點. OCL功率放大器是在OTL功率放大器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種全頻帶直接耦合低功率放大器，本課題主要設(shè)計一個OCL功率放大器，來滿足設(shè)計要求。OCL功率放大器即為無輸出電容功率放大器。采用兩組電源供電，使用了正負電源，在電壓不太高的情況

6、下，也能獲得比較大的輸出功率，省去了輸出端的耦合電容。使放大器低頻特性得到擴展。OCL功放電路也是定壓式輸出電路，其電路由于性能比較好，所以廣泛地應用在高保真擴音設(shè)備中。音頻頻率范圍約為20 Hz20 kHz，因此放大器必須在此頻率范圍內(nèi)具有良好的頻率響應。本設(shè)計中要求設(shè)計一個實用的音頻功率放大器。額定輸出動率P10W，負載電阻等于8，在最大輸出功率下非線性失真系數(shù)r3%。 驅(qū)動級應用運算放大器D2006來驅(qū)動互補輸出級功放電路，功率輸出級由雙電源供電的OCL互補對稱功放電路構(gòu)成。為了克服交越失真，由二極管和電阻構(gòu)成輸出級的偏置電路，以使輸出級工作于甲乙類狀態(tài)。為了穩(wěn)定工作狀態(tài)和功率增益并減小

7、失真，電路中引入電壓串聯(lián)負反饋。 本課程設(shè)計是一個OCL功率放大器，該放大器采用復合管無輸出耦合電容，并采用正負兩組雙電源供電。綜合了模擬電路中的許多理論知識，鞏固了用運放和三級管組成電路的應用，負反饋放大電路基本運算電路的性能與作用。 本設(shè)計報告首先對音頻功率放大器進行了簡單的介紹，選擇放大電路的設(shè)計方案。選擇好合理的方案后對電路的基本構(gòu)成進行了分析，設(shè)計出電路圖并且分析該電路，按照課程設(shè)計任務(wù)書對參數(shù)進行分析計算使電路的參數(shù)滿足設(shè)計要求。利用PROTEL軟件繪制該電路的PCB印制電路板圖。最后對電路在面包板上進行連接和到實驗室進行調(diào)試。 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 2.1方案一 初步放大信號

8、流入由兩個相同的晶閘管組成的差分放大電路，作為電路的輸入級，放大電壓，再由一個二極管和晶閘管對稱連接作為電路的推動級，穩(wěn)定放大電壓（輸入級和推動級構(gòu)成前置放大電路）。再將放大電壓輸入OCL功率放大電路，起功率放大。2.2 方案二由于音頻信號源的輸出幅度設(shè)計性能，不足以滿足功率放大器輸出額定功率，因此第一級為由運放741構(gòu)成的前置放大電路，主要是信號源進行阻抗匹配并實現(xiàn)一定的電壓放大。第二級為功率放大電路，選用兩只參數(shù)相同，特性對稱的異型晶體管在乙類狀態(tài)下輪流工作，從而實現(xiàn)電路技術(shù)指標要求。最終可確定整個音頻放大系統(tǒng)由2級構(gòu)成。 系統(tǒng)框圖 2.3 方案比較 通過論證分析，方案一原理比較復雜，電路

9、復雜程度較高，所以導致接線復雜，容易在仿真過程中出現(xiàn)錯誤，造成設(shè)計方案實現(xiàn)的失敗。 而方案二的原理較一比較簡單，且電路復雜程度低于方案一，簡單易行，產(chǎn)生的信號符合題目要求，波形失真度小，在實際制作過程中不容易出現(xiàn)錯誤，即使電路出現(xiàn)故障也容易檢查，所以選擇方案二。 第三章 各部分單元電路3.1 前置放大電路模塊在音響系統(tǒng)中，特別是進行大功率放大時，功率放大器對輸入信號有一定的要求，太弱的輸入信號功率放大器是“不理睬”的，所以常常在功率放大器之前增加一級或多級前置放大器，將小信號的幅度放大到適合的范圍，再由功率放大器進行進一步的放大。前置放大電路可以采用各種方式來實現(xiàn)，本方案通過運放741實現(xiàn)一級

10、前置放大。 3.2 OCL功率放大電路 音源的信號經(jīng)過前置放大器后即進入功率放大器進行能量的提升，以驅(qū)動揚聲器工作還原聲音信號。主放大電路采用OCL互補推挽AB類功率放大器，通過選用兩只參數(shù)相同，特性對稱的異型晶體管（2N6609 2N6547），使它們都工作在乙類狀態(tài)，且兩只晶體管輪流工作。經(jīng)過前置放大之后，再通過運用兩只晶體管對稱交替工作實現(xiàn)電路的功率放大功能，通過整合最后實現(xiàn)OCL音頻功率放大的功能。 圖片中Q1和Q2管以互補的方式交替工作。Q1管為NPN型三極管（2N6547），Q2為PNP型三極管（2N6609）。第四章 基于PROTUES的軟件仿真分析4.1Protues軟件的簡介

11、PROTUES的ISIS是一款電路分析實物仿真系統(tǒng)，提供了30多個元件庫，8000多種元件，以及各種虛擬儀器及圖表的分析，非常利于仿真電路的測量與調(diào)試。4.2Protues仿真結(jié)果分析 如圖，該圖為本方案在PROTUES軟件平臺下模擬的電路圖，該電路圖由示波器，一個電容，五個電阻（其中R1,R4,R5 阻值為10K歐，R2,R3阻值為100K歐），再經(jīng)過運放741的一級放大，接著通過OCL功率放大電路，還有信號發(fā)生器和揚聲器。 該方案電路圖仿真結(jié)果會出現(xiàn)聲音以及兩個正弦波形，其中D中波形為A中波形的放大。 一級前置放大電路 OCL功率放大電路 仿真電路圖 ,根據(jù)圖中的仿真結(jié)果得A通道的輸入信號

12、為1V，D通道輸出信號為5V,放大倍數(shù)為5. 第五章 總結(jié) 通過這次課程設(shè)計使我對模擬電子技術(shù)有了更進一步的熟悉和了解，實際操作起來很難，需要將現(xiàn)實和理論聯(lián)系在一起。它和課本上的知識很大的聯(lián)系，但又高于課本。通過本次電路的設(shè)計，不但鞏固了所學的知識，也使我們把理論和實踐意義結(jié)合在一起，考驗了我們的綜合能力。 在進行一個綜合性的設(shè)計，要全面考慮問題。如我們這個課題，先前一定要仔細分析，然后做出總體設(shè)計方案。再進一步細化各單元電路，最后將整個電路組合在一起，畫出最終的邏輯電路圖。因為是初次設(shè)計，可能我的設(shè)計還是有點缺陷，但是我相信以后會有更大的進步。 在這兩周的設(shè)計學習中，讓我真正理解了書本上知識，也讓我知道了課本上的知識在實踐中的應用。通過此次設(shè)計，我對理論知識的學習有了更大的理解，明白了遇到問題該用什么知識解決。參考文獻1. 張俊濤 電路