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1、辽 宁 工 业 大 学 模拟电子技术基础 课程设计（论文）题目：OCL功率放大器 院（系）： 电气工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间：2012.07.022012.07.13课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：电子信息工程学 号学生姓名专业班级课程设计题目OCL功率放大器课程设计（论文）任务设计参数：1. 采用全部或部分分立元件设计一种OCL音频功率放大器。2. 额定输出功率3. 负载阻抗。4. 失真度5. 设计放大器所需的直流稳压电源。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路
2、，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（1天）2、确定实验方式，设计OCL功率放大器电路图。（2天）3、建立OCL功率放大各个环节框图。（2天）4、绘制实验电路图，并对实验图进行实验说明。（2天）5、对系统进行实
3、验，确定参数，分析系统性能。（2天）6、撰写、打印设计说明书（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要在多级放大电路末级、集成功率放大器、集成运算放大器等模拟集成电路的输出级，往往要求具有较高的输出功率或要求具有较大的输出动态范围。这类主要用与向负载提供功率底放大电路称为功率放大电路。功率放大电路由三部分组成：输入级、推动级和输出级。输入级由有两个三极管组成差分放大电路，推动级由一个三极管组成，输出级由两个三极管对称构成。两输出管分别由正、负两组电源供电，扬声器直接接在两输出管的输出端与地之间，功率放大电路类型很多，目前电子电路中广泛采用乙类
4、（或甲乙类）互补对称功率放大电路，所以这里只对乙类（或甲乙类）互补功率放大电路进行分析。关键词：功率放大器、互补放大电路、稳压二极管、电解电容、失真度目 录第1章 绪论1第2章 OCL功率放大器设计方案论证22.1 OCL功率放大器的应用意义22.2 OCL功率放大器设计的要求及参数22.3 设计方案论证22.4 总体设计方案框图及分析3第3章 OCL功率放大器各单元电路设计43.1 直流稳压电源设计43.2 前置放大级设计53.3 功率放大器设计6第4章 OCL功率放大器整体电路设计74.1 整体电路图及工作原理74.2 电路参数计算. 94.3 整体电路性能分析10第5章 设计总结11参考
5、文献12附录13第1章 绪 论在多级放大电路末级、集成功率放大器、集成运算放大器等模拟集成电路的输出级，往往要求具有较高的输出功率或要求具有较大的输出动态范围。这类主要用与向负载提供功率的放大电路称为功率放大电路。功率放大电路类型很多，目前电子电路中广泛采用乙类（或甲乙类）互补对称功率放大电路，所以这里只对乙类（或甲乙类）互补功率放大电路进行分析。放大电路按三极管在一个信号周期内导通时间的不同，可分为甲类、乙类以及甲乙类放大。在整个输入信号周期内，管子都有电流流通的，称为甲类放大，此时三极管的静态工作点电流ICQ比较大；在一个周期内，管子只有半周期有电流流通的，称为乙类放大；若一周期内有半个多
6、周期有电流流通，则称为甲乙类放大。甲类放大的优点是波形失真小，但由于静态工作点电流大 ，故管耗大，放大电路效率低，所以它主要用于小功率放大电路中。乙类与甲乙类放大由于管耗小模仿大电路效率高，在功率放大电路中获得广泛应用。由于乙类与甲乙类放大输出波形失真严重，所以在时间电路中均采用两管轮流导通的推挽电路来减小失真。第2章OCL功率放大器设计方案论证2.1 OCL功率放大器的应用意义OCL(Output Capacitorless无输出电容器)电路是采用正负两组对称电源供电,没有输出电容器的直接耦合的电路,负载接在两只输出管中点和电源中点。OCL功率放大器是在OTL功率放大器的基础上发展起来的一种
7、全频带直接耦合低功率放大器，它在高保真扩音系统中得到了广泛应用。2.2 OCL功率放大器设计的要求及参数设计参数：1. 采用全部或部分分立元件设计一种OCL音频功率放大器。2. 额定输出功率3. 负载阻抗。4. 失真度5. 设计放大器所需的直流稳压电源。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路
8、，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。2.3 设计方案论证根据本课题要求，我们所设计的低功率放大器应由以下几部分组成：直流稳压电源、前置放大及功率放大。以下逐一加以设计及论证。1.电源部分本设计的电源通过变压器变为25 V交流电，经整流滤波得到31 V的直流电；同时直流电再经三端集成稳压电路输出15 V，供应前置放大电路和功率放大器使用。2.信号放大部分前置放大电路采用低噪声双运放，分别以相同放大的方式，作为左右通道的信号放大。功率放大电路由三部分组成：输入级、推动级和输出级。输入级由有两个三极管组成差分放大电
9、路，推动级由一个三极管组成，输出级由两个三极管对称构成。两输出管分别由正、负两组电源供电，扬声器直接接在两输出管的输出端与地之间，同时应使本功放工作在甲乙类状态。2.4总体设计方案框图及分析总体设计方案框架图：（如下图1-1所示）图1-1 OCL总体设计框图输出分析：本设计采用市电供电，将市电220 V通过变压器变成24 V的直流电，供前置放大器与功率放大器使用。输入信号通过前置放大电路进行初步放大，再经过功率放大器进行进一步的放大。最后通过输出端输出，即得到所需。 第3章OCL功率放大器各单元电路设计3.1直流稳压电源设计220 V市电经变压器输出两组独立的25 V交流电，大电容滤波得到35
10、 V直流电，再加一个0.1F小电容滤除电源中的高频分量。考虑到制作过程中电源空载时的电容放电可在输出电容并上1 k大功率电阻。另外这组直流电还要传给7824、7924来获得 24 V。万一输入端短路，大电容放电会使稳压块由于反电流冲击而损坏，加两个二极管可使反相电流流向输入端起到保护作用。（如图2-1所示）图2-1直流稳压电源设计3.2前置放大级设计图2-2 前置放大级设计前端放大功能是完成小信号的电压放大任务、提高信噪比，其失真度和噪声对系统的影响最大，是应该优先考虑的指标。我采用双运放NE5532（如图2-2所示）。实际制作中将它接成同相放大形式，运放反相端串联47 F的电解电容，让交流信
11、号全反馈，信号放大倍数1+Rf/R0,其中Rf为反馈电阻，在其上并联一个小电容抑制自激震荡，R0为负反馈对地电阻。为了更好的实现对信号的放大，我将放大倍数定为30 dB左右，取Rf = 76 k,R0 = 2.5 k，Avf = 1+76/2.5 = 31.4 dB,由于NE5532需要3 V22 V的电源，所以在三端稳压块7815、7915供给的24 V上加入两个电阻分压，电源用10F、0.1F电容去耦合。3.3功率放大器设计此功率放大器由三部分组成：输入级、推动级和输出级。其中VT1和VT2构成差分式输入级电路，VT3管构成推动级，VT4和VT5是推挽式互补对称输出级。电路中，R4和C2是
12、VT1和VT2的电源滤波电路；R5、R6和C3是负反馈网络；C4是高频负反馈电容；VD1是VT4和VT5的静态偏置二极管；C5是高频自励消除电容；R7用于调整复合管的微导通状态；R8、R9和C6构成自举电路；R10和R12构成平衡电阻；R11和R13可减少复合管的穿透电流，提高电路的稳定性；VT4、VT6以及VT5、VT7构成复合管；R14与C9为消振网络，可改善扬声器的高频特性；保险丝用于保护功放管和扬声器；C7与C8能消除直流电源意外产生的交流量；VCC为直流稳压电源产生的24V直流电。（如图2-3所示：OCL功率放大器设计图）第4章OCL功率放大器整体电路设计4.1整体电路图及工作原理图
13、2-2 前置放大级设计图2-1直流稳压电源设计图2-3：OCL功率放大器设计图220V市电经变压器、桥式整流、滤波以及运放7824、7924可获得24V的直流电。用此电源来给前置放大电路及功率放大器提供能量。 普通信号经由输入端输入到前置放大电路，电容滤除信号中的直流量，流入双运放NE5532放大。放大信号可经电阻、电容进行负反馈，通过测试后从输出端输出，形成初步放大信号。初步放大信号流入由VT1、VT2组成的差分放大电路，由于差分放大电路的阻抗非常大，所以电压在此放大，此外它还具有使输出端的直流电压稳定在零电位上的作用。信号经过VT1、VT2后，再通过由R5、R6和C3组成的负反馈网络，其中
14、由于C3的隔直作用，所以R5只有交流负反馈作用，R6具有较强的直流反馈作用，以使VT1至VT7各管工作稳定，使输出端静态电压稳定在0 V。另外，R5和R6一起还有交流负反馈作用。 C4是高频负反馈电容（电容超前补偿电路），以防止电路可能出现的高频自激。VD1是VT4和VT5的静态偏置二极管,它可使电路获得更好的温度补偿。同时为了解决电路的工作点偏置和稳定问题，加入R8、R9和C6组成的自举升压电路。推动级VT3也起到信号放大的作用。当信号正半周输入时，VT4、VT6导通、VT5、VT7截止，VT4、VT6由正电源供电。扬声器放出信号正半周的放大声音；当信号负半周输入时，VT5、VT7导通、VT4、VT6截止，VT5、VT7由负电源供电。扬声器放出信号负半周的放大声音，由于四只功放管上下的电路完全对称，所以输入信号的正、负半周得到了均匀的放大。功放的输出端与扬声器直接耦合，实现了全频带
