模電課程設計報告

模擬電路課程設計

題目：ocl功率放大器

學院：資訊學院

專業：自動化

班級學號：

學生姓名：

指導教師;

目錄一、課程設計任務及要求 - 3 -

1、設計目的 - 3 -

2、設計指標 - 3 -

3、設計要求 - 4 -

4、製作要求 - 4 -

5、ocl功率放大器各單元具體電路設計。 - 4 -

6、完成整體電路設計及論證。 - 5 -

7、編寫設計報告 - 5 -

二、總體方案設計 - 5 -

1、設計思路 - 5 -

2、ocl功放各級的作用和電路結構特徵 - 7 -

三、單元電路的選擇與設計 - 8 -

1、設計方案 - 8 -

2、確定工作電壓 - 8 -

3、功率輸出級的設計 - 9 -

⑤方案設計電路圖 - 11 -

各單元電路設計、引數計算和元器件選擇： - 12 -

四、總電路圖及其工作原理 - 13 -

工作原理： - 15 -

五、功率放大器元件引數計算 - 16 -

1.確定電源電壓 - 16 -

2.功率輸出級計算 - 17 -

3. 推動級的計算 - 20 -

4 元件明細表 - 21 -

六、總結 - 21 -

參考文獻： - 23 -

①學習ocl功率放大器的設計方法

②了解集成功率放大器內部電路工作原理

根據設計要求,完成對ocl功率放大器的設計,進一步加強對模擬電子技術的了解

④採用整合運放與電晶體原件設計ocl功率放大器

⑤培養實踐技能,提高分析和解決實際問題的能力

①頻率響應:50hz≤f≤20khz

②額定輸出功率:po=8w

③負載電阻:rl=8ω

④非線性失真盡量小

⑤輸入訊號:ui<=100mv

（1）進行方案論證及方案比較

（2）分析電路的組成及工作原理

（3）進行單元電路設計計算

（4）畫整機電路圖

（5）寫出元件明細表

（6）小結和討論

（7）寫出對本設計的心得體會

分析設計要求，明確效能指標；查閱資料、設計方案分析對比。

論證並確定合理的總體設計方案，繪製結構框圖。

總體方案分解成若干子系統或單元電路，逐個設計，計算電路元件引數；分析工作效能。

寫出設計與製作的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。

功率放大器的作用是給負載rl提供一定的輸出功率，當ri一定時，希望輸出功率盡可能大，輸出訊號的非線性失真盡可能小，且效率盡可能高。放大電路實質上都是能量轉換電路。從能量控制的觀點來看，功率放大電路和電壓放大電路沒有本質的區別。

但是，功率放大電路和電壓放大電路所要完成的任務是不同的。對電壓放大電路的主要要求是使其輸出端得到不失真的電壓訊號，討論的主要指標是電壓增益，輸入和輸出阻抗等，輸出的功率並不一定大。而功率放大電路則不同，它主要要求獲得一定的不失真（或失真較小）的輸出功率。

ocl功率放大器是一種一種直接耦合的功率放大器，它具有頻響寬，保真度高，動態特性好及易於整合化等特點。

由於ocl電路採用直接耦合方式，為了保證工作穩定，必須採用有效措施抑制零點漂移，為了獲得足夠大的輸出功率驅動負載工作，故需要有足夠高的電壓放大倍數。因此，效能良好的ocl功率放大器應由輸入級，推動級和輸出機等部分組成。ocl是英文output capacitor less 的縮寫，意為無輸出電容。

採用兩組電源供電，使用了正負電源，在電壓不太高的情況下，也能獲得比較大的輸出功率，省去了輸出端的耦合電容。使放大器低頻特性得到擴充套件。ocl功放電路也是定壓式輸出電路，為釧電路由於效能比較好，所以廣泛地應用在高保真擴音裝置中。

效能優良的集成功率放大器給電子電路功放級的除錯帶來了極大地方便。為了培養學生的設計能力，本課題主要採用分立元件電路進行設計。

輸入級：主要作用是抑制零點漂移，保證電路工作穩定，同時對前級（音調控制級）送來的訊號作用低失真，低雜訊放大。為此，採用帶恆流源的，由復合管組成的差動放大電路，且設定的靜態偏置電流較小。

推動級作用是獲得足夠高的電壓放大倍數，以及為輸出級提供足夠大的驅動電流，為此，可採帶集電極有源負載的共射放大電路，其靜態偏置電流比輸入級要大。

輸出級的作用是給負載提供足夠大的輸出訊號功率，可採用有復合管構成的甲乙類互補對稱功放或準互補功放電路。

此外，還應考慮為穩定靜態工作點須設定交流負反饋電路，為穩定電壓放大倍數和改善電路效能須設定交流負反饋電路，以及過流保護電路等。電路設計時各級應設定合適的靜態工作點，在組裝完畢後須進行靜態和動態測試，在波形不失真的情況下，使輸出功率最大。動態測試時，要注意消振和接好保險絲，以防損壞元器件。

利用三極體的電流控制作用或場效電晶體的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入訊號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流訊號電流，三極體的集電極電流永遠是基極電流的β倍，β是三極體的交流放大倍數，應用這一點，若將小訊號注入基極，則集電極流過的電流會等於基極電流的β倍，然後將這個訊號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大訊號，這現象成為三極體的放大作用。經過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。

為了達到輸出功率10w的設計要求，同時使電路安全可靠地工作，電路的最大輸出功率p應比設計指標大些，一般取p≈（1.5～2）p。即本設計中電路的最大輸出功率應按6～8w來考慮。

由於是p=u因此，最大輸出電壓為

u=考慮到輸出功率管v2，v4的飽和壓降和發射極電阻r10，r11的壓降，電源電壓常取

v=（1.2—1.5）u

①輸出功率管的選擇

輸出功率管v4，v6為同型別的npn型大功率管，其承受的最大反向電壓u≈2v，每個管的最大集電極電流為i≈v/r14+r，每個管的最大集電極功耗為p≈0.2p。

②復合管的選擇

v1,v3分別與v2,v4組成復合管,它們承受的最大電壓均為2 v,考慮到r7,r8的分流作用和電晶體的損耗,在估算v1,v3的集電極最大電流和最大管耗時,可近似為

i= i≈(1.1—1.5)

p=p≈(1.1—1.5)

③電阻r6-r11的估算

r7,r8用來減小復合管的穿透電流,其值太小會影響復合管的穩定性,太大又會影響輸出功率,一般取r7=r8=(5--10)ri2。ri2為v2管輸入端的等效輸入電阻，其大小為ri2=r+（1+β）r10（大功率管的 r約為10歐）輸出管v2，v4的發射極電阻r10，r11用於獲得電流負反饋作用，使電路工作更加穩定，一般取r10=r11=（0.05—0.

1）r。

由於v1，v3管的型別不同，接法也不一樣，因此兩管的輸入阻抗不一樣，會使加到v1，v3的基極輸入端的訊號不對稱。為此，加r6，r9作為平衡電阻，使兩管的輸入電阻相等。

④ 確定偏置電路

為了克服交越失真，二極體v8，v9和r7，r8共同組成輸出級的偏置電路，以使輸出級工作於甲乙類狀態。其中v8，v9選擇與復合管v4，v5相同材料的矽二極體，可獲得較好的的溫度補償作用。

整合運放放大器與電晶體組成的功率放大器

元器件清單：電阻：

r1=4.7kr2=4.3kω;

r3=47kω; r7=6.8kω;

r8=1kω(電位器)：

r9=10ωk； r10=22ω;

r11=220ω; r12=22ω;

r13=220ω; r14=0.5ω;

r16=8ω;

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模電課程設計報告及要求說明

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