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1、模拟电子技术课程设计报告设计课题：OTL音频功率放大器专业班级：电子信息工程专业0701班学生姓名：指导教师：设计时间： 2009-6-25目录 引言 3一设计任务与要求 31.1 设计任务 31.2 设计要求 3二.OTL音频功放满足的具体性能指标3三方案设计与论证3 四原理图元器件清单及原理简述 44.1 总原理图 44.2 元器件清单 44.3 电路原理简述 4 五安装与调试55.1 元件的安装 55.2 元件的调试 5 六性能测试与分析. 6 6.1 波形测试 66.2 主要参数的测试与计算 6 七. 个人心得体会 7 八参考文献 7题目 OTL 音频功率放大器设计者 蔡白洁 张振山
2、指导教师 李艳萍 引言OTL（Output transformerless ）电路是一种没有输出变压器的功率放大电 路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使 电路得到最佳负载值。但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点， 目前已较少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互 补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足 够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。它的特点是：采用互补对称电路（NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随 组态，串联，中间两管子的射极作为输出），有输出电容，单电源供
3、电，电路轻 便可靠。两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路（NPN、PNP参数一致， 互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出）。1 设计任务与要求1.1设计任务： 1学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、 设计步骤，培养综合设计与调试能力。2培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。3. 掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和性能指标测试方法。4. 通过一个OTL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，增强实际动手能力。1.2设计要求：1. 设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标的要求，合理选用
4、元器件。2. 广泛查阅相关的资料，不懂的地方积极向老师同学请教，讨论。认真独立的完 成课题的设计。3. 按时完成课程设计并提交设计报告。2 OTL音频功放满足的具体性能指标1设音频信号为vi=10mV,频率f =lKHz。2. 额定输出功率Po2W。3. 负载阻抗RL=8Q。4失真度Y W3%。3 方案设计与论证要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功 率放大器。其中，二极管T1构成前置放大级，对输入信号进行倒相放大，二极 管T2, T3的参数一致，互补对称，且均为共集电极接法，保证了输出电阻低， 负载能力强的优点，作用是对输入的信号进行功率放大。在明确了电路接线的
5、基础上，在电路板上进行仿真模拟，并按照课本上相关 的知识对该功放的主要参数计算。电路在12V的直流电压下工作，在负载为8Q的情况下保证了 P22W,失真度Y 3%,电路中还引入了交直流电压并联负反馈 （由原理图中Rwl的一端接在A点引起）从而稳定了放大器的静态工作点，也改 善了非线性失真。电容Cl C2为电源滤波电容，用以防止电源引线太长时造成 的放大器的低频自激现象发生。在元件的选取方面，由于互补对称的两个三极管工作在共集电极的状态下， 其电压增益接近且略小于1,功率增益主要靠它的电流增益来保证，所以电流放 大系数B的选择很重要，一般要求要选的B值大一些，这样会使的两互补对称 管的配对性好一
6、些，功率增益提高一些，失真度减少一些。4 总原理图元器件清单及原理的简述4.1 总原理图4.2 元件清单元件序号型号或主要 参数数量元件序号型号或主要参 数数量Rwl10Q1Co1000uF1Rw21 Q1C110uF1RB13.3Q1C2100uF1RB22.4Q1D1IN40071Rcl680Q1T13DG61RE1100Q1T23CG121RL8Q1T33DG121R510Q1其他实验及测试设备+12V 直流电源 直流电压表 直流毫安表 函数信号发生器 双踪示波器 交流毫伏表 频率计4.3 电路原理简述以上原理图即表示OTL低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动 级（也称前置放大级
7、），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它 们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具 有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状 态，它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。IC1的一部分流经电位器RW2 及二极管D，给T2、T3提供偏压。调节RW2，可以使T2、T3得到合适的静态电 流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位等 于Ucc的一半，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在 电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同 时也改善了
8、非线性失真。当输入正弦交流信号ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极， ui的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL,同时向电容C0充 电，在ui的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C0起着电源的作 用，通过负载RL放电，这样在RL 上就得到完整的正弦波。5 安装与调试5.1元件的安装:1. 元件焊接部位上锡。2. 将电阻器,晶体管插入印制板的相应位置上，要注意，电解电容器的极性和晶 体管的管脚不要插错。3. 焊接元器件时保留元器件引线的适当长度,焊点要光滑,防止虚焊和搭锡。 5.2元件的调试:1. 静态工作点的调试按上述原理图在电路板上连接线路，将输
9、入信号旋钮旋至零（ui=0）电源进 线中串入直流毫安表，电位器RW2置最小值，RW1置中间位置。接通+12V电 源，观察毫安表指示，同时用手触摸输出级管子，若电流过大，或管子温升显著， 应立即断开电源检查原因（如RW2开路，电路自激，或输出管性能不好等）。如 无异常现象，可开始调试。a. 中点电位的调试。理论上，对于OTL电路，单电源供电时，只要调整Rw1，就能使中点A点的 电位等于电源电压的一半。在实际调试过程中，很多情况下，调整Rw1，A点的电位很难达到电源电压 的一半，而且在调试后，也难保持这个电压。解决方案如下：首先，用万用表检 查各个晶体管是否完好，特别是查看输出级功放三极管T2、T
10、3和输出级二极管 D是否被击穿短路或开路。然后通电检查各级放大电路的工作点是否正常。并重 新调整放大器的工作点，使中点UA恢复正常。而且，放大器的工作点和中点电 压要反复调整，才能达到要求。（注：中点电位的调试，学生体会到，静态工作 点的调试方法，实操与理论分析的联系，以及理论知识的重要性。）b. 调整输出极静态电流及测试各级静态工作点调节RW2，使T2、T3管的IC2 = IC3 = 1020mA。从减小交越失真角度而 言，应适当加大输出极静态电流，但该电流过大，会使效率降低，所以一般以 1020mA左右为宜。由于毫安表是串在电源进线中，因此测得的是整个放大器 的电流，但一般T1的集电极电流
11、IC1较小，从而可以把测得的总电流近似当作 末级的静态电流。如要准确得到末级静态电流，则可从总电流中减去IC1之值。调整输出级静态电流的另一方法是动态调试法。先使RW2 = 0，在输入端接 入f =lKHz的正弦信号ui。逐渐加大输入信号的幅值，此时，输出波形应出现 较严重的交越失真（注意：没有饱和和截止失真），然后缓慢增大RW2，当交越 失真刚好消失时，停止调节RW2，恢复ui = 0，此时直流毫安表读数即为输出 级静态电流。一般数值也应在1020mA左右，如过大，则要检查电路。输出极电流调好以后，测试各级三极管的静态工作点，并定性分析是否均工 作在正常的范围内。2、放大器无输出，完全无声故
12、障排除。从实验原理图中可知，输入信号要经过三极管T1的倒相放大后，在经过 T2，T3 进行功率放大，去推动输出级的喇叭工作，如果放大器完全没有输出， 很可能就是因为两三极管b-e极偏压过小，不能保证两个三极管导通。理论上， 只要调整Rw1和Rw2使得二极管D和电阻Rw2提供的偏置电压能够满足T2, T3 两三极管导通条件即可。6 性能测试与分析61波形测试1测试直流稳压电源示波器波形： 观察示波器的波形可知到该电源是否在工作范围内。2测试OTL音频功率放大器的输出波形按总原理图接好电路，在交流信号输入端用信号发生器接入1KHz 10mV的 电压源，用示波器观察RL两端的波形，并和输入的波形进行
13、对比，观察波形有 没有失真，输入信号是否确实被不失真放大了。62主要参数的测试与计算1. 测量Pom输入端接f =1KHz的正弦信号ui,输出端用示波器观察输出电压u0波形。 逐渐增大ui，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载RL 上的orn T-f电压有效值U0，即可求出2. 测量n当输出电压为最大不失真输出时，读出直流毫安表中的电流值，此电流即 为直流电源供给的平均电流IdC （有一定误差），由此可近似求得PE=UCCIdc,n县再根据上面测得的P0m，即可求出 吒。3. 输入灵敏度测试输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号Ui之值。根据输入灵敏 度的定义，只要测出输出
14、功率P0 = P0m时的输入电压值Ui即可。6、噪声电压的测试测量时将输入端短路（ui = 0），观察输出噪声波形，并用交流毫伏表测量输 出电压，即为噪声电压UN，本电路若UNV15mV，即满足要求。7、试听输入信号改为录音机输出，输出端接试听音箱及示波器。开机试听，并观察 语言和音乐信号的输出波形。7 个人心得体会通过这次对OTL音频功率放大器的设计与制作，让我了解了设计电路的程 序，也让我了解了关于OTL音频功率放大器的原理与设计理念，要设计一个电路 总要先用仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一 样，因为在实际接线中有着各种各样的条件制约。但也有些电路在仿真中无法成 功，而在实际中因为芯片本身的特性而成功的。所以，在设计时应考虑两者的差 异，从中找出最适合的设计方法。在为期一周的课程设计中我深深的感觉到自己专业知识的匮乏，对一些工 作感到无从下手，茫然不知所措，这时才真正领悟到学无止境的含义，千里之行， 始于足下。这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如 立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。这
