低頻功率放大器實驗報告

低頻功率放大器實驗人員：吳科進皮強強劉艷蘭實驗任務：設計并制作一個低頻功率放大器實驗要求：(1)輸入級使用差分放大器，輸出級使用乙類功放電路負載8Q；(3)輸入信號電壓為5mV；額定輸出功率為PORN10W；非線性失真W3%；電源效率N55%；交流噪聲功率W10mW課題分析：因額定輸出功率PORN10W，且負載R=8Q，則由p=12R及P=U2/R可知輸出電壓有效值UN9V,峰值Um=如2UN12.7V,而電流的有效值IN1.12A,峰值Um^.'2lN1.58Ao輸入信號的電壓的有效值為5mV,電壓至少要放大9V/5mV=1800倍，在此我們采用兩級放大，依照題目要求，第一級采用差分放大，第二級采用共射放大。輸出級使用的是乙類功放電路，前級的放大后輸出的電壓經(jīng)過此功放會有一定的衰減，因此放大電壓的倍數(shù)要稍微比要求的高一點。由于互補乙類功放電路存在著交越失真的問題，因此采用兩個電阻及一個三極管來消除它。總體的設計原理框圖及電路圖分別如下所示：

Fr1共射放大電路1BVT1P31C，R1EMOmflT1P32C|VEE-13V各部分電路參數(shù)的計算:Fr1共射放大電路1BVT1P31C，R1EMOmflT1P32C|VEE-13V(1)電源設定：要求輸出電壓峰值為13V,又因有一定的電壓損耗，最終設置為18V.（2）互補乙類功放部分：用復合管組成的互補乙類功放電路，電阻R2和％起著限制輸出電流，吸收TIP31C和TIP32C的匕舊值隨溫度變化的作用，其值太小不能對溫度的吸收又太高的期望，但是，該發(fā)射極電阻R一增大，因發(fā)射極電阻的壓降，能夠輸出的最大電壓E就下降，所以Re不能太大，是負載的1/10以下，通常只有數(shù)歐，在此，取r=r=500mQ。在輸出部分加一個1000uF電容，起到隔直通交的目的，與負載形成高通濾波器。（3）避免交越失真部分：因要求輸出電流的峰值為1.58A，而TIP31C的電流放大倍數(shù)B=20，所以流進前級的TIP31C基極的交流信號電流的峰值為1.58/20/20=4mA,因此流過R8的直流電流七應大于4mA,但也不能太大，在此選取為100mA，設流過Tr5集電極的電流為20mA,Tr5的電流放大倍數(shù)B=200，則基極電流為0.1mA,因此可設流過R3和R9的電流為2mA,因Tr5的u廣0.7V,則r=0.7V/2mA=350Q，要使TIP31C與TIP32C處于微導通則r和r兩端的電壓至少為1.4V，r+r=1.4V/2mA=700Q,3939R9=700-R3=350Q,因此選擇R9為1KQ的電位器。（4）共射放大電路部分：因要求電壓輸出的峰值為12.7V，定Tr4的集電極電壓為1V貝ljq=(20-1)V/100mA=190Q,定Tr4的電壓放大倍數(shù)為30,貝七=R8/30x6Q,設Tr4的發(fā)射極電壓為2.5V,則r+r=2.5V/100mA=25Q,可得r=20Q,r兩端的電壓為101717222.5V+0.7V=3.2V,r和r兩端的電壓就為36V-3.2V=32.8V則R：(R+R)=3.2:32.8孑1：10,假定r=680Q,則r+r=7K222318222318Q,取R18=2KQ,R23為10KQ的電位器。Tr4的基-集電極加一個100pF電容是為了防止自激震蕩。C8是耦合電容。射級跟隨器部分：射級跟隨器與差分放大直接耦合，射級跟隨器的輸出電阻盡量小，因為從差分輸出電壓峰峰值只有1V,R19沒有多大的影響，故設置為680Q，電容C6是為了避免自激震蕩。差分放大部分：該部分電路是鏡像恒流源差動放大電路。假定恒流源提供的電流為2mA,令R5=1KQ,R15=100KQ,恒流源三極管B=200,算得R7=7.5KQ,放置電位器為20KQ的％，調節(jié)電位器使電壓放大70倍即輸出電壓峰峰值為1V.設置R4為10KQ.實驗調試中遇到的問題：在射級跟隨器時出現(xiàn)了自激震蕩。解決辦法：并在該三級管的基—集電極之間接一個容值為100PF的小電容，通過電容的相位補償作用克服震蕩。電壓放大時波形失真。解決辦法：改變參數(shù)，調整靜態(tài)工作點。電流太小時，如果加入8歐姆的負載時，電流瞬間被拉下變?yōu)榱?，這是因為靜態(tài)電流太小，當加入交流時，在一段時間，功率管不能導通。解決辦法：調大靜態(tài)電流，但不能太大，太大也會導致飽和失真，只要大于指標所需電流的幅值的一點就可以了。在示波器上顯示時，波形為失真，然而波形會一直往下沉。原因是示波器未設置好。解決辦法：將示波器設置成交流耦合。未接負載時輸出電壓的峰峰值為30V，當加入負載之后電壓的峰峰值只能達到20V且有自激震蕩.沒有找到解決辦法。實驗心得：在做功率放大器實驗的這兩個星期里，可以說是一波未平一波又起，確實遇到了很多的問題，讓我感受最深的就是自己的理論知識太缺乏，感覺自己以前所學的真的很不夠用。從三極管的基本結構到最基本的共集、共射電路的計算，從弄懂乙類功率放大電路的基本結構到設計它的放大參數(shù)，這些知識的匱乏都驅使著自己將模電的知識再鞏固一遍，即使是這樣有時都不知道如何入手，尤其是在剛剛遇到自激震蕩的時候，本就對這個概念不是清楚的我們，想要去消除它，確實挺困難的，但我們并沒氣餒，我們總是不斷地查資料，不斷地嘗試，采用各種消除自激震蕩的方法，如簡單的滯后補償、RC滯后補償、密勒補償?shù)鹊龋詈蠖家悦芾昭a償（在基極與集電極之間接一個電容）的方法解決了。從這次的實驗中，我們感覺收獲蠻大，每一次的嘗試都燃燒出了新的希望，多少次的參數(shù)的調試，5、6次的電路重裝，有時結果或許一樣，但我們排除了不一樣的可能，積累著失敗，我們離成功一步步的靠近。同時每一個問題的解決，都拉近了我們三人的距離，我們一起探討，一起嘗試，迎著困難讓我們的心走得更近，為了我們共同的目標，我們昂首向前，這是一種磨練，但給予我們更多的是一種斗志，真是這種斗志激勵著我們頑強的心不斷拼搏?？偨Y這次的實驗，確實出現(xiàn)了蠻多的問題，走了不少的彎路。在開始設計時就沒有對題目進行很透徹的分析，題目要求輸入的有效值為5mv，而我們在設計參數(shù)時都是按照峰峰值為5mv的輸入信號來計算的，在這段時間里就浪費了很多的時間，最后弄明白了要的是有效值，峰峰值應為14mv，最后又重新計算各參數(shù)。還有就是我們計算出各個參數(shù)后不是直接焊板子，而是一直用multisim軟件進行仿真，不久之后才明白仿真對于模擬電路沒有太大的作用，應該直接焊出板子然后再對電阻進行微調以此達到所需的要求。在焊板子的時候首先要想好總體的布局，否則到后來就不好