OCL功率放大器的設(shè)計(jì)

OCL功率放大器的設(shè)計(jì)模電課程設(shè)計(jì)華僑大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院一、課設(shè)設(shè)計(jì)目的、任務(wù)與要求

設(shè)計(jì)目的：1．掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法2．掌握模擬電路器件的應(yīng)用3．培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實(shí)踐的能力4．掌握常用元器件的識別和測試5．熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法設(shè)計(jì)任務(wù)《OCL音頻功率放大器》設(shè)計(jì)要求第一：輸出功率要盡可能大

為了獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度，因此器件往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作。第二：功率效率要盡可能高

由于輸出功率大，因此直流電源消耗的功率也大，這就存在一個效率問題。所謂效率就是負(fù)載得到的有用信號功率和電源供給的直流功率的比值。這個比值越大，意味著效率越高。第三：非線性失真要盡可能小

功率放大電路是在大信號下工作，所以不可避免地會產(chǎn)生非線性失真，而且同一功放管輸出功率越大，非線性失真往往越嚴(yán)重，這就使輸出功率和非線性失真成為一對主要矛盾。但是，在不同場合下，對非線性失真的要求不同。例如，在測量系統(tǒng)和電聲設(shè)備中，這個問題顯得很重要，而在其它工業(yè)系統(tǒng)中，則以輸出功率為主要目的，對非線性失真的要求就降為次要問題了。第四：功率器件的散熱要盡可能好

在功率放大電路中，為了輸出較大的信號功率，器件要承受較高的電源電壓。其次，為了充分利用允許的管耗而使管子輸出足夠大的功率，放大器器件的散熱就成為設(shè)備能否安全可靠工作的重要保證。此外，在功率放大電路中，為了輸出較大的信號功率，器件要承受較大的動態(tài)電流，這也會增加功率管損壞的概率。所以，功率管的損壞與保護(hù)問題是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不容忽視環(huán)節(jié)。OCL是英文OutputCapacitorLess的縮寫，意為無輸出電容。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(tài)特性好及易于集成化等特點(diǎn)。OCL電路通常采用兩組電源供電，使用了正負(fù)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(kuò)展。OCL功放電路也是定壓式輸出電路，該電路由于性能比較好，所以廣泛地應(yīng)用在高保真擴(kuò)音設(shè)備中。盡管性能優(yōu)良的集成功率放大器給電子電路功放級的調(diào)試帶來了極大地方便。但為了培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，本課題要求采用分立元件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。二、產(chǎn)品指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)指標(biāo)①采用分“立元件+集成電路”設(shè)計(jì)②額定輸出功率③負(fù)載阻抗④失真度⑤設(shè)計(jì)放大器所需的直流穩(wěn)壓電源2、設(shè)計(jì)、制作過程

分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)；查閱相關(guān)資料、分析對比方案。①畫出電原理圖；②分析計(jì)算元器件的性能及參數(shù)；③電路的仿真與調(diào)試；④論證并確定合理的總體設(shè)計(jì)方案，繪制功能結(jié)構(gòu)框圖。

⑤OCL功率放大器各單元具體電路設(shè)計(jì):

a.分解總體設(shè)計(jì)方案b.以子系統(tǒng)或單元電路為單元，逐個細(xì)化設(shè)計(jì)。c.電路計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合“方案”，對各單元電路的元器件參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，確定其參數(shù)。

⑥印刷電路板制作：根據(jù)最后確定的各單元電路，繪制出總的印刷電路圖，制作印刷電路板（PCB板）。制作要求：

a、業(yè)余制作手繪電路圖，或用Protel繪制；b、根據(jù)電路原理圖中所用的元件形狀和印刷板面積的大小合理安排元件的密度和各元件的位置。確定元件位置應(yīng)按照先大后小、先整體后局部的原則進(jìn)行，使電路中相鄰元件就近放置，排列整齊均勻。

c、各元件之間的連接導(dǎo)線在拐彎處和兩線相交處不能拐直角，須用曲線過渡，也不能相互交叉和迂回太遠(yuǎn)。有些導(dǎo)線實(shí)在做不到這一點(diǎn)時，可以考慮在印刷板的反面印制導(dǎo)線，再用穿釘與正面電路連接，或在焊接元件時另外用絕緣導(dǎo)線連接。

d、輸入部分和輸出部分距離遠(yuǎn)一些為好，以免互相干擾。

制作流程：

1.原稿制作

（噴墨【硫酸紙】、激光【硫酸紙/透明菲林】、光繪非林）

2.曝光

(曝光機(jī)60～180秒；太陽光5-10分鐘；日光燈8-10分鐘)

3.顯像（專用顯像劑）

4.蝕刻（三氯化鐵）

5.鉆孔（小電鉆）1、用protel或PowerPCB直接畫PCB圖（不會PROTEL、PowerPCB的，也可以用Windows的畫筆程序），以備打印。畫出您所需要的印刷電路板圖

2、將圖打印到熱轉(zhuǎn)印紙(比如:不干膠貼紙的光滑底襯紙);打印出來后仔細(xì)觀察，檢查是否有斷線的地方。

3、將打印好PCB的轉(zhuǎn)印紙平鋪在覆銅板上，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)印;4、將熱轉(zhuǎn)印紙上的碳粉通過熱轉(zhuǎn)印機(jī)轉(zhuǎn)印到敷銅板上;

(也可用很熱的電熨斗加溫----約140～170℃之間，加壓將轉(zhuǎn)印紙上黑色塑料粉壓在覆銅板上形成高精度的抗腐層，等溫度稍低后再慢慢將轉(zhuǎn)印紙揭下來

)4、將敷銅板放入三氯化鐵腐蝕液進(jìn)行腐蝕;

（注意不要腐蝕過度）

5、用清洗劑清洗電路板上的黑色碳粉;

6、用打孔機(jī)在電路板打孔。熱轉(zhuǎn)印法制板基本流程：⑦焊接

焊點(diǎn)：圓滑光亮、無氣孔、無尖角、無拖尾；大小一致；焊料適當(dāng)，使焊錫充布焊盤，不堆錫，更不能粘連，焊接時時間不宜超過3s，防止損壞元件；焊接CMOS器件時應(yīng)使用防靜電烙鐵，防止將其極性擊穿。當(dāng)元件焊錯后需要拆器件時要特別注意焊板上的銅片，一旦銅片脫落，就會在電路的連接上造成困難。⑧檢查、調(diào)試各電路板⑨通電測試性能參數(shù)⑩撰寫設(shè)計(jì)報告1、功率放大器的作用是給負(fù)載RL提供一定的輸出功率，當(dāng)RL一定時，希望輸出功率盡可能大，輸出信號的非線性失真盡可能小，且效率盡可能高。2、由于OCL電路采用直接耦合方式，為了保證工作穩(wěn)定，必須采用有效措施抑制零點(diǎn)漂移，為了獲得足夠大的輸出功率驅(qū)動負(fù)載工作，故需要有足夠高的電壓放大倍數(shù)。因此，性能良好的OCL功率放大器應(yīng)由輸入級，推動級和輸出機(jī)等部分組成，如下圖所示。3、設(shè)計(jì)思路3、OC陪L功放烈各級攝的作萄用和狂電路哨結(jié)構(gòu)部特征輸入者級：主要膜作用突是抑查制零懼點(diǎn)漂級移，京保證咬電路棄工作樹穩(wěn)定純，同矛時對怖前級怕（音袖量控伐制級珠）送槽來的戰(zhàn)信號包作用忘低失巴真，妥低噪臉聲放橫大。抗為此符，通穴常都特采用啦帶恒膨流源天的，棒由復(fù)么合管蘿組成源的差茂動放捎大電剛路，開且設(shè)惹置的溉靜態(tài)阻偏置加電流頸較小購。推動強(qiáng)級：作用闖是獲截得足焰夠高雖的電藝壓放差大倍秋數(shù)，架以及忍為輸夫出級呢提供光足夠涌大的運(yùn)驅(qū)動漏電流族，為住此，曠可采豬帶集冤電極團(tuán)有源剛負(fù)載戶的共勿射放姨大電雨路，裕其靜縮慧態(tài)偏最置電喜流比攜輸入稻級要口大。輸出辜級：的作公用是淹給負(fù)梁載提疲供足妙夠大鋪的輸唉出信途號功究率，繼可采有用有復(fù)合擱管構(gòu)時成的座甲乙辮類互殘補(bǔ)對愉稱功悶放或赴準(zhǔn)互獅補(bǔ)功亦放電羅路。此外夾，還應(yīng)閥考慮骨為穩(wěn)奪定靜腔態(tài)工膚作點(diǎn)某須設(shè)耽置直訪流負(fù)機(jī)反饋望電路限，為穩(wěn)定鞭電壓神放大灣倍數(shù)沿和改臭善電織路性末能須杜設(shè)置梅交流綁負(fù)反溜饋電環(huán)路，以及聞過流奏保護(hù)槐電路購等。電路慎設(shè)計(jì)欠時各明級應(yīng)持設(shè)置良合適羽的靜仙態(tài)工句作點(diǎn)康，在鮮組裝喉完畢后須朽進(jìn)行臥靜態(tài)伴和動尚態(tài)測慕試，餃在波諷形不克失真李的情攪況下岔，使備輸出功率定最大通。動態(tài)應(yīng)測試如時，暖要注教意消險振和敏接好先保險閑絲，封以防陽損壞旬元器件。①確定墊電源界電壓4、功隙放部沃分電騰路計(jì)他算簡趴介②末級寺功放盲管的惜選?、蹚?fù)合汽管的紡選?、芷渌剠?shù)付確定5、前能置放辦大部凡分電膝路計(jì)之算簡批介要確帖定運(yùn)鏡放的梢選型況，需扶要先西確定嗎電路伶總的冷電壓浪放大超倍數(shù)窄，請似按設(shè)卷計(jì)要器求自趙行計(jì)睜算。典型猛電路薄中的垃運(yùn)放數(shù)供電井分別斜取自旨電源君的正臨負(fù)極拿，由長兩組R4R5和C2、C3、C6、C7構(gòu)成刊分壓尿?yàn)V波悲供給容運(yùn)放傭工作他。電源林用10行μF、0.哀1μ滑F(xiàn)電容詢?nèi)ヱ钪群稀?、電協(xié)源部黑分設(shè)西計(jì)及翠電路嗎計(jì)算典型刺電路爬：典型池電路發(fā)中：22店0邁V市電征經(jīng)變窗壓器裝輸出褲兩組俱獨(dú)立創(chuàng)的25塌V交流阿電，繳大電御容濾漁波后抖得到±3濟(jì)5V直流賊電，焦再加文一個0.那1μ室F小電球容濾縱除電霜源中卸的高照頻分孫量。制作頑調(diào)試掉過程芳中，持電源打空載蜓時可墓在輸湯出電否容上傭并聯(lián)1kΩ大功爹率電隨阻供勻電容稍放電享，保信護(hù)穩(wěn)廊壓塊鬧?！?討5V直流秧電，襪經(jīng)兩調(diào)個穩(wěn)東壓塊蝕分別集獲得謝所需煤的輸霜出電