电子技术课程设计报告--高保真音频功率放大器.docx

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1、电子技术课程设计报告一高保真音频功率放大器一、题目名称：高保真音频功率放大器二.用途：家庭、音乐中心装置中作为主放大器。三.主要技术指标和考核条件：1 .正弦波不失真功率：大于5W,在频率IKC、负载电阻8Q,示波器观察不出明显失真的条件下考核，相当于输出电压有效值6.325V。2 .电源消耗功率：不大于10W,在上述输出功率下考核。3 .输入信号幅度：当输出功率为5W时，要求输入电压的有效值在20OmV到40OmV之间，在频率1KC、负载电阻8Q条件下考核，相当于电压放大倍数30倍到15倍之间。4 .输入电阻：大于IOKQ,在频率IKC的情况下考核。5 .频率响应：50Hz15KHzo在输出

2、功率5W、负载电阻8Q的条件下考核。并要求在频率响应指标范围内的所有频率点上，放大器都输出5W的功率而观察不到明显失真。6 .温度稳定性：维持5W输出半小时，电流消耗功率应保持在IOW以内。7 .放大器应当稳定可靠的工作，在测试时或当输入线，输出线、电源线移动时放大器不产生寄生震荡。四.方案特点：电路分析及特点：1电路分析：功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。A.功率输出级由互补对称功率放大电路组成。8 .推动级（中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。C.输入级是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。2.特点：是较典型的OT

3、1电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。五.结合结构框图介绍各组成部分及其工作原理；1 .结构框图：234 .工作原理：1 .推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈形式，可稳定工作点。2 .二极管D1是为了消除交越失真，R11稳定功放管静态电流用。3 ,交流电压负反馈改善放大器各项指标。六.电路设计与计算：1 .电源电压的确定：当负载电阻一定时，电源电压的大小直接与输出功率有关，Vcc=-8Po7?!，其中n为考虑各晶体管饱和压降及品2引起的损失而引入的n电源电压利用系数，通常n=0.8左右，在本例中：

4、Vcc二858m22V0.82 .功率级的设计:功放管的要求：c1Vcc2A=22（2*8）=1375AVcm=Vcc=*22=iivPC1o10=O2*5=1W查3DD15（50W50V、5A、850）、2Z730C（50W、IOOV、15A、850）。完全能满足要求而有余。故选用之。功率管需推动电流：人=ICMIB=1375A/50=T15mA耦合电容06=2000口F,2200Fo稳定电阻过大则功率损失太大，过小温度稳定性不良，通常取0.53Q,现取1Q2W。3 .推动级设计：c2=275核mZc2=40mA匕叩=VCC=22VPc2m=Vcc27c2=1140=44故选3DG12可满足

5、要求。消除交越失真选二极管2CP12(100mA,0.9V)(实验中仍选用理想型代替)Vcc9be3M1ArR+R。=2心=而250Q一般R凡凡取凡=80Q,凡o=17OQ，(J5=IOOjUF40mA100=0.4mA典型电路中R7+W2、尺8支路电流应(35)z72,取8=14mA0.7V1.4mA=450RAW.=6KVcJ2_IivIrs+Ibi18mA选A7=25K,y2=4.7K进行调节以达到最佳工作点。当功放级达尽限运用时，推动级也达尽限运用，故推动级基极信号电流峰值cm2应与静态值加相等即0.4mA。由于推动级用的是中功率晶体管，故其输入电阻为：be1(1+-=65(zZ很小)

6、Ie推动级的负载电阻可等效为：RVR%+d+0凡凡其中，出3为大功率管的输入电阻，由于乙类放大Te是变化的，不好准确计算，只好以w2为1的计算值。d+民”9Q1eR12=170/1.9+(1+50)8/80=373推动级电压放大倍数Ay2=-万2底=-1003-573.8Ybe265推动级基极推动电压为：Vb2MVCC/211Av2573.8=0.02V7?8对信号的分流为:；K=羽=0.04海IRSMRg450RZ+Rw上反馈电流的峰值Irjm。Vrr/211=_1cc=i.8h2aIrimRj+W261总推动信号交流峰值为：=+j0.4+0.04+1.8=2.24mA1M1b2M1RSM1

7、R7M4 .输入级设计：由于推动级需要2.24mA的交流推动信号，故输入级静态电流应大于2.24mAo取/c3mA。推动级所需电压信号0.2V,故输入级电压的配置可以较随便，取R、R为2KQ,R6=IK,yc=22-53=7VOyfcc=ycc-7v=i5vm为理想三极管。IC13mA=0.03mA1b1100取乙广4九=OI2mA3mA27C+0.7V0.12mA15V-77V=6O.837T0.12mA取H2=51K(标称值)取R=62K（标称值）耦合电容凭经验选取C=C=I0RCji0F5 .负反馈设计：取R=8Q,不要太大，以免降低总开环倍数。心=200+(1+小)工=850。1e14

8、1=R3Rsr/R1+W%+(1+PDR总开环倍数为：Azo=AV1*A2*Az3,4=(-54)*(-5738)*1=310倍所以是深度负反馈故1+4oK=+=T=133310AVyDUR2+R=3故R2=232Q取R12=10Q+47OQ,以便调试。6 .电路指标验算：不失真功率P0设T3、T4的VSS等大约要损失电源电压1.5V,则实际输出幅度VoM=9.5V,所以PO=5.64W5W电源消耗功率P石PVccVom=832W10K,符合指标要求。七.电路图:总逻辑图:R6R12100Ohm-VWVCCCTV100UFC62200uF1八.电路调试过程:1.功放级中点电压的调试(1)静态调

9、试：输出级中点电压VO=VCC/2R162kOhmC2WuF)228mV/1kHz/ODegR61khmrR32kOhm1UF1UFR5Oh4.72.5R12100OhmV80Ohm2200UF+/SRW170Ohm+C51IIOOuF飞工W2kOhn/38%IFR7kOh-n100UFVCC-=22VR11wIR470Ohm35%如图所示，调节电位器到4.7*38%=1786千欧姆时，满足中点电压为电源电压的一半,即.02V0由于在静态工作时，中点电压值只是取决与推动级和功放级的电路元件参数，所以在调试过程当中只需要调节W2,使中点电压尽可能地接近.OOV02.动态调试：正弦波不失真功率：用

10、IKHZ正弦信号，逐步加大到示波器上刚好出现切峰失真，记下电压表上显示的输出电压，计算输出功率。R61kOhmWR32kOhmVCCCT-22V100UFC210uFZ1uFR162khmR980OhmR1O-vwvI+/22kHz/ODegR251kOhmR12100Ohm-vw-C62200UFR72.5khn-?R8450Ohin4.7kOhn/38%W1R470Ohm33S1.1zXa-iR111Ohm当输入电压为228mV是，刚好要出现波形失真，此时输出电压为6.5188V,根据公式，输出功率为P=6.5188V*810.9mA=5.29W5W,符合要求。3 .灵敏度测试：在户IkH

11、Z,R1=8Q,Po5W时,测出VS的值,必须控制在20040OmV之间。将信号略减小使输出保持约6.325伏，测输入电压的值。1kOhmAA/V62khmR32kOhm2kOmR2C210uF1uF51khmTSR58Oh100UFR12100OhmArC500U4.72.5khXR7khR980OhmR10170OhiVCCC7-22V、100UFC62200uFt62kOhmS2khm=1UF+I/tsst10K所以，符合要求。6.频率响应：在上述情况下增加或降低输入信号频率（幅度不变），输出电压随之下降，当其下降到原来的0.707倍时，或输出波形产生明显失真，记下放大器的上、下限频率值。为了测出上限频率，将T4的Zero-biasB-Cjunctioncapacitance（CC）参数,把原来的O改为pF级的电容值（如9e06）oC21OUF224R254kOhmkHz/0DegR162kOhmR32kOhmR9Ohm1OOUFVCC-I-22V甲三100UF2kO)mR58OhW24.7kOh/38%R72.5kOhn5170OhmzC5*100uFZ220