OTL功率放大器設(shè)計解析

1、 電子技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計任務(wù)書20xx20xx學(xué)年 第一學(xué)期第xx周xx周題目OTL功率放大器內(nèi)容及要求內(nèi)容： OTL功率放大器 要求： 1、要求電路用集成電路組成； 2、額定輸出功率大于等于10W； 3、負(fù)載阻抗等于。進(jìn)度安排1、方案論證 2天2、分析、設(shè)計、 3天3、焊接、調(diào)試、實現(xiàn) 3天4、檢查、整理、寫設(shè)計報告、小結(jié) 2天學(xué)生姓名：xx指導(dǎo)時間指導(dǎo)地點： 樓 室任務(wù)下達(dá)xxxx任務(wù)完成xxxx考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導(dǎo)教師系（部）主任注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。2、課程設(shè)計結(jié)束后與“課程設(shè)計小結(jié)”、“學(xué)生成績單

2、”一并交院教務(wù)存檔。目錄一、設(shè)計任務(wù)2二、總體方案的設(shè)計與選擇2三、總體電路圖及印刷板圖6四、計算機仿真7五、安裝調(diào)試8六、焊接實圖10七、心得體會11參考書籍11設(shè)計題目：OTL功率放大器設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)（1） 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個OTL功率放大器（2） 設(shè)計要求：1、要求電路采用集成電路組成；2、額定輸出功率大于等于10W；3、負(fù)載阻抗等于；4、采用TDA2003集成芯片。二、總體方案的設(shè)計與選擇（1） 電路原理1、 OTL功放原理（1）乙類輸出無變壓器（output transformerless 簡記OTL）功率放大器圖2-5-14所示乙類OTL功放電路， V1與V2為互補對稱管，故這種

3、電路也是互補對稱電路。由于電路結(jié)構(gòu)上的對稱性，靜態(tài)下A、B對地電壓均為UG/2，C1、C2端電壓UC1=UC2=UG/2。因此，輸出耦合電容又相當(dāng)于一個UG/2的直流電源。圖中的A點又稱中點。圖2-5-14 乙類OTL功放當(dāng)電路輸入正弦信號，且ui>0時，功放管V導(dǎo)通、V截止，電路為射極輸出器，uui，u輸出正半周，其振幅最多可達(dá)U/2，；ui<0時，V截止，V導(dǎo)通，uui，uo輸入負(fù)半周，振幅最多可達(dá)UG/2。當(dāng)UomUG/2時，電路的輸出功率最大，Po(max)=UG2/(8RL)，此時的能量轉(zhuǎn)換效率最高，理想值為78.。乙類OTL功放的理想電壓傳輸特性曲線如圖2-5-11所示

4、。但實際上，由于功放管截止區(qū)與飽和區(qū)的存在，電路電壓傳輸特性曲線大致如圖2-5-12（a）所示。那么，當(dāng)電路輸入正弦信號時，其輸出波形將產(chǎn)生交越失真，如圖2-5-12（c）所示。 （2）甲乙類OTL功率放大器圖2-5-15為帶有前置放大級的甲乙類OTL典型電路，前置放大級為共射放大器，且采用分壓式偏置電路,它具有一定的電壓與電流放大能力，這樣，整個電路就具有較大的功率增益。同時，通過調(diào)節(jié)RP可實現(xiàn)靜態(tài)下中點對地電壓UA的調(diào)整，原理如下：RPUB1IE1IC1QIR3(=IC1Q)UB2(=UG-R4IR3-R3IR3)UA(=UB2-UBE2)同理，調(diào)小RP，將使中點電壓UA下降。二極管V4、

5、V5為功放電路提供較小的靜態(tài)偏置，使功放管V2、V3靜態(tài)下微導(dǎo)通，以克服交越失真。若將V4或V5替換為一個可調(diào)電阻，則可調(diào)節(jié)功放管靜態(tài)下的導(dǎo)通深度。圖2-5-15 帶有前置放大級的甲乙類OTL功放2、總體功放電路設(shè)計思路本次的設(shè)計我們采用集成功率放大器構(gòu)成實用電路，主要用到的集成芯片有TDA2003。采用集成功放設(shè)計的方法需查閱手冊，以便得知功放外圍電路的元件值。3、TDA2003集成芯片介紹TDA2003是功率放大電路中應(yīng)用最廣泛的集成芯片之一。TDA2003是音頻功放電路，采用V型5 腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。按引腳的形狀引可分為H型和V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機、中功率音

6、響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、失真小等特點。并具有內(nèi)部保護(hù)電路。TDA2003電流輸出能力強,諧波失真和交越失真小,各引腳都有交,直流短路保護(hù),使用安全,負(fù)載上電壓可沖至40V。4、TDA2003的功能指標(biāo)說明最大額定值 Tamb=25電源峰值電壓(50mS) Vccp 40 V直流電源電壓 Vcc 28 V工作電源電壓 Vcc 18 V輸出重復(fù)峰值電壓 Io 3.5 A輸出不重復(fù)峰值電壓 Io 4.5 A焊接溫度 Tj -40 +150 度（2） 方案選擇1、 方案一：原理圖如圖1所示圖1方案一說明：此功率放大器由三部分組成：輸入級、推動級和輸出級。輸入級：Vi：來自MP3音頻信號推動級：

7、C1濾去干擾信號；TDA2003對信號放大：C2負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)輸出級：接一個揚聲器RL由此電路可以進(jìn)行信號放大功能。2、 方案二：原理圖如圖2所示圖2方案二說明：此功率放大器也是由三部分組成：輸入級、推動級和輸出級。此方案有了更多的元件來穩(wěn)定信號，可以減小信號的失真，可以取得更加穩(wěn)定的輸出波形。輸入級：Vi：來自MP3音頻信號推動級：C3濾去干擾信號；TDA2003對信號放大輸出級：接一個揚聲器RL由此電路可以進(jìn)行信號放大功能。三、總體電路圖及印刷板圖1、 本次課設(shè)，我們選取第一種方案，本方案采用TDA2003功放。2、 原理：采用帶集電極有源負(fù)載的共射放大電路，其靜態(tài)偏置電流比輸入級要大，為穩(wěn)定

8、靜態(tài)工作點須設(shè)置直流負(fù)反饋電路，為穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)和改善電路性能須設(shè)置交流負(fù)反饋電路，以及過流保護(hù)電路等。電路設(shè)計時，各級應(yīng)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，在組裝完畢后須進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)測試，在小型不失真的懷著下，使輸出功率最大。動態(tài)測試時，要注意消振和放好保險絲，以防損壞元器件。3、 OTL功率放大電路原理圖如圖3所示（本圖用PROTEL軟件繪成）圖34、 由PROTEL軟件生成的PCB板如圖4所示圖4四、計算機仿真1、本次課程設(shè)計采用Multisim進(jìn)行仿真，仿真電路圖如圖5所示：2、 仿真結(jié)果如圖6所示：圖中振幅比較小的波是輸入端的波形，振幅大的波的輸出端的波形，由仿真結(jié)果可知，本次課程設(shè)計的電路成

9、功進(jìn)行了功率放大功能。圖6五、安裝調(diào)試1、 元件清單Part TypeDesignatorFootprintDescription1R3AXIAL0.32.2R2AXIAL0.310uFC1RB.2/.4Electrolytic Capacitor39RxAXIAL0.339nFCxRAD0.2Capacitor100uFC3RAD0.2Capacitor100uFC5RAD0.2Capacitor100uFC6RB.2/.4Electrolytic Capacitor220R1AXIAL0.3470uFC2RB.2/.4Electrolytic Capacitor1000uFC4RB.2/.

10、4Electrolytic CapacitorTDA2003U1DIP14SPEAKERRlTO-2202、 TDA2003引腳識別TDA2003實物如圖3所示：TDA2003各引腳功能介紹如圖4所示：3、 電路焊接時的注意事項a、要按工藝要求安裝電子元器件，插件裝配的工藝要求：美觀、均勻、端正、整齊，高低有序，無跨越，不能歪斜；b、電解電容、二極管、三極管的電極不能接錯，以免損壞元器件；c、電路裝接好之后，才可通電，也不能帶電改裝電路；d、一定要避免出現(xiàn)通電下，二極管支路的斷開現(xiàn)象，以防功放管因過熱而損壞。e、接通+5V電源，用手觸摸功放管，若管子溫升顯著，說明電路存在故障，應(yīng)立即關(guān)閉電源進(jìn)

11、行故障排查六、焊接實圖1、正面圖2、反面圖七、心得體會通過這次課程設(shè)計我對模擬電子技術(shù)有了更進(jìn)一步的熟悉和了解，實際操作起來很困難，要將實際和理論聯(lián)系起來需要不斷的下功夫，它和課本上的知識有很大聯(lián)系，但又高于課本，一個看似很簡單的電路，要動手把它設(shè)計出來就比較困難了，因為是設(shè)計要求我們在以后的學(xué)習(xí)中注意這一點，要把課本上所學(xué)到的知識和實際聯(lián)系起來，同時通過本次電路的設(shè)計，不但鞏固了所學(xué)知識，也使我們把理論與實踐從真正意義上結(jié)合起來，增強了學(xué)習(xí)的興趣，考驗了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合能力。在進(jìn)行一個綜合性的硬件設(shè)計時，要全面考慮問題，如想用其他信號來控制一個信號，就要考慮到和這個信號直接或間接關(guān)系的信號，必須是最重要相關(guān)的信號，然后用真值表來解決他們的關(guān)系，通過門電路來實現(xiàn)。當(dāng)我們拿到一個課題時，一定要先仔細(xì)分析要求，然后做出總體設(shè)計方案，再進(jìn)一步細(xì)化各單元電路，最后將整個電路組合在一起，畫出最終的邏輯電路圖。最后，在通過這一個禮拜地設(shè)計實習(xí)，讓我真正理解了書本上知識，也讓我知道我們課本上的知識在實際中怎么應(yīng)用，理論聯(lián)系實踐，相互關(guān)系。通過此次設(shè)計，我對理論知識的學(xué)習(xí)有了很大的興趣，現(xiàn)在我可以主動的去學(xué)習(xí)，我明白自己該學(xué)習(xí)那個方面，重點是什