畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、目 錄一、功率放大器簡(jiǎn)介4二、功率放大器電路的工作原理51、甲乙類功率放大電路52、電路工作原理73、元器件的選擇84、安裝制作85、調(diào)試9四、解決功放問(wèn)題111、克服零點(diǎn)漂移問(wèn)題112、克服功放的失真情況12五、心得與體會(huì)13六、參考文獻(xiàn)15功率放大器電路設(shè)計(jì)【摘要】本課題主要設(shè)計(jì)一個(gè)OCL功率放大器，來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。OCL功率放大器即為無(wú)輸出電容功率放大器。這類無(wú)變壓器功放電路甩掉了極間耦合用的輸入、輸出變壓器，改用直接耦合，采用兩組電源供電，使用了正負(fù)電源，在電壓不太高的情況下，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(kuò)展。OCL功放電路也是定壓式輸出電路，

2、其電路由于性能比較好，所以廣泛地應(yīng)用在高保真擴(kuò)音設(shè)備中。OTL功率放大器，它具有非線性失真小，頻率響應(yīng)寬，電路性能指標(biāo)較高等優(yōu)點(diǎn)，也是目前OTL電路在各種高保真放大器應(yīng)用電路中較為廣泛采用的電路之一。【關(guān)鍵詞】OCL功率放大器、反饋、耦合一、功率放大器簡(jiǎn)介功率放大器的作用是放大來(lái)自前放大器的音頻信號(hào)，產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率，以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)生。功率放大器的種類繁多，且有不同的分類方法。（1）按輸出級(jí)與揚(yáng)聲器的連接方式分類 變壓器耦合電路：這種電路效率低、失真大、頻響曲線難以平坦，在高保真功率放大器中已極少用。 OTL電路：它是一種輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間采用電容耦合的無(wú)輸出變壓器功放電路，其大容量耦

3、合電容也對(duì)頻響有一定影響，是高保真功率放大器的基本電路。 OCL電路：它是一種輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間無(wú)電容耦合的功放電路，頻響特性比OTL好，也是高保真功率放大器的基本電路。BTL電路：BTL電路是一種平衡無(wú)輸出變壓器功放電路，其輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間以電橋方式直接耦合，因而又稱為橋式推挽功放電路，也是高保真功率放大器的基本電路。（2）按功率管工作狀態(tài)分類又可分為 甲類：甲類又稱A類。在輸入正弦電壓信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功率管一直處于道通工作狀態(tài)。其特點(diǎn)是失真小，但效率低、耗電多。 乙類：乙類又稱B類。每只功率管導(dǎo)通半個(gè)周期，截止半個(gè)周期，兩只功率管輪流工作。其特點(diǎn)是失真小，但效率低、耗電多。 甲乙類：甲

4、乙類又稱為AB類。每只功率管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，但又不足一個(gè)周期，截止時(shí)間小于半個(gè)周期，兩只功率管推挽工作。這種電路可以避免交越失真，因而在高保真功率放大器中應(yīng)用最多。后面將結(jié)合圖具體分析其電路原理。（4）按功能分類可分為 前級(jí)攻放：其主要作用是對(duì)信號(hào)源傳輸過(guò)來(lái)的節(jié)目信號(hào)進(jìn)行必要的處理和電壓放大后，再輸出到后級(jí)功放。 后級(jí)功放：它是進(jìn)行單純功率放大的部分，它的作用就是盡可能原原本本地放大來(lái)自于前級(jí)的信號(hào)，我們對(duì)它的要求就是，放大倍數(shù)盡可能高，而放大后信號(hào)的失真程度應(yīng)盡可能低。 合并式功放：將前級(jí)放大器和后級(jí)放大器合并為一臺(tái)功放，兼有前兩者的功能，通常所說(shuō)的放大器都是合并式的。合并式功放的功率

5、較前、后級(jí)功放小，重放的效果也比前、后級(jí)功放差，但合并式功放價(jià)錢(qián)較便宜，且使用方便。二、功率放大器電路的工作原理1、甲乙類功率放大電路圖1 功率放大電路圖2、電路工作原理圖1是OCL電路，它是由三部分組成：電源部分，左（即L）聲道放大器，右（即R）聲道放大器。在以下的電路分析時(shí)只分析左聲道放大器，右聲道放大器與它完全相同。由圖1可以看出，揚(yáng)聲器與放大器的輸出端是直接耦合，中間省掉了隔直流用的輸出電容，為了使電路輸出端的直流電位為零伏，采取了正負(fù)對(duì)稱電源供電，差分放大器輸入等措施。在圖1中，VT1、VT2是差分放大輸入級(jí)，VT3是激勵(lì)級(jí)，VT4VT7是復(fù)合互補(bǔ)輸出級(jí)，輸出信號(hào)從VT6的e級(jí)到VT

6、7的c級(jí)取出。音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合電容C1和R1送到VT1的基極，經(jīng)放大后，由VT1的集電極輸出，并送至VT3進(jìn)一步放大，VT3集電極輸出的激勵(lì)信號(hào)去推動(dòng)功率輸出級(jí)VT3VT7工作，這樣經(jīng)功率放大后的音頻信號(hào)可以推動(dòng)揚(yáng)聲器工作。為了便于進(jìn)一步分析，可將圖1簡(jiǎn)化成圖2 的形式。VT4和VT6復(fù)合后等效為一只NPN型晶體管，而VT5和VT7復(fù)合等效為一只PNP型晶體管。從圖1可以看出VT4、VT6和VT5、VT7以及電源濾波電容C9、C10可以看出，它們相當(dāng)于一個(gè)電橋。當(dāng)VT4、VT6、VT5、VT7完全相同，C9、C10也完全相同時(shí)，橋臂平衡，揚(yáng)聲器沒(méi)有直流通過(guò)。若正負(fù)兩組電源完全對(duì)稱，則可以保證輸

7、出端點(diǎn)位為零伏。由于電路全部是直接耦合，環(huán)境溫度好原件參數(shù)的任何變化都會(huì)影響輸出端（圖2中A點(diǎn)）的電位。為此，VT1、VT2組成了差分放大器以克服零點(diǎn)漂移，電路中還施加了電流負(fù)反饋，即輸出端通過(guò)R6加至VT12的基級(jí)，這樣就可以保證輸出端（A點(diǎn)）的電位為零伏。其反饋過(guò)程是：A點(diǎn)電位 Ube2Ie2 Ur4 Ube Ic1 Uc1 Ube3 Ie2 Ur7 Ube4、Ube6 （Ube5、Ube7 ）VT4、VT6內(nèi)阻 (VT5、VT7內(nèi)阻)A點(diǎn)電位 。反之，如果A點(diǎn)電位 ，將通過(guò)相反變化過(guò)程使A點(diǎn)電位 。圖2 簡(jiǎn)化圖3、元器件的選擇輸出級(jí)選用進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)大功率三極管：2N3055，值盡可能高一些

8、，其余晶體管選用南韓進(jìn)口的三極管9014和9012，VD3VD6選用橋堆1N4001，VD1、VD2選用1N4148.電源濾波電容器C7C10選用的電解電容器1000u/35V，其余原件見(jiàn)原件清單表，即圖3。序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格位號(hào)數(shù)量1三極管3DD15DVT6、7、13、144只2三極管9014VT1、2、4、8、9、116只3三極管9012VT3、5、10、124只4二極管1N4001VD3 VD64只5開(kāi)關(guān)二極管1N4148VD1、22只6發(fā)光二極管LED1只7電解電容器1000uf/25VC7C104只8電解電容器47uf/25VC2、C52只9電解電容器10uf/25VC1、C42只10

9、瓷介電容100PFC3、C62只11電阻器220R7、10、18、214只12電阻器240R5、9、11、16、20、226只13電阻器270R1、122只14電阻器4.7KR3、8、14、194只15電阻器10KR231只16電阻器33KR2、4、6、13、15、176只17散熱器4個(gè)18螺絲、螺帽3*88套19印刷電路板225*70mm1塊20裝配說(shuō)明書(shū)1張圖3 元器件4、安裝制作此電路的印刷電路圖見(jiàn)圖9，它包括二路OCL功放電路及直流供電電路，4只大功率管2N305 5的管身與印刷電路板間需加裝散熱板，用螺絲固定。電阻器一律臥式安裝，電容器及三極管采用立式安裝，并緊貼電路板，焊接要求牢固

10、可靠，電路板上有兩根跳線，用鐵線焊接即可。5、調(diào)試本電路所用的電源變壓器需自行準(zhǔn)備，采用中心抽頭雙輸出變壓器（AC：15V*2），功率不低于40瓦，接在印制電路板的AC和上處，通電后在C9和C10兩端產(chǎn)生±18V的直流電壓，揚(yáng)聲器兩端的電壓為零伏。首先調(diào)整查分放大器VT1、VT2的電流，為了避免功率管有大電流流過(guò)，先用導(dǎo)線將VT4、VT5的基級(jí)短接，使VT4VT7截至，然后把電阻R6接輸出的一端焊下來(lái)接地。差分放大級(jí)的射極總電流由R4決定，調(diào)節(jié)R4使VT4、VT2的射極總電流為1mA，把電阻R6復(fù)員后，揚(yáng)聲器兩端電壓應(yīng)為0，若有偏移可調(diào)整R3。三、波形調(diào)試紅色-rout藍(lán)色-rin圖

11、4 波形圖四、解決功放問(wèn)題1、克服零點(diǎn)漂移問(wèn)題由兩個(gè)參數(shù)特性相同的晶體管用直接耦合方式構(gòu)成的放大器稱為差分放大器。若兩個(gè)輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號(hào)時(shí)，輸出為零，從而克服零點(diǎn)漂移。適于作直流放大器，如圖5所示。圖5 直流放大器因?yàn)槭褂貌罘址糯笃骺梢杂行У囊种屏泓c(diǎn)漂移，可以從圖看出差分放大器的左右兩部分是對(duì)稱的，這時(shí)在靜態(tài)時(shí)盡量保證差分放大器的穩(wěn)定，不讓它在零輸入時(shí)的靜態(tài)就偏移零點(diǎn)，即產(chǎn)生兩點(diǎn)漂移現(xiàn)象，將直接影響差分放大器的正常工作。圖6 克服零點(diǎn)漂移電路如圖6的第一級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱差分電路，每管的靜態(tài)工作電流約1mA， 選用優(yōu)質(zhì)低噪聲互補(bǔ)管2SC1815、2SA1015作互補(bǔ)差分對(duì)管

12、，有較低的噪聲和較高的動(dòng)態(tài)范圍。第二級(jí)電壓放大采用互補(bǔ)推挽電路，采用高互補(bǔ)對(duì)管A180、C180，工作電流約5mA，兩管集電極串接的二極管和電阻為緩沖級(jí)提供約1.6V 的偏置電壓。兩只互補(bǔ)中功率對(duì)管TIP41C、TIP42C構(gòu)成射隨器緩沖驅(qū)動(dòng)級(jí)，增設(shè)射隨器緩沖驅(qū)動(dòng)級(jí)是現(xiàn)代OCL電路的主要特點(diǎn)之一，它主電壓放大級(jí)具有較高的負(fù)載阻抗，有穩(wěn)定而較高的增益。同時(shí)它又為輸出級(jí)提供較低的輸出內(nèi)阻，可加快對(duì)輸出管結(jié)電容Cbe 的充電速度改善電路的瞬態(tài)特性和頻率特性。2、克服功放的失真情況功放電路存在明顯的失真情況，為了克服交越失真，應(yīng)將推挽管的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在甲乙類狀態(tài)。消除失真最常見(jiàn)的辦法是在兩三極管之間

13、接二極管，因?yàn)槎O管為負(fù)溫度系數(shù)，對(duì)三極管具有溫度補(bǔ)償作用。補(bǔ)償原理：當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，互補(bǔ)管的放大倍數(shù)，流過(guò)三極管的集電極發(fā)射極電流會(huì)有上升的趨勢(shì)，而二極管的管壓降卻隨溫度升高略有下降，從而使互補(bǔ)管的靜態(tài)電流保持穩(wěn)定。實(shí)際電路常用二極管串聯(lián)一小電阻提供偏置的方式，該電阻的作用是微調(diào)偏置電壓的大小，使輸出配對(duì)管有合適的靜態(tài)電流。圖7 互補(bǔ)對(duì)稱OTL功率放大電路五、心得與體會(huì)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)模擬電子技術(shù)和高頻電子線路及protel電路設(shè)計(jì)有了一步的了解。這次設(shè)計(jì)將理論和實(shí)際聯(lián)系了起來(lái)，一個(gè)看似簡(jiǎn)單的電路，實(shí)際操作起來(lái)卻會(huì)遇到很多的問(wèn)題，比方說(shuō)畫(huà)protel原理圖時(shí)找不到結(jié)點(diǎn)及封裝等問(wèn)題，過(guò)

14、自己的努力這些問(wèn)題都得到了解決。這次設(shè)計(jì)不但鞏固了自己所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也提高了自己的動(dòng)手能力，并且也提高了我們組織材料的綜合能力。同時(shí)這次設(shè)計(jì)也使我明白了做任何事情都要全面考慮問(wèn)題，認(rèn)真分析每一個(gè)細(xì)節(jié)，然后再做總體分析。通過(guò)這次設(shè)計(jì)讓我對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和動(dòng)手能力都有了極大的興趣，我也掌握了理論及動(dòng)手方面遇到了問(wèn)題應(yīng)該怎樣去解決。圖8 OCL電路PCB圖9 印刷電路圖六、參考文獻(xiàn)【1】王增福，新編線性直流穩(wěn)壓電源， 北京，電子工業(yè)出版社，2004；【2】高吉祥，模擬電子技術(shù)，北京，電子工業(yè)出版社，2004；【3】林春方，高頻電子線路，北京，電子工業(yè)出版社，2006；【4】樊會(huì)靈，電子產(chǎn)品工藝，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2002；【5】郭勇，EDA技術(shù)基礎(chǔ)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2004。武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文成績(jī)鑒定表姓名別麗麗系光電系專業(yè)通信技術(shù)班級(jí)通信0802論文題目功率放大器電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師耿晶晶關(guān)鍵詞OCL功率放大器、反饋、耦合論文內(nèi)容摘要本課題主要設(shè)計(jì)一個(gè)OCL功率放大器，來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。OCL功率放大器即為無(wú)輸出電容功率放大器。這類無(wú)變壓器功放電路甩掉了極間耦合用的輸入、輸出變壓器，