上海大學(xué)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-高保真

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--內(nèi)頁(yè)可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小--上海大學(xué)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)——高保真(總12頁(yè))PAGE電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告——高傳真音頻功率放大器魔都大學(xué)機(jī)自學(xué)院自動(dòng)化系自動(dòng)化專業(yè)姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)老師:2018年6月29日用途家庭、音樂中心裝置中作主放大器二、主要技術(shù)指標(biāo)1.正弦波不失真輸出功率Po＞5W(f=1kHz,RL=8，Pomax＞5W)2.電源消耗功率PE＜10W3.輸入信號(hào)幅度VS=200～400mV（f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W)4.輸入電阻Ri＞10k(f=1kHz)5.頻率響應(yīng)BW=50Hz～15kHz(RL=8，Po＞5W)三、設(shè)計(jì)步驟1．選擇電路形式功率放大器的電路有雙電源供電的OCL互補(bǔ)對(duì)稱功放電路，單電源供電的OTL功放電路，BTL橋式推挽電路和變壓器耦合功放電路等等。這里選用OTL電路。OTL功率放大器通常由功率輸出級(jí)、推動(dòng)級(jí)和輸入級(jí)三部分組成。功率輸出級(jí)有互補(bǔ)對(duì)稱電路和復(fù)合管準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱電路，前者電路簡(jiǎn)單易行，但由于大功率管β不大，故推動(dòng)級(jí)要求有一定功率，復(fù)合管準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱電路的優(yōu)點(diǎn)是大功率管可用同一型號(hào)，復(fù)合后β較大，推動(dòng)級(jí)只要小功率管就可以了，但復(fù)合管飽和壓降增大故電源電壓要相應(yīng)高一些，晶體管數(shù)目要多一些。推動(dòng)級(jí)通常是甲類放大，其工作電流大于功率管基極推動(dòng)電流，故有一定電流要求。由于推動(dòng)極電壓幅度與輸出級(jí)相同，通常采用自舉電路達(dá)到，一般推動(dòng)級(jí)都是共射極放大電路，具有一定的電壓增益。輸入級(jí)的目的是為了增大開環(huán)增益，以便引入深度負(fù)反饋，改進(jìn)電路的各項(xiàng)指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)采用較簡(jiǎn)單的互補(bǔ)對(duì)稱OTL電路，電路中的二極管是為消除交越失真而設(shè)。推動(dòng)級(jí)的偏置由功放級(jí)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋形式進(jìn)行，起穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用，整體交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋改善放大器各項(xiàng)指標(biāo)。輸入級(jí)的目的是為了增大開環(huán)增益，以便引入深度負(fù)反饋，改進(jìn)電路的各項(xiàng)指標(biāo)。電路中的R11是穩(wěn)定功放管靜態(tài)電流用的;推動(dòng)級(jí)的偏置由功放級(jí)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋，起穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用;整體交流電壓負(fù)反饋改善放大器各項(xiàng)指標(biāo)。特點(diǎn)：較典型的OTL電路，局部反饋穩(wěn)定了工作點(diǎn)，總體串聯(lián)電壓負(fù)反饋控制了放大倍數(shù)并提高輸入電阻和展寬頻帶，退耦濾波電容及校正電容是為防止寄生振蕩而設(shè)。圖1總設(shè)計(jì)圖2.設(shè)計(jì)計(jì)算電源電壓確定V功率級(jí)設(shè)計(jì)功放管參數(shù)：IV??????=???0=?5=1??經(jīng)查，BD137（、60V、）、BD136（、60V、）能滿足上述要求。功率管所需推動(dòng)電流：I耦合電容C6:C6=3~512πfL穩(wěn)定電阻：過大則功率損失太大，過小溫度穩(wěn)定性不良，通常取~1Ω。推動(dòng)級(jí)設(shè)計(jì)I取IVP為了消除交越失真，這里選用二極管1N4002.R一般有R10>R9?C5=3~51I典型電路中R7+W1，R8支路電流應(yīng)不小于（3~5）IR選擇R7R7IRbe2=其中，Rbe3為大功率管的輸入電阻，由于乙類放大Ie是變化的，難以準(zhǔn)確計(jì)算，以??????/2為??RL2'=170||+(1+50)×8||AVb2II由于IR7M?II輸入級(jí)設(shè)計(jì)由于推動(dòng)級(jí)需要的交流推動(dòng)信號(hào)，故輸入級(jí)靜態(tài)電流需大于，取IC1=0.4mA,推動(dòng)級(jí)所需電壓信號(hào)只有，故輸入級(jí)電壓的配置可以比較隨意，取R3、R4為2kΩ,R6為1kΩ，各壓降分別為8V，8VCE=22-20=2V,取TI取IR2則R2=4mA×2K+0.7V0.16R1=20V-8.7V0.16mA耦合電容選取C2=10μF/10V負(fù)反饋設(shè)計(jì)取R5=8Ω,不宜太大以免降低總開環(huán)倍數(shù)。由Po>6W,即VAvf=解得R取R12≈100電路指標(biāo)驗(yàn)算不失真功率????設(shè)Q1、Q2的V??????等大約要損失電源電壓2V，則實(shí)際輸出幅度V????＝9V電源消耗功率????靈敏度（可計(jì)算閉環(huán)增益??????）Avf=RAVi=PORLAvf=輸入電阻????R??=R1∥R2∥{[??????1+(1+??1)R5](1+????0????)=62k∥51k∥{[850+101x10]x16}=28K>10K符合指標(biāo)要求。靜態(tài)調(diào)試圖2如圖2所示，輸出級(jí)中點(diǎn)電壓V動(dòng)態(tài)調(diào)試輸出功率Po在f=1kHz，RL=8Ω,輸出波形基本不失真時(shí)，測(cè)出輸出電壓值VO有效值必須大于，計(jì)算出輸出功率大于5W。在f=1KHz、R??=8??，輸出波形即將失真時(shí)，波形如下圖3所示：VP圖3（幅值大的為輸出）靈敏度測(cè)試在f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W時(shí)，測(cè)出VS的值，必須控制在200～400mV之間。將信號(hào)略減小使輸出保持約（實(shí)際）伏，測(cè)得輸入電壓的值220mV在200～400mV之間，仿真結(jié)果如圖4所示。 圖4當(dāng)輸出電壓為時(shí)，此時(shí)Vs為>200mV,符合條件。電源消耗功率用電流表測(cè)量電源電流，計(jì)算電源消耗的功率，如下圖5。圖5由圖5可知：電流I=，電源功率P=UI=22V×=<10W，滿足題意。輸入阻抗R在放大器輸入端串一只10k電阻R1，保持輸出5W功率（即輸出電壓），分別測(cè)出R1前端電壓值V1和后端電壓值V2，由Ri圖6圖7 由圖6得，V1≈221.8mV,Ri=V符合條件頻率響應(yīng)在上述情況下增加或降低輸入信號(hào)頻率（幅度不變），輸出電壓隨之下降，當(dāng)其下降到原來的倍時(shí)，或輸出波形產(chǎn)生明顯失真，記下放大器的上、下限頻率值。為了測(cè)出上限頻率，將Q4的Zero-biasB-Cjunctioncapacitance(CJC)參數(shù)，把原來的0改為pF級(jí)的電容值（如9e－12）。這里我采取-3dB測(cè)量。測(cè)試結(jié)果如下圖：圖8最高分貝圖9圖10 由圖9得下限頻率fL=10.781Hz，由圖10符合要求 四、小結(jié)及感想這次課程設(shè)計(jì)對(duì)于我是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。在這次設(shè)計(jì)中也讓我認(rèn)識(shí)到了自己的很多問題，如在學(xué)習(xí)時(shí)太偏重于理論，到了實(shí)際應(yīng)用時(shí)才發(fā)現(xiàn)自己對(duì)于電路設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)過于不足。我在設(shè)計(jì)的過程中遇到了以下一些困難：首先最重要的困難是不了解三極管的選用。 平時(shí)學(xué)習(xí)中我們用的都是理想三極管，而到了設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮三極管的參數(shù)，否則很容易出現(xiàn)三極管被擊穿的現(xiàn)象。在經(jīng)歷多次失敗后，最終我在網(wǎng)上搜索到了常用的音頻放大器三極管型號(hào)，從中選擇了BD136與BD137，符合本次設(shè)計(jì)要求。其次是不了解電阻的選用。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，有好幾個(gè)電阻按照我計(jì)算的值仿真出來達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，我只能在網(wǎng)上查閱資料，不斷調(diào)整各個(gè)電阻的值，使電路在輸出波形無(wú)明顯失真的情況下達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這也讓我明白好多時(shí)候計(jì)算出的值和實(shí)際是不同的，要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)許多元件的值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。最后是搭建電路，調(diào)試時(shí)不夠細(xì)心。在一開始調(diào)試時(shí)，我發(fā)現(xiàn)我的電路靜態(tài)指標(biāo)和輸出功率總是達(dá)不到設(shè)計(jì)要求并且相差很多，各種元件進(jìn)行調(diào)整后仍舊不