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1、wordOCL音频功率放大器设计调试报告班级 11级电子2班学号 201172020247 某某芮守婷 2013 年 6月 5日一、实验目的1、通过亲自实践，用分立元件搭接焊接成一个低频功放，在使其正常工作的根底上通过调试以达到优化的目的； 2、通过此次试验验证模拟电子技术的有关理论，进一步巩固自身的根本知识和根底理论。 3、通过实验过程培养综合运用所学知识解决实际问题的工作能力； 4、同时提高提高团队意识，加强协作精神。二、指标要求1、输出功率：20W2、负载：8欧3、电压增益：40dB4、带宽：10HZ40KHZ三、功放的分类与简单介绍功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载RL(
2、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大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。音频频率X围约为20 Hz20 kHz，因此放大器必须在此频率X围内具有良好的频率响应。本设计中要求设计一个实用的音频功率放大器。功率放大电路的电路形式很多，有双电源供电的OCL互补对称功放电路，单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推挽电路和变压器耦合功放电路，等等。我选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类。推挽功率放大器的工作状态之所以设为
3、甲乙类而不是乙类，其目的是为了减少“交越失真。假如设置为乙类状态，由于两管的静态工作点取在晶体管输入特性曲线的截止点上，因而没有基极偏流。这时由于管子输入特性曲线有一段死区，而且死区附近非线性又比拟严重，因而在有信号输入、引起两管交替工作时，在交替点的前后便会出现一段两管电流均为零或非线性严重的波形；对应地，在负载上便产生了交越失真。将工作状态设置为甲乙类便可大大减少交越失真。这时，由于两管的工作点稍高于截止点，因而均有一很小的静态工作电流ICQ。这样，便可克制管子的死区电压，使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化，从而克制了交越失真。 OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出
4、级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者如此向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。作为一个音频功放而言它有哪些特点了？1、输出功率足够大为获得足够大的输出功率，功放管的电压和电流变化X围应很大。2、效率要高功率放大器的效率是指负载上得到的信号功率与电源供应的直流功率之比。3、非线性失真要小功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性X围而进入非线性区，造成输出波形的非线性失真，因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。其性能指标又是怎样了？音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，效率尽可能高。非线性失真尽可能小。功
5、放的性能指标参数如下：对放大器来说，灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度；对音箱来说，灵敏度是指给音箱施加1W的输入功率, 在喇叭正前方1米远处能产生多少分贝的声压值。负载阻抗与放大器输出阻抗之比。使用负反的晶体管放大器输出阻抗极低，仅零点几欧姆甚至更小，所以阻尼系数可达数十到数百。也称为回授，一种将输出信号的一局部或全部回送到放大器的输入端以改变电路放大倍数的技术。负反应导致放大倍数减小的反应称为负反应。负反应虽然使放大倍数蒙受损失，但能够有效地拓宽频响，减小失真，因此应用极为广泛。正反应使放大倍数增大的反应称为正反应。正反应的作用与负反应刚好相
6、反，因此使用时应当小心慎重。信号最强的局部与最微弱局部之间的电平差.对器材来说,动态X围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理能力。频率响应简称频响，衡量一件器材对高、中、低各频段信号均匀再现的能力。对器材频响的要求有两方面，一是X围尽量宽，即能够重播的频率下限尽量低，上限尽量高；二是频率X围内各点的响应尽量平坦，防止出现过大的波动。瞬态响应器材对音乐中突发信号的跟随能力。瞬态响应好的器材应当是信号一来就立即响应，信号一停就嘎然而止，决不拖泥带水。6.信噪比(S/N)又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱比照，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高明确它产生的杂音越少。在电子装置或导线的外面覆盖易于传
7、导电磁波的材料，以防止外来电磁杂波对有用信号产生干扰的技术。一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间应满足的某种关系,以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器如此无此限制，可以接任何阻抗的音箱。因此对一个功放而言，我们要在保持最大功率的根底上还要兼顾不失真，有较好的信噪比，灵敏度要好，这些是我们要重点解决的。四、原理分析 1. 直流稳压电源的工作原理电源是构成一个完整功
8、放的重要组成局部，其稳定的向外电路提供能量，保证外电路能正常的进展工作。但一般地都是从市电经变压器降压而实现的，那么如何降压，如何把交流经某些元件变成直流，并保证其能稳定的输出是必须考虑的问题。做为稳压电源它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四局部组成。电源变压器是将交流电网220v的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。而脉动的直流电压含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以消除，从而得到平滑的直流电压。A .变压器变压器的种类有许多，单输出的双输出的，体型有大有小，输出电压、功率等依型号而定。外电路所需电压值、流过电源的电流、外电路的功率都将影响到电源输出电
9、压的稳定性，因此输出电压、本身功率等都是必须考虑的，在本电路中我们选择双28v输出电压的变压器。 B .整流电路要使交流电压变成直流电压，整流电路就是必须的。常见的整流电路有单相半波整流、单相全波整流、单相桥式整流和倍压整流电路。由于桥式整流电路输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供应负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。因此我们在此采用最大电流2A的整流桥。C. 滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。其工作机理是，点抗性元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供应的电压升高时，能把局部能量储有平波
10、的作用。电感也有平波的作用，使负载电压比拟平滑。电容滤波一般针对小功率电源，而电感滤波多用于大功率电源中。由于该电路采用双电源形式，我们将采取上下并联两组电容的形式来作为滤波电路。并且电容由大到小依次排列。第二级电容采用钽电解电容有效地防止了低频干扰成分对电路的干扰 , 第三极电容采用独石电容防止了高频成分的干扰,同时也提高了电源的稳定性. 本实验设计电源为可调的直流稳压电源，且为双电源OCL，其组成局部为：变压、整流、滤波、稳压四局部。此设计中稳压局部用集成稳压芯片，确定为可调式三端集成稳压器LM317和LM337。稳压芯片LM317LM337输出电压1.25V37V输出电流 LM317和L
11、M337的性能参数如下：最大输出电压=1.25*1+R3/R1电源整流局部用整流桥KBU610，它的额定电流为6A，最高承受电压为1000V。电源的保护电路用整流管1N4007，当输出短路时，C1上的电压倍D1泄放，从而达到反偏保护；当输入短路时，C7等元件上的电压被D3泄放，用于防止内部调整管反偏；它的参数为：最大正向平均整流电流：1A最高反向耐压：1000V低的反向漏电流：5C3、C4、C5、C6用于输入滤波，C1用于提高IC的纹波抑制能力，C7用于改善IC的瞬态响应。 2. 功放电路的工作原理由输入级、中间电压放大级、互补输出级三局部组成。输入级由两个三极管2N3904组成差分式放大电路
12、，差分式放大电路具有对称性，可提高电路的共模抑制比，抑制零点漂移。电压放大级是利用二极管进展偏置的互补对称电路，可消除交越失真，三极管2N3906作为它的前置放大级，进展激励放大。对管2N3904和2N3906组成互补对称电路，对电流进展放大， TIP41C和TIP41C分别与前级的2N3904和2N3906组成达林顿管，对电流进展二次放大。11、Q2、R3、R13与R5组成,这里属于长尾式差分放大器, R2为基极提供了有效地偏置 , Q3的作用是激励放大,对前级输出的信号进展再次的放大,提高增益.两个二极管为D2和D1提供了较稳定的电压,适量管在静态时微导通,有效地消除了交越失真; R3是Q
13、3的偏执电阻,给Q3提供一个导通的条件, R12和C510和C32和C4为防止自激而加的补偿电容。各三极管的参数如下：2N39042N3906TIP41CTIP42CVceo40V40V100VVcbo60V40V100VVebo5VIc200mA200mA6A电流增益带宽积200MHZ250MHZ放大倍数100400100400 3、名词解释1零点漂移：输入电压为零，输出电压偏离零值的变化。它又被简称为零漂。零点漂移是怎样形成的：运算放大器均是采用直接耦合的方式，我们知道直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时由
14、于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化象：温度，输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。产生零漂的原因是：晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施是：采用差分放大器。2自激：如果在放大器的输入端不加输入信号，输出端仍有一定的幅值和频率的输出信号，这种现象叫做自激振荡。产生自激振荡必须同时满足两个条件：1、幅度平衡条件|AF|=1 2、相位平衡条件A+F=2nn=0,1,2,3同时起振必须满足|AF|略大于1的起振条件根本放大电路必须由多级放大电路构成，以实现很高的开环放大倍数，然而在多级放大电路的级间加负反应，信号的相位移动可能使负反应放大电路工作不稳定，产生自激振荡。负反应放大电
15、路产生自激振荡的根本原因是AF环路放大倍数附加相移. 单级和两级放大电路是稳定的，而三级或三级以上的负反应放大电路，只要有一定的反应深度，就可能产生自激振荡，因为在低频段和高频段可以分别找出一个满足相移为180度的频率满足相位条件，此时如果满足幅值条件|AF|=1，如此将产生自激振荡。因此对三级与三级以上的负反应放大电路，必须采用校正措施来破坏自激振荡，达到电路稳定工作目的。可以采用频率补偿又称相位补偿的方法，消除自激振荡。常用补偿方法有：一、滞后补偿电容滞后补偿、RC滞后补偿和密勒效应补偿；二、超前补偿：使回路增益的附加相移增大的相位补偿。五、调试局部1、电源局部遇到的问题问题的解决方法感想与收获电源局部的错误均为自己在焊接时的粗心造成的，还好没把电
