上海大学电子技术课程设计报告倾情奉献.docx

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上海大学电子技术课程设计报告倾情奉献

电子技术课程设计报告

——音频功率放大器的设计

上海大学机自学院自动化系

电气工程及其自动化专业

姓名:

学号:

指导老师:

徐昱琳

2014年6月26日

高保真音频功率放大器

一：

任务及要求

1.主要技术指标

①正弦波不失真输出功率Po＞5W（f=1kHz,RL=8Ω）

②电源消耗功率PE＜10W（Po＞5W）

③输入信号幅度VS=200～400mV（f=1kHz，RL=8Ω，

Po＞5W）

④输入电阻Ri＞10kΩ（f=1kHz）

⑤频率响应BW=50Hz～15kHz

2.课程设计要求

①用中、小型规模集成电路设计所要求的电路；

②在EDA软件上完成硬件系统功能的仿真；

③写出设计、调试、总结报告。

二：

方案特点

OTL音频放大电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。

三：

结合结构框图介绍各组成部分及其工作原理

输入级

中间放大级

（推动级）

输出级

功率输出级：

由互补对称电路组成，电路简单易行，但由于大功率管β不大，故推动级要求有一定功率。

推动级（中间放大级）：

一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。

由于推动级电压幅度与输出级相同，通常采用自举电路来达到。

输入级：

是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

电路中的二极管D：

为了消除交越失真而设

R11是稳定功放管静态电流用的。

推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈形式进行，起稳定工作点的作用。

整体交流电压负反馈改善放大器各项指标。

四：

单元电路设计与调试

设计计算工作由后级逐渐推向前级

1.电源电压的确定

因为n=0.8RL=8ΩPo=5W

所以

2.功率级的设计

功放管要求：

T3T4选用3DD152Z730即可

功率管需推动电流：

耦合电容：

取2200/25V

稳定电阻：

过大则功率损失太大，过小温度稳定性不良，故取1Ω2W

3.推动级设计

取

选3DG130即可

消除交越失真选二极管2CP12（100mA,0.9V）

一般

取，

取200

电路中

选进行调节以达最佳工作点

当功放级达尽限运用时，推动级也达尽限运用，故推动级基极信号电流的峰值应与静态值相等即。

由于推动级用的是中功率晶体管，故其输入电阻为：

推动级的负载电阻可等效为：

其中，为大功率管的输入电阻，由于乙类放大是变化的，不好准确计算，故以为的计算值

故

推动级电压放大倍数为

推动级基极推动电压为：

对信号的分流为：

上反馈电流的峰值

=

总推动信号交流峰值为：

4.输入级设计

由于推动级需要2.85mA的交流推动信号，故输入级静态电流应大于2.85mA。

取。

推动级所需电压信号只0.2V，故输入级电压的配置可较随便，取为2KΩ，则各降落6V

取为3DX201

取

则取

取

耦合电容凭经验选取

5.负反馈设计

取

总开环倍数为：

根据题意要求：

倍

故

1+

所以是深度负反馈

故

取以便于调试

6.电路指标验算

1）不失真功率

设的等大约要损失电源电压3V，则实际输出幅度

2）电源消耗功率

3）灵敏度

所以满足要求

4）输入电阻

>10KΩ

符合指标要求

频率响应的分析：

低频响应取决于各级耦合电容及旁路电容，开环选取已考虑足够大，再加负反馈已无问题。

高频响应主要由2Z730决定，因它的

，而其他硅NPN晶体管频率都较高，由于深度负反馈，故高频响应提高到10KC也无问题。

电容是为了消除电源引线太长引起的寄生振荡，通常采用不太大的电容，现取

的电容值。

五：

总逻辑图

六：

仿真结果及分析（给出必要的波形、进行测量精度及误差分析）

（1）静态调试

输出级中点电压Vo=1/2Vcc

调节W2，实现静态工作点的调试，当Vo=11V时，Rw2=3.3KΩ

（2）动态调试

①.输出功率Po

在f=1kHz，RL=8Ω,输出波形基本不失真时，测出输出电压值VO必须大于6.325V，计算出输出功率大于5W。

调节输入信号并适当调节W1的阻值，得下图所示波形及输出电压值

②.灵敏度测试

在f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W时，测出VS的值，必须控制在200～400mV之间。

调试方法：

将信号略减小使输出保持约6.325伏，测输入电压的值。

下图为信号略减小后，输出保持约6.325V

下图测出输入电压为319mV

③电源消耗功率

用电流表测量电源电流，计算电源消耗的功率。

电源消耗的功率：

④.输入电阻Ri

在放大器输入端串一只10k电阻R，保持输出5W功率（即输出电压有效值是6.325V），分别测出R1前端电压值V1和后端电压值V2，输入电压为VS，计算出输入电阻。

此时输入信号VS=630mV后端电压V2=6.32V

V1=310.1mV

由

故，符合要求。

⑤.频率响应

在上述情况下增加或降低输入信号频率（幅度不变），输出电压随之下降，当其下降到原来的0.707倍时，或输出波形产生明显失真，记下放大器的上、下限频率值。

由于本设计电路所用的晶体管均为理想三极管，所以频带宽为无穷。

为了测出上限频率，将T4的Zero-biasB-Cjunctioncapacitance（CC）参数,把原来的0改为pF级的电容值（如9e－12）。

或可在T3、T4晶体管的集级附近加几个数量极为pF的电容，减小其下限频率及频带宽。

得到的实际应为下图：

当输出电压幅度下降为原来的0.707倍时，下限频率为9.746Hz，上限频率为9.3150KHz。

七：

小结

1.遇到的问题及解决方法

第一次接触这么复杂的设计，遇到了很多的问题。

首先就是预设计感觉无从下手，通过老师给的资料以及PPT，我慢慢梳理出来预设计的思路，并且耐心的一步步做了出来。

当然，在设计的过程中，资料上也有我看不懂的地方，遇到这些问题的时候，我会去翻翻模电书，上网查更多的资料，再不会就会去询问学长，最后总能把问题解决掉。

另一个很大的问题就是仿真，仿真的时候经常会出现各种各样的问题，最开始我就遇到了万用表没有示数，后面经过仔细的检查，发现是电路图中有一个连接点忘记画。

做动态调试时也遇到了很多的问题，每次都要认真仔细的检查，调试，最后才得出正确的调试结果。

2.收获与感想

一开始我拿到题目感觉无从下手，非常的盲目，然后通过老师给的参考资料以及课堂PPT，渐渐的开始能够梳理出来思路，从搞清楚原理；到明白设计过程，明确设计步骤；再到能够写出预设计，画出电路图；最后验证，做仿真实验。

这样一步步下来，自己也大体学会了设计一个电路要怎么做，做完也非常的有成就感。

在做课程设计的过程中我发现，设计电路一定要细心，每一个点都不能漏掉，电路图中任何一个连接点都至关重要，不细心认真就会容易出现差错。

这次的设计让我受益匪浅，让我学会了自己遇到很难又不会的问题如何一步步去解决，自己认为不可能做到的事情，其实从开头认真研究学习，总可以慢慢进行下去，最后能够得到一个还算满意的结果。

课程设计让我把课堂上学到的或者是书上出现但原来并不太在意的知识，应用到实际中去，不仅可以巩固所学到的知识，而且加强了自己的探索能力，以及对知识的灵活应用。

通过本次的设计，我受益匪浅。

3.建议与展望

希望这个课程能够多一点答疑，或者是网上的在线答疑，有的问题实在是资料也找不到，同学也不会，容易在一些问题上造成一知半解。

也希望以后这样的设计多一些。