毕业设计（论文）-音频功率放大器的设计

1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 音频功率放大器的设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 应电08-2 学 号: 姓 名: _ 指导教师: _ 二一年十二月十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名班级应电08-2专业应用电子技术设计（或论文）题目音频功率放大器设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注设计内容：1.采用分立元件设计一功放电路；2.有电源指示且放大倍数较大；3.输出功率0.5W。4.频率范围3003400Hz。设计任务：1.完成电路设计方案的选择并设计电路；2.整机电路原理分析并正确选择电路元件；3.绘制整机电路原理图并进行电路仿真或实物制作；4.撰写较详细的设计说明书。进度安排：第23周：消化课题，收集相关资料，选择参考方案；第45周：初步确定设计方案并熟悉部分器件的用途；第67周：划分功能模块，设计单元电路；第89周：分析电路原理，基本完成设计过程，撰写设计说明书初稿；第1011周：修改、完善并调试设计电路，进行电路仿真或实物制作；第1213周：按毕业设计的各项要求整理设计说明书并修改、完善，检查定稿；第14

2、周：熟悉设计全过程，准备答辩；第15周：答辩。1 唐俊英.电子线路.北京:电子工业出版社20092 郑应光.高频电子线路.南京:东南大学出版社20003 张中洲.电路技术基础.北京:电子工业出版社19994 王一群.电子技术及制作.福建:福建科技出版社20045 聂广林.音响技术与设备.北京:高等教育出版社20026 赵震初.无线电技术基础.北京:电子工业出版社1999审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目 录摘要1第章绪论2第2章设计方案及框图32.1 功率放大器的介绍32.1.1 按所用的放大器件分类32.1.2 按输出级与扬声器的连接方式分类32.1.3 按输出管的偏置和工作状态分类42.2 功率放大器的主要技术指标42.2.1 输出功率42.2.2 频率响应42.2.3 输入阻抗52.2.4 信噪比52.3 方案选择52.3.1 放案选择52.3.2 方案框图5第3章OTL音频功率放大器设计63.1 单元电路设计63.1.1 电源电路设计63.1.2 电子开关电路设计73.

3、1.3 前置功率放大级电路设计73.1.4 推动级电路设计83.1.5 OTL互补对称功放电路设计93.2 整机电路工作原理9第章电路仿真与调试114.1 Multisim 10仿真软件介绍114.2 输入波形调试与观察114.3 输出波形的调试与观察124.4 输入与输出波形的调试与观察13总 结15致 谢16参考文献17附录1整机原理图18附录2元件明细表19全套设计加扣 3346389411或3012250582 II摘要随着当今社会的飞速发展,人们的生活要越来越高, 同时随着音响技术的发展,人们对音响质量的要求也越来越高，为了满足人们的需求，设计音频功率放大器，它耗能少、效率高。主要是采用分离元器件组成的OTL功率放大电路。OTL功放最显著的特点就是电源利用率高，耗能少，相同条件下要比OCL功放输出的功率要大得多。本次电路设计主要分前级放大电路和OTL功率放大电路，一般输入的音频信号电压相当小，大约为十几毫伏，因此在前级加一级电压放大电路，对微弱的输入信号进行放大。选取负载功率为0.5W，在这里的整个电路的放大倍数较大，除了后级少量的放大倍数，剩余的就分配给前级放大电路。在电路

4、中为了提高质量，还考虑加入了很多滤波电路以净化信号和电源，同时也加入了反馈电路和保护电路。OTL功放在较小的直流电压下，也可以获得较大的输出功率，它不仅可以用于大功率输出情况，也可以用在低压供电情况下，这样就可以节约能量，给人们带来很多方便。这个电路简单易懂，并且好仿真，为了学以致用，因此运用学过的知识设计OTL分离元器件功放。关键词前置放大级；电子开关；功率放大级第章绪论音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了很大的进步。回顾一下功率放大器的发展历程，对我们广大音响爱好者来说也许是一件很有趣味的事情。半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。早在60年代以前，电子管功率放大器一直占着主导地位，其工作类别采用A类(甲类)或AB类(甲乙类)，并由变压器与负载偶合。随后，使用锗器件的设计首先出现，但是锗管由于在一般的高温时容易损坏而严重地遭受着磨难，热逃逸这个词由此诞生。之后硅材料的NPN型半导体管出现，在一段时期里，绝大多数功率放大器采用此管用

5、于功率放大级的推挽工作中，但仍依赖于输入和输出变压器进行偶合。显然，这些变压器往往是笨重而价高，线性不佳，再加上其低频和高频相移，严重地限制了可安全使用的负反馈量，从而增加了其伤害性。后来，人们已认识到在功率晶体管和8扬声器之间的阻抗匹配上，无需再用变压器了。于是出现了无变压器的Lin氏电路组合，从而构成了准互补输出级。因为当时已有相当不错的PNP激励管在市场上可售，而功率输出器件采用推挽电路可做成NPN型管，合适的互补功率器件，出现在60年代后期。这时，全互补输出级立刻证明了它比准互补电路具有失真较小的优点。大约在同一时期由于晶体管差放对已成为人们熟悉的电路单元，直流偶合放大器开始超越电容耦合方式的交流放大器。根据现在人们消费和生活质量的提高，对音频功率放大器的要求也相对有了更高的基准，一个新型高效率音频功率放大器可以带来很高的效益，所以有很多的企业和个人投入到了对高效率音频功率放大器的设计之中。第2章设计方案及框图2.1 功率放大器的介绍功率放大器随着科技的进步是不断发展的，从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器，功率放大器已经经历了几个不同的发展阶段：电子管功放、晶体管功

6、放、 集成功放。功放按不同的分类方法可分为不同的类型。2.1.1 按所用的放大器件分类可分为电子管式放大器、晶体管式功率放大器（包括场效应管功率放大器）和集成电路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器）目前以晶体管和集成电路式功率放大器为主，电子管功率放大器也占有一席之地。电子管功率放大器俗称胆机，电子管功放的生产工艺相当成熟，产品的稳定性很高，而离散性极小，特别是它的工作机理决定了它的音色十分温柔，富有人情味，因而成为重要的音响电路形式。电子管电路的设计、安装、调试都比较简单，仅是输出变压器、电源变压器的绕制工艺稍麻烦一些，其缺点是耗电大、体积大、电子管有一定的使用期限。因此在实际使用中有一定的局限性。现在大功率晶体管种类很多，优质功放电路也层出不穷，因此晶体管功率放大器是应用最广泛的形式。人们研制出许多优质新型电路使功放的谐波失真，很容易减少到0.05%以下。场效应管是一种很有潜力的功率放大器件，它具有噪声小、动态范围大、负温度特性等特点 ，音色和电子管相似，保护电路简单。场效应管生产技术还在不断发展，若能把其离散性较大的缺点加以克服，场效应管放大器将有更为强大的生命力。由于集成电路技

7、术的迅速发展，集成电路功率放大器也大量涌现出来，其工艺和指标都达到了很高水平，它的突出特点是体积小、电路简单、性能优越、保护功能齐全等。2.1.2 按输出级与扬声器的连接方式分类经常使用的功率放大器有OTL电路、OCL电路、BTL电路等形式。OTL电路：它是一种无输出变压器式推挽功放电路，输出极与扬声器之间采用电容耦合，在收音机中常见。OTL电路具有便于集成化，频率性好等优点。OCL电路：该电路是OTL电路的改进型，工作原理电路结构与OTL电路相同但它的输出极与扬声器之间采取直接耦合的方式，可进一步改善低频响应和失真度。BTL电路：它是两对互补对称桥式电路组成，功率大、失真小，工作状态发生变化时容易烧坏。2.1.3 按输出管的偏置和工作状态分类可分为甲类（A类）、乙类（B类）、甲乙类（AB类）、丙类和丁类。甲类（A类）：当输入正弦波信号时整个周期内输出管总处在导通工作状态，其特点是失真小但效率低耗电多。乙类（B类）：输出管仅导通半个周期，另外半个周期截止，其特点是输出功率大效率高但失真较大。甲乙类（AB类）：输出管导通时间大于半个周期，其输出功率随信号的大小而变化。甲乙类放大器既可以避

8、免产生乙类放大器的交越失真，又可以解决A类放大器功耗过大的问题,还能在低负载阻抗时较好的工作。丙类(C类)：丙类放大器每只输出管的导通时间均小于半个周期，其输出波形为不连续的脉冲信号.虽然效率高，但是失真也较大。丁类(D类)：丁类放大器的工作状态为开关(PWM脉冲)状态或者完全导通。其优点是效率高，功耗低，缺点是有瞬态响应失真，输出噪声辐射干扰大。2.2 功率放大器的主要技术指标2.2.1 输出功率它则反映了音频放大器对信号的放大能力和对负载的驱动能力。根据不同的标定方法它有额定功率和峰值音乐功率。其中额定功率是指：放大器能长期承的正弦交变功率。它也是标准的输出功率。锋值音乐功率是指：放大器在处理信号时能瞬间输出最大功率。2.2.2 频率响应它是放大电路对不同频率的正弦信号的稳态响应。它反应了放大器能够不失真放大信号的有效频率范围。同时也反映了音频放大器对音频范围内各种频率成份的放大能力。它包括幅频特性和相频特性。幅频特性表示：幅度放大倍数与频率的关系。相频特性表示：电压放大倍数的相位与频率的关系。二者的综合全面表征了放大电路的频率响应（或频率特性）。2.2.3 输入阻抗是指放大器在输出端的等效阻抗，它的大小影响放大器的带负载能力，输出阻搞越小，带负载能力越强。2.2.4 信噪比是指放大器输出的信号电平与噪声电平的比值，用S/N表示，单位用dB，它越大表示放大器性能越好。2.3 方案选择2.3.1 放案选择方案一：采用专用的功放集成芯片。LM1875是一款功率放大集成块， 体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大驱动级采用集成片，整个功放级采用大环电压负反馈。这种方案的优点是：由于反馈深度容易控制，故放大倍数容易控制。且失真度可以做到很小，使音质很纯净。但外围元器件较多，调试要困难一些。方案二：功率放大输出级采用分立元件构成的OCL电路，根据设计要求，可供选择的功率放大器可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集成功放。集成功放具有工作可靠，外围电路简单，保护功能较完善，易制作调试等优点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设

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