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1、电子技术基础电子技术基础课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目：高保真音频功率放大器的设计与制作院（系）：院（系）：-专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 教师职称：教师职称： 起止时间：起止时间：2006.6.122006.6.122006.6.232006.6.23课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院 教研室：电子信息工程学 号040302041学生姓名贾真专业班级自动化 042课程设计 （论文） 题目高保真音频功率放大器的设计与制作课程设计（论文）任务设计参数： 1. 采用全部或部分分立元件设计一
2、种音频功率放大器。 2. 额定输出功率WP1003. 负载阻抗。 8LR4. 失真度%3 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，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
3、出必要的说明。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录第 1 章 高保真音频放大器设计方案论证.11.1 高保真音频放大器的应用意义.11.2 高保真音频放大器设计的要求及技术指标.11.3 设计方案论证.21.4 总体设计方案框图及分析.3第 2 章 高保真音频放大器各单元电路设计.42.1 输入调整电路设计.52.2 中间级放大电路设计.52.3 输出级电路设计.52.4 增益调整电路设计.6第 3 章 高保真音频放大器整体电路设计.73.1 整体电路图及工作原理.73.2 电路参数计算.73.3 整机电路性能分析.
4、8第 4 章 设计总结.9参考文献.10辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书（论 文）1高保真音频放大器设计方案论证1.1 高保真音频放大器的应用意义在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。1.2 高保真音频放大器设计的要求及技术指标设计要求（1）画出电路原理图；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；设计指标1采用全部或部分分立元件设计一种音频功率放大器。2额定输出功率WP1003负载阻抗。 8LR4失真度%35设计放大器所需的直
5、流稳压电源。1.3 设计方案论证这款功放采用了典型的 OCL 功放电路，为全互补对称式纯甲类 DC 结构，功放的每一级放大均工作于甲类状态。输入级和电压放大级采用线性较好的沃尔漫电路，差分管及电流推动管分别为 K170、J74（可用 K389、J109 孪生对管对换）对管和 K214、J77 中功率 MOS 管，功率输出级为 2SC5200 和 2SA1943 大功率东芝管并联输出，功率强劲，驱动阻抗 2 的喇叭也轻松自如。辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书（论 文）21.4 总体设计方案框图及分析甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引
6、人的音质。甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。因此，不存在开关失真和交越失真等问题。甲类放大器始终保持大电流的工作状态。所以对猝发性声音瞬间升降能迅速反映。因而输出功率发生急剧变化时，电源电流变化微乎其微。由这种强大的驱动者来推动扬声器就能轻而易举的获得高保真的重放效果。为了能得到好的音质,在设计时,我采用了前后级分离。前置低放和末级功放完全分离,甚至分开供电。电路的方框图如图 1 所示。高保真音频放大器各单元电路设计2.12.1 输输入调入调整电整电路设路设计计主电路部分如图2 所输入音 频信号前置放大级电路共射-共基
7、电路共射-共基电路恒压源电路推动级反馈电路至末级 功放沃尔漫电路图 1 电路框图T1C2240T2C2240T9D667T7D669T8D667T5B647T6B647T4A970T3 A970Q2 K170Q1K170Q3J77Q4J77Q5K214Q6J77R1 1kR2100kR31.5kR420kR51.5kR611kR711kR81.5kR920kR101.5kR111kR121M R1310kR14150R15300R1639k/1WR176.8kR1820/2W*2R19470R20470R21RP11kRP2 1kRP310kD1D27.5vD31N4148C1100pC20.
8、1uC30.1uC42.2uC5C60.1uC7C80.1uC968pC1068pINOUTOUT图 2 输入调整电路图辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书（论 文）3示，音频信号经 R1 缓冲进入 Q1 和 Q2 组成的双差分输入电路。C1 和 R2 对输入信号中的高频干扰起到旁路的作用。 R2 作为输入电阻.Q1、T1，Q2、T2，Q3、T3 和 Q4、T4 构成共射共基电路。这种电路最显著的特点是具有失真低、频响宽、增益高、线性好。R4、R6、RP1、R7、R9 构成分压电路给 T1、T2、T3、T4 的基极提供 12V 基极偏压。这样，Q1Q4 四只结型场效应管的漏极工作电压
9、只有 11.3V（12-0.7）左右,保证了结型场效应管安全可靠地工作,这是因为结型 场效应管的工作电压较低,不能直接工作在较高的电压下。RP1(兼作输出级输出中点电位的调节)为输入电路静态电流的调节电阻,设计时输入级静态电流设定在 1.4mA 左右。这样，R3、R8 上产生 2.1V 压降作为下一级电路的偏置电压。电压放大级同样是由 T5、T6、T7、T8 构成共射共基电路。D1、R16、D2 为 T6、T8的基极供基准工作电压。调节 RP3 将该级的电流设定在 4.8mA 左右，R36 上电压降为1.45V。正负半周的信号经 T9 T13 共射放大电路后由其集电极进入 T10、 T12 组
10、成的共基电路，并从两 管的集电极输出，经 R37、R38 缓冲送入 Q5、Q6 组成的末级电路。T7、 R17、 D3 、RP3 构成恒压电路，调节 RP3 可以改变 Q5, Q6 两管栅极电位差，从而改变末级静态工作电流。C6、C7 及输入级的 C2、C3 为高频退耦电容，减少了电源的调频内阻过大引起自激的可能。关于末级管5、6 电流到底设计在多大，以前有人作过探讨，结论是静态电流大于 80mA 后，胆味才更浓郁。为了获得 10W 左右的功率，本设计中将Q5、Q6 的静态电流设计在 80mA 左右。如果想得到更大一点的功率，我们可以改变末级功放的电源电压，把场效应管的漏极电流调到 100mA
11、 左右。这样，不仅有大的功率，而且有胆机的味道。场效应管属电压控制器件，栅极输入阻抗高，静态电流调大时，会产生寄生振荡，解决的办法是在 Q5、Q6 的栅漏之间并联 C10、C9 来消除。R18、R21 为末级管的源级电阻，当该级电流为 100mA 时，其上的压降为 2V 左右。R11、R12、R13、C4、C5 组成电压反馈网络，这种反馈的特点是：通频带、转换速率等指标最优（在该电路中） 。R11、R13 将整机的闭环电压放大倍数定在 10 倍左右，这也是前级电路常规的放大倍数设定方法。至于相位补偿电容 C5 的使用，有一个原则是能小则小，能不用则不用。C5 的使用影响整机的转换速率，使整机的动态变软（C5 在这里可以不用，不会产生自激） 。电路特点：静态下没有噪音，噪声
