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1、电子技术课程设计报告高保真音频功率放大器的仿真设计用途供家庭音乐中心装置中作主放大器用主要技术指标及要求1、正弦波不失真功率：大于5W在频率1KHZ、负载电阻8 Q、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在上述输出功率条件下考核。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200mV到400mV之间。在频率1KHZ,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10KQ，在频率1KH的条件下考核。5、频率响应：50Hz到1KH。在功率5W负载电阻8Q的条件下考核，并要求在频率响应范
2、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的失真。6、温度稳定性：维持 5W输出半小时，电源消耗功率应保持在10W以内。7、放大器应该稳定可靠地工作，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振荡。元器件选择范围1、二极管2CP12以及以下各种三极管或稳压管改作二极管用。2、稳压管2CW1 2CW5 2CW11 2DW73、三极管9013,3DX201 ( 3 80) ,3DG8( 3 50), 3DG130( 3 80),3CG23(500Mv, 3 50) , 3AD30( 3 50) , 2Z730C(f 3 5KH, 3 50),3DD15( 3 60),
3、D73-50( 3 50).4、场效应管3DJ6F5、运算放大器卩 A7416、电介电容器2200 卩 f/25V , 470 卩 f/16V , 100 卩 f/25V , 100 卩 f/15V , 10 卩 f/15V。7、金属膜电容器0.47 卩 f , 0.1 卩 f , 0.047 卩 f , 0.01 卩 f8、云母电容器470Pf, 200Pf, 100Pf8、瓷解电容器4700pf , 2200pf,1000pf9、电位器470 Q , 4.7K Q ,10KQ , 47KQ , 100KQ , 470KQ。10、绕线电阻0.5 Q /3W, 1Q /3W, 8Q /10W1
4、1、碳膜电阻1/8W 及 1/4W,从10Q至U 2MQ的各档E6系列标称值。四、计算过程1、选择电路形式。OTC功率放大器通常是由功率输出级、推动级和输入级三部分组成。功率输出级有互补对称电路和复合管准对称电路之分，前者电路简单易行，但由 于大功率管B不大，故推动极要求有一定的功率，复合管准互补电路优点是大功率管可用同一型号，复核后3较大，推动级只要小功率管就可以了，但复合管饱和压降增大故电源电压要相对高一些，晶体管数目要多一些。 推动级通常是甲类放大，其工作电流应该大于功率管基极推动电流，故有 一定功率要求。由于推动级电压幅度与输出级相同，通常采用自举电路来 达到，一般推动级都是共射极放大
5、电路，具有一定的电压增益。输入级的 目的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。 输入级与推动级之间有阻容耦合和直接耦合多种形式。本例采用较简单的 互补对称OTL电路。电路中二极管 D是为消除交越失真而设。RiilQ电阻是稳定功率管静态电流用的。推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈形 式进行，起稳定工作点的作用。整体交流电压串联负反馈改善放大器各项 指标。2、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.其中n为考虑各晶体管饱和压降及Rii引起的损失而引入的电源电压利用系数，通常n等于0.8左右，本题中VCc 一.=22V。3、功率级的设计功
6、放管的要求：I cVCd2RL=1.375A.VCe心/2Vcc=11V.PcM=O.2Po=1W.查 3DD15( 50W 50V、5A、3 50), 2Z730C(50W 100V、15A 3 50)。完全 能满足要求而有余，故选用之。功率管需推动电流：I b3MFlcM 3 =1.375A/50=27.5mA。耦合电容C6:C6( 35) /2 n f lR 2000 卩 f ,取 2200 卩 f/25V.稳定电阻R1：过大则损失功率太大，过小温度稳定性不良，通常取0.51 Q ,现取 1 Q 2W4、推动级设计：IC2l b3n=27.5mA取 I c2=30mAV cc2=Vcc=
7、22V.Ir8MfV32m/R8=0.01V/470 Q =0.02mA。R7+Rw上反馈电流的峰值 I R7M.IR7M= =1.7mA总推动信号交流峰值为：IM=I b2M+I R8M+I R7M=0.5+0.02+1.7=2.22mA5、输入级设计由于推动级需要 2.22mA的交流推动信号，故输入级静态电流应大于2.22mA，取lci=3mA推动级所需电压只0.2V，故输入级电压的配置可较随便。取F3、R、Q为 2KQ、2KQ、1KQ .故各降落 6V、6V、3V,Vcc=22V-6V-6V-3V=7V.V cc=Vc(-6V=16V,取为 3DG6(100mV 20V、20mA 3 =
8、100). Ib1=l d/ 3=0.03mA。 3取 I rf4I b1= 0.12mA,贝UR 2= 取R=47 Q (标称值)R 1= 取R=47Q (标称值)耦合电容凭经验选取C =G=C5=G=100f , C2=C3=10 f.6、负反馈设计取R5=10 Q，不要太大以免降低总开环倍数。丫 be1=200+ (1+ 3 1)x 26/I e1=200+866=1066 Q。Ay 1=- 3 1(R/R 81 Y be/ ) /( Y be1+ (1+3 1) RO & -0.74.总开环倍数为：A =Ay 1Ay2Ay 3,4= (-0.74 ) X( -787 ) X 1=582
9、 倍。根据题意要求：Avf=V/Vi=9V/300mV=30倍。故1+AvFv=582/30=19.410.所以是深度负反馈。Af=1/Fv= ( R11-R5) /R5=30故R12=290 Q,取R12=100 Q (电阻)+470 Q (电位器)，以便于调试。7、电路指标运算(1)不失真功率P0设T3T4的VCER等大约要损失电源电压2V,则实际输出幅度VOm=VCc/2-2=9V.2 2 Fb=V3m/2RL=9 /(2 X 8)=5.1W5W电源消耗功率FeFE=VCVoM ( n R.) =9W10KQ符合指标要求。8、频率响应的分析低频响应取决于各级耦合电容及旁路电容，开环选取已
10、考虑足够大，再加负反馈已无问题。高频响应主要由2Z730决定。因为它的fo=5KHZ，而其他硅NPN晶体管频率都很高，由于深度负反馈，高频响应提高到10 KHz也没问题。图中增加了一只G,是为了消除寄生振荡而设计的，通常用一只不太大的电容即可，现取 100卩f/32V的电容值。五、电路的仿真及调试。1、 总图千 bfHHyMO-T+1-卜；-严2、电路仿真及调试(1 )静态调试：直流条件下，改变电位器参数可使功放级中点电压为电源电压的 半，输出级中点电压V0=1/2Vcc*mrrwIT-Tccc CJC5if2ttjuFJIIUm01flu一.5iOln100伽Wt(2)动态调试：输出功率Po
11、在f=1kHz, FL=8Q，输出波形基本不失真时，测出输出电压值Vo必须大于6.325V，计算出输出功率大于5W打输入输出波形基本不失真!=I 一” rl-1 Ii C*ilnI一一一 4100 7D 4测出输出电压6.4100V6.325V，即输出功率大于 5W2）灵敏度测试在f=1KHz,RL=8Q, Po5W时，测出 Vs的值，必须在 200-400mV之间。方法：使信号略减小 使输出电压V。保持约6.325V。测输入电压的值。Hi OliftiID/ewbL.*Jrl* xtlvt t111=ATjilk1I.IfD-1-13DuIJ 3FlELrimHTE&01氓嘿引拥勺I制Az?
12、Tl 1测试结果为207.0mV,符合要求3）电源消耗功率：用电流表测量电源电流，计算电源消耗功率。T n CWl jV7V-亠一-J卜y%眄,Teif 2f如图所示，电源电流为 l=414.1mA。P=UI=22VX 0.4141A=9.11W10k Q。5）频率响应在上述情况下增加或减小输入信号频率（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。3&.*2EEiU.itlM30.=Ml 二竝丽-6,*0?L rBIW轻I3.LSD?n.iLiarS.-UESl-Lin- t由上图可知，下限频率为 17.4509Hz,上限频率为12.2916MHZ。符合
