OCL功率放大器的设计

烟 台南山 学 院 模拟电子技术课程设计题目 OCL功率放大器的设计 姓 名:王慧强 所在学院:工学院电气与电子工程系 所学专业:电气工程及其自动化 班 级 电气工程403 学 号 0026 指引教师：王选诚 完毕时间：十二月 摘要O功率放大器不仅可以放大一般信号,还可以放大某些极其单薄的信号。音频功率放大器是音响系统中不可或缺的部分，其重要任务是将音频信号放大到足以推动外接负载，如扬声器、音响等。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。OCL是英文Output Capacito e的缩写，意为无输出电容。采用双端电源供电,使用负电源,在电压不太高的状况下，也能获得比较大的输出功率,省去了输出端的耦合电容。使放大器低频特性得到扩展。OCL功率放大电路也是定压式输出电路,由于电路性能比较好,因此广泛的应用在高保真扩音设备中。性能优良的集成功率放大器给电子电路的功放级的调试带来了极大的以便。本次课程设计重要采用分立元件电路法进行设计。分别设计直流稳压电源,前置放大电路以及功率放大电路。其中前置放大电路采用差分式放大电路。核心词:CL功率放大器 功率放大器 无输出电容 功率放大电路第1章 绪论41ol 功率放大器的意义41.2 cl功率放大器的设计规定及参数.3 设计方案5第章 OL功率放大器各单元电路设计. 直流稳压电源设计7. 前置放大级设计723 功率放大电路设计9第3章OC功率放大器整体电路设计103. 整体电路图及工作原理103.2 电路参数计算132. 拟定电源电压参数3.22拟定功率输出管的参数3.2.3 复合管的参数选择143.2.前置放大电路部分143.部分重要电阻的参数选择153. 整体电路性能分析15第4章 总结1参照文献1第1章 绪论11 功率放大器的意义OC(OutCaciles)出电容器电路是采用正负两组对称电源供电没有输出电容器的直接耦合的单端推挽电路负载接在两只输出管中点和电源中点OCL功率放大器是在TL功率放大器的基本上发展起来的一种全频带直接耦合低功放大器，它在高保真扩音系统中得到了广泛应用。1.2 ocl功率放大器的设计规定及参数 本次课程设计采用所有或部分分立元件(末级必须用分立元件）设计一OCL音频功率放大器额定输出功率Po1W负载阻抗R=8失真度3%；3B带宽2KH;输入敏捷度不低于mV可使用实验室电源。1.3 设计方案一方面做一种简朴的线性电源，将20交流电降压后（采用三端输出的电压器)采用桥式整流、再用简朴的滤波电路滤波、三端集成稳压器稳压,最后再经滤波电路滤波,选用VC2为地,由于输出功率比较大,将CC定值为30V,最后做成一种电压稳定的正负15V电源。然后将信号通过差分式放大电路，进行信号放大,最后采用甲乙类互补对称电路进一步放大电流，最后得到波形稳定的输出信号。所有采用分立原件,中间放大级采用直接耦合。信号输入集成运放放大电源电路输出级乙类互补对称放大信号输出 图1-1方案一框图根据本课题规定，我们所设计的OCL音频功率放大器应由如下几部分构成：直流稳压电源、前置放大电路和功率放大电路。如下逐个加以设计及论证电源部分本设计的电源通过变压器变为0V交流电，经整流滤波得到±30 的直流电;同步直流电再经三端集成稳压电路输出±24 ，供应前置放大电路和功率放大器使用。信号放大部分前置放大电路采用低噪声双运放,分别以相似放大的方式，作为左右通道的信号放大。功率放大电路由三部分构成：输入级、推动级和输出级。输入级由有两个三极管构成的差分放大电路构成,推动级由一种三极管构成,输出级由两个三极管对称构成。两输出管分别由正、负两组电源供电,扬声器直接接在两输出管的输出端与地之间，同步应使本功放工作在甲乙类状+24V功 率放 大电 路输出+24V直 流稳 压电 源初步前 置放 大电 路输入220V市电放大信号 -24V-24V 1- 总体设计方案框图图第2章 OL功率放大器各单元电路设计2.1 直流稳压电源设计22 V市电经变压器输出一组独立的20 交流电，大电容滤波得到±30 直流电，再加一种10nF小电容滤除电源中的高频分量。考虑到制作过程中电源空载时的电容放电可在输出电容并上601大功率电阻。此外这组直流电还要传给L4、LM792来获得±2V。万一输入端短路，大电容放电会使稳压块由于反电流冲击而损坏，加两个二极管可使反相电流流向输入端起到保护作用。 图21 直流稳压电源设计2. 前置放大级设计音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后驱动扬声器输出。声音源的种类有多种,如传声器（音源）、电唱机、录音机（放音磁头）、唱机及线路传播等,这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入敏捷度是一定的,这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话,对于输入过低的信号，功率放大器输出功率局限性,不能充足发挥功放的作用;如果输入信号的幅值过大,功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。因此一种实用的音频功率放大系统必须设立前置放大器,以便使放大器适应不同的的输入信号,或放大,或衰减，或进行阻抗变换,使其与功率放大器的输入敏捷度相匹配。此外在多种声音源中，除了信号的幅度差别外,它们的频率特性有的也不同,如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减,高音被提高。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿,使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态,即加入频率均衡网络放大器。 对于音源和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减,不需要进行频率均衡。前置放大器的重要功能:一是使音源的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配;二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入敏捷度相匹配。由于音源输出信号非常单薄，一般只有00V毫伏左右，所此前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级一方面采用低噪声电路,对于由晶体管构成的分立元件构成的前置放大器,一方面要选择低噪声的晶体管，此外还要设立合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，并且它几乎与静态工作点无关,在规定高输入阻抗的前置放大器的状况下，采用低噪声场效应管构成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的此外一规定是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。前端放大功能是完毕小信号的电压放大任务、提高信噪比，其失真度和噪声对系统的影响最大,是应当优先考虑的指标。本设计采用双运放NE552A。实际制作中将它接成同相放大形式，运放反相端串联47 F的电解电容，让交流信号全反馈，信号放大倍数Rf/(R0=2和R8),其中f为反馈电阻,在其上并联一种电阻克制自激震荡，2,R为负反馈对地电阻。估计放大倍数为20dB左右。取f 0K,R0 =1K。f = +20/1=1dB。坏电路而附加上去的。扬声器补偿电路由R10、C4构成,由于扬声器为感性负载,在瞬间大动态信号作用下，容易损坏扬声器内的线圈。接入R10、C4构成容性负载,补偿由于感性负载产生移相,保护扬声器。 23 前置放大电路设计. 功率放大电路设计电路构成：该电路重要由差动输入放大电路、电压放大电路、自举电路、交越失真消除电路、复合互补电路、负反馈电路、扬声器补偿电路等构成。OL功率放大电路由于采用了全电路直接耦合方式，温度漂移对电路影响比较大,采用差动输入放大电路，克制温度升高导致的零点漂移较为抱负。另一方面，共用电阻R4也作为负反馈电阻,通过电流负反馈作用,进一步减少工作点的零点漂移。当信号通过差动电路输出后到后一级三极管Q3,3为共发射级电路，共射级电路具有电压放大作用,因此信号经Q电压放大后，输入到下一级，下一级Q4,Q构成对称互补放大电路,两个三极管都为共集电极电路，共集电极电路没有电压放大作用，电压放大倍数近似为1,但它有电流放大作用，经Q4，5两个互补对称三级管构成的电路放大后，信号电压和电流同步被放大，也就是功率(I）被放大，最后经功率放大三极管Q6，Q7输出,驱动扬声器发声。调节电位器6可以变化Q1的基集的电流，从而变化前级差动放大电路的信号输出大小，影响背面的每一级放大电路,使功率放大级输出信号的功率增大或者减小，也就是使我们所听到的声音增大或者减小。Q3和4基级和集电极都并联一种15f的小电容,这个是为了避免自激而损坏电路而附加上去的。扬声器补偿电路由10、C4构成,由于扬声器为感性负载，在瞬间大动态信号作用下,容易损坏扬声器内的线圈。接入R10、C4构成容性负载,补偿由于感性负载产生移相,保护扬声器。图2 功率放大电路设计第3章 OCL功率放大器整体电路设计3 整体电路图及工作原理220市电经变压器、桥式整流、滤波以及运放LM84、LM7924可获得±24的直流电。用此电源给前置放大电路及功率放大器提供能量。一般信号经由输入端输入到前置放大电路,电容滤除信号中的直流量，流入双运放NE5532A放大。放大信号可经电阻、电容进行负反馈,通过测试后从输出端输出,形成初步放大信号。图中Q1、Q、R3、R、4 构成单端输入、单端输出的差动放大电路。该电路由于采用两个特性相似的三极管构成对称放大电路，并且发射极上共用电阻R4共同作用，达到克制温度漂移的效果。一方面,共用发射极电阻，使两放大电路由于零点漂移产生的参数变化同步进行,零点漂移被抵消，具体过程如下:IC1B1 UBE1IBC1T RIC8IB8 UBE8IB8IC8 移相，保护扬声器。3. 电路参数计算另一方面，共用电阻