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1、模拟电路课程设计报告 设计题目：OTL音频功率放大器 专业班级： 电信本 学生姓名： 学 号： 39 指导教师： 设计时间：1月4日摘要功率放大器的作用是给音响放大器负载RL（扬声器），提供一定的输出功率，当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出信号的非线性失真尽可能的小，效率尽可能的高，功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路，有用继承运算放大器晶体管功率放大器，也有去集成电路功率放大器，本文设计的是OTL功率放大器，该放大电路采用LM386高频放大器芯片，LM386音频放大器电路是做常用的音频功率放大电路，LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低，电压增益可调，电压范围大，
2、外接元件少喝总谐波失真少等功率放大器。音频功率放大器简称“功放”，作用是放大调音台或周边设备（信号处理设备）送来的低电平音频频信号，使它的输出功率足以驱动配接的扬声器负载。现有的音频功率放大器都是以线性放大为基础的模拟类功放，即把连续变化的音频信号（称为模拟信号）直接进行线性放大。所用的放大器件为电子管和双极晶体管（即NPN和PNP型半导体晶体管，简称晶体管）两类。按功放静态工作点的设置又可分为A类放大、A/B类放大和C类放三种。A类放大的失真最小，音质好，但电源转换率最低，器件的发热量最大，生产成高，一般用于输出功率较小的Hi-Fi发烧级功放。C类放大的失真比A类大些，尤其是在小信号输出时（
3、1/100输出功率）音质失真更明显，但电源转换效率高，器件发热量小，性能/价格比高，一般用于输出功率大的专业功放。A/B类功放的特点介于A类和C类之间，多用于家庭影院的AV功放。电子管功放巳有数十年历史，是功放元老代。转换速率高，工作可靠，偶次谐波失真小（听觉对偶次谐波失真特别敏感），音质上好，被人们宠爱。最大缺点是电源利用效率很低，电子管A类放的效率不到10%、C类约15-17%，大部分电能变为热量消耗掉。耗电大、发热高、体积大、成本高等缺点，在专业音响系统中被晶体管功放替代。晶体管功放近20多年发展史，是第二代功放。最大优点是电源转换效率高。（C类功放最高可达60%左右），体积小，重量轻、
4、发热量不大，生产成本低、缺点是转换速率低，偶次谐波失真较大，音质和可靠性都略逊于电子管功放。故此次我们选择用集成块来做此次的课程设计。题目：OTL音频功率放大器一、 设计任务与要求l 设计任务1、 学习基本理论在实践中综合应用的初步体验，掌握模拟电路设计的基本方法，设计步骤，培养综合设计能力和调试能力。2、 培养实践技能，提高分析和解决问题的能力。3、 掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和基本性能的测试。4、 通过OTL音频功率放大器的设计、安装和调试，进一步加深对互补对称功率放大电路的理解，提高动手能力。l 设计要求1、 设音频信号为vi=10mV, 频率f1KHz；2、 额定
5、输出功率Po2W；3、 负载阻抗RL=8；4、 失真度3%；5、 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源。二、 方案设计与论证2.1总体设计方案 1、设计思路功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率。当RL一定时希望输出功率尽可能的大，输出信号的非线性失真尽可能的小，且效率尽可能的高。 由于OTL电路采用的是直接耦合方式，为了保证电路的工作稳定，必须采取有效措施抑制零点漂移，为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故，需要哟足够大的电压放大倍数，因此，性能良好的OTL功率放大器应由输入级，推动级和输出级等组成部分。 2、OTL功放各级的作用和电路结构特征1) 输入级：主
6、要是抑制零点漂移，保证电路工作稳定同时对前级（音调控制级）传来的信号作低失真，低噪音放大，为此采用带恒流源由复合管组成的差分放大电路，切设置的静态偏置电流较小。2) 推动级：推动级的作用是获得足够高地电压放大倍数以及输出级提供足够大的驱动电流，为此采用带集电极有源负载的共射放大电路，切静态偏置电流比输入级大。3) 输出级：输出级的主要作用是为负载提供足够大的输入信号功率，可采用由复合管构成的甲乙互补对称功放的准互补功放电路。2.2方案一：分立元件电路基本工作原理：当输入信号处于正半周期时，Q3导通，Q1截止。Q3以射级输出的形式将信号传递给负载，同时向Co充电，因为Co电容量大，基级电压基本保
7、持不变，维持在Vcc/2，当输入信号处于负半周期时，Q1导通，Q3截止，以充电的Co充当Q1的电源，同时放电，Q1也可以以射级输出形式将信号传输给负载RL,这样在RL上就得到了完整的输出波形。方案二：用TDA2030做OTL音频功率放大器电路为音频功率放大器的原理图，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W频响为10-1400HZ，输出电流峰值课达3.5A，其内部有输入级，中间级，输出级，且有短路保护，和过热保护，课确保电路工作安全可靠，TDA2030使用方便，外围所接器件少，电位器可调节音量的大小。方案三：用LM386做OTL音频功率放大器 上图为LM386与UA74
8、1构成的OTL音频功率放大器，LM386音频功率放大器是最常用的音频功率放大电路，LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低，电源增益可调，打压范围大，外接元件少，和总谐波失真小，等优点的功放块2.3方案讨论与确定 方案一，分立元件电路，电路中所用地元器件多，成本高，焊接难，且，Uim=Vcc/2/Au,很难调到与理论值相等或接近，且难以保证U5Q=Vcc/2，晶体管受温度影响大，温度变化导致Q点发生变化，使得所测的数据误差较大，难以达到设计目的，失真率难以控制，可能使得失真率=0.03。方案二，用TDA2030做OTL音频功率放大器，.TDA2030芯片所组成的功放电路，TDA2030是一
9、款输出功率大，TDA2030最大功率到达35W左右， 静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，TDA2030并具有内部保护电路，TDA2030适用与功率相对LM386大的电路，缺点是放大倍数不可调，有时候无法满足设计要求。方案三，用UA741和LM386做OTL音频功率放大器，LM386是一种音频集成功放，LM386具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386电源电压4-12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最
10、高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。基本上能满足设计要求。综合上述优缺点，选择方案三选择方案三的理由如下： 电路设计简化，组装方便，只需在集成块外接少量元件便能实现输入输出的各种放大关系。 由于运放的开环增益都很高，用其构成的放大电路一般工作在深度负反馈的闭环状态，则性能稳定，非线性失真小。 LM386做的功率放大器零漂小，适合各种微弱的信号放大，又其具有很高地共模抑制比，对温度的变化及其他外界干扰具有很强的抗干扰能力。 由LM386构成的放大电路，功耗低，体积小，寿命长。使整机使用的元器件减少，成
11、本降低，工作效率和可靠性也大大的提高。 LM3876具有电业放大可调的优点，能够适应于各种微弱信号的放大。三、 单元电路设计与参数计算1、 电源部分，由直流稳压电源提供，电源部分参数计算 交流电滤波电路 滤波电路 整流电路 稳压电路提供的是220V的交流电源要变为12V直流电 变压器用 220V12V规格设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉
12、，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。直流稳压电源原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，其中： （1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 （2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电压，常用的整流滤波电路有全波整流、桥式整流，此处用的是桥式整流电路。（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤
13、除，从而得到比较平滑的直流电压。 （4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。整流电路 1、输出电压平均值 UO(AV) 和输出电流的平均值IO(AV).2、脉动系数3、 二极管的选择每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以每只二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半。二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压对
14、于二极管最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR均应留10%的余地，以保证二极管安全工作。 整流用的二极管可用1N4007 电解电容用3300uf C2和C3可用0.1ufC4、C5、可用0.33ufC7、C8可用220uf发光二极管上的R用 1K滤波电路1、 输出电压平均值当负载开路时 当RLC（35)T/2时 考虑电网电压波动，电容的耐压值应满足RC=（35）T /2即，应大于2、 脉动系数 S 稳压电路若输出电压较高，接一保护二极管 D，以保护集成稳压器内部的调整管。LM7812和LM7912的输出电压分别了正负12伏C2和C3是用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡，其容量较小一般小于1微法图中电容C4和C5是用于消除输出电压中高频噪声，可取小于1微法的电容，也可以去几微法或几十微法的电容，一边输出较大的脉冲电流. 2、功能部分，参数计算Po=2w, Uo=4v Vcc=12 Uom=4.24v4.244 满足设计要求Ui=10mv Au=Uom/Ui=4.24v/10mv=424 即Au=400LM386来说最大的
