模拟电子技术课程设计OCL音频功率放大器设计.doc

模拟电子技术课程设计课题：OCL音频功率放大器设计电子科学系 班级： 姓名： 学号： 组员： 指导教师：20xx.06.25摘 要 OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点，因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中得到了广泛的应用。关键词： 功率放大电路 OCL电路 直接耦合1. 课题：设计一台OCL音频功率放大器2. 技术指标： 1、最大不失真输出功率： POM>= 10W 2、负载阻抗（扬声器）：RL = 8 3、频率响应：fL =100Hz ，fH = 15KHz 4、输入电压：<= 100 mV 5、失真度：<= 5%3. 设计要求： 1、分析电路组成及工作原理； 2、单元电路设计计算； 3、采用OCL音频功率放大电路； 4、画出完整电路图； 5、调试方法； 6、小结与讨论。4 电路工作原理4.1 电路工作原理1用差分放大输入级抑制零漂，如前所述，为了使R在静态时没有直流电流通过，即A点的静态直流电位为零，所以采用正，负对称的两个小电源（+V，-V）。但是温度的变化又会引起零漂，所以应采用差分放大器作为输入级，用它来抑制A点电位因受温度等因素影响而产生的零漂。2其他元器件的作用。V3管为激励级，它把V1管输出信号再进行一次放大后去推动功率输出级的功放管工作，故该级又称为推动级。C5是高频负反馈电容，防止V3高频自激。3R7，V8，V9为功放管提供静态偏置，防止交越失真，把V4，V5基极直流电信分开，并利用V8，V9补偿功放管的温度特性，以稳定功放管的基极偏流。4R5，C3，R6组成电压串联负反馈电路。C3对低频信号短路，分压比R6/（R5+R6）为反馈系数，R6越大，反馈量越大，反馈越强。分压比适当则既可减小信号非线性失真，又不致造成放大器增益下降太多。5R16，C6称中和电路，防止由于感性负载而引起高频自激。6R4，C2是差动放大器的电源滤波电路。7C4称自举电容，用来提高功率输出级的增益。由图可知，当输入信号U1为正半周时，经V1，V2和V3次放大并反相，u也为正半周，则V4，V6复合管导通，信号放大后经R14，R，地，+V返回V4，V6形成回路，在负载R上有放大了的正半周电流i1通过，其方向如图中的实线所示。同理可知负半周上的i2通过，如图中虚线所示。这样轮流推挽工作，在R上就获得功率放大后的完整信号。4.2 系统框图：5 设计方案 PO = 10W5.1 选择电路形式 以下是用Altium Designer软件设计的OCL功放电路原理图。图15.2 各级电压增益分配整机电压增益： 由 有 V输入级、中间级、输出级增益分别为： 有：输入级为射随器，AU1 = 1 ， 取中间级增益都为10、输出级增益为9，稍有富余。5.3 确定电源电压 通常取最大输出功率Pom比Po 大一些 最大输出电压可由Pom来计算（峰值） Vp 考虑到晶体管饱和压降及发射极限流电阻上的压降，电源电压Vcc要大于Uom ，一般为： 15 V 取VCC =20V6 功率输出级计算 6.1 选择大功率管 最大反压： V 每管最大电流： A 取ICM >=2.5 A 每管最大集电极功耗：W 取PCM>=2.5W 注意二个功放管参数对称、接近。 6.2 选择互补管, 计算电阻 确定分流电阻（R19、 R21 ） 要使互补管的输出电流大部分注入到功放管基极，通常 取R19 =R20 =0.2K 平衡电阻：R18 =R20 = R19/10 =0.2/10 =20 互补管最大反压 UCEM=30V 取100mA W 取200mW偏置电阻 一般： 取 取1.5mA R17 =R16TL082引脚图：7 硬件设计 硬件电路板采用印刷电路板，印制电路与普通导线连接成的电路相比具有尺寸小、装配工艺简单、安装效率高、电路可靠性高等优点。其具体作用如下：PCB为元器件、零部件、引入端、引出端、测试端等提供固定和装配的机械支撑点。实现元器件、零部件、引入端、引出端、测试端等之间的电气连接良好，且满足电气特性要求。为电子设备的集成化、微型化、生产的自动化提供良好的发展空间；为电子设备的装配、维护提供方便。7.1 原理图设计7.2 PCB设计 PCB设计包括对元器件的布局，布线。布线应当讲究一定的电气规则。1. 一般规则1.1 PCB板上预划分数字、模拟、DAA(data access arrangement ，数据存取装置)信号布线区域。1.2 数字、模拟元器件及相应走线尽量分开并放置於各自的布线区域内。1.3 高速数字信号走线尽量短。1.4 敏感模拟信号走线尽量短。1.5 合理分配电源和地。1.6 DGND、AGND、实地分开。1.7 电源及临界信号走线使用宽线。1.8 数字电路放置於并行总线/串行DTE接口附近，DAA电路放置於电话线接口附近。7.3 印刷电路板制作印刷电路板的制作，采用热转印法或者用感光法。此处采用热转印法： 1、用激光打印机把PCB图打印到热转印纸（俗称硫酸纸）上，要注意正反面不能搞错。 2、清洁敷铜板，使铜铂上的油污、灰尘、杂质全部去掉。 3、把印有碳粉的一面，与铜铂面贴在一起，图与板的位置套好，然后用加热好的电熨斗熨热转印纸，使碳粉大部分粘到铜铂上。 4、仔细检查PCB图的完整性，没有问题了就可以用盐酸和过氧化氢混合溶液进行腐蚀。如果布线转印出现断裂等问题，先尝试用马克笔修补，无法修补的进行清洗后重做。8 组装调试组装调试；包括使用的主要仪器、仪表，调试电路的方法和技巧、测试的数 据和波形并与计算结果比较分析，调试中出现的故障、原因及排除方法： 使用的主要仪器、仪表：直流电压源；数字信号示波器；数字万用表； 调试电路的方法和技巧：接好电路，用电源（+/-12V）接入电路中，观察输出波形，若波形不失真，继续加大输入信号，直到波形刚好出现失真时，记录下此时的数据；测试的数据和波形并与计算结果比较分析：f=1KHZVopp=20.4 vVi=182mvfL=7.042HZVopp=14.6 vfH=333KHZVopp=14.6 v 调试中出现的故障、原因及排除方法：输出波形失真，功率管发热过大，这是可能静态工作点没调试好，电路电流过大，此时需要调节电路中的电位器来设计好电路中的静态工作点。9 总结和讨论本次模拟电子技术课程设计，让我有机会从课本的理论中走出来，亲身切实动手实践，体会电子技术的设计制作和实现过程。我组做的是OCL音频功率放大器。在实践过程中，使我更感性地认识到了模拟电子的知识，在遇到问题，交流讨论和解决问题中收获真理，收获技术的提升以及对理论知识的理解。10 感谢语 感谢我们的模拟电子技术课程教师，同时也是模拟电子技术课程设计指导教师xxx老师，在我们学习理论和实践过程中给予的指导和帮助，使我们在学习、实践、解决问题和讨论交流中提升自我。参考文献模拟电子技术基础（第三版） 高等教育出版社 童诗白 华成英 主编