OTL功放设计.docx

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OTL功放设计

《电子产品调试与安装实践》

课程设计

学生姓名：

张陶

学号：

专业班级：

14通信工程（卓越）

2016年1月10日

目录

第一章摘要2

第二章整体构思2

第三章方案设计与论证4

第四章原理图设计介绍5

第五章电路仿真原理图7

第六章器件选择9

第七章心得总结10

第一章摘要

音频功率放大器是音响系统中不可缺少的重要部分，其主要任务是将音频信号放大到足以推动外接负载，如扬声器、音响等。

功率放大器的主要要求是获得不失真或较小失真的输出功率，讨论的主要指标是输出功率、电源提供的功率。

本课题主要设计一个OCL功率放大器，来满足设计要求。

第二章整体构思

功率放大器主要是为了得到不失真或者较小失真的输出功率，讨论的主要指标是输出功率，电源提供的功率，由于要求的输出功率较大，所以电源输出的功率也大，就存在效益指标问题，由于功率发大器工作于大信号，使晶体管工作于非线性区，因此非线性失真，晶体管功耗，散热，直流电源功率的转换效率都是功放中的特殊问题。

为了使负载能正常工作，与负载相连的最后一级放大器不仅要向负载提供足够大的的电压，还要向负载提供足够的电流，即提供足够的功率，因此放大器的最后一级一般称为功率放大器，简称功放级，在通信系统和各种电子设备中有着广泛的应用。

功率放大器的几个指标要求

（1）输出功率足够大，功率放大器的基本任务是放大信号功率，所以他的主要技术指标是保证向负载提供足够大的输出信号，为此，要求晶体管必须提供尽可能大的电流电压，这样设计功率放大器时，首先要根据输出功率的大小选择合适的晶体管，以保证在大功率放大下管子能正常工作。

（2）要高效率。

功率放大器实质上是把小信号放大成大信号输出，这是一个将电源电能转换成信号能量输送给负载的过程，因此在电路中，存在一个效率转换器，如果能把电源提供的直流功率较多的变成交流输出功率则电路的输出功率就较高，反之输出效率就低。

（3）非线性失真小,功率放大器的晶体管工作在信号的放大状态上管子输入和输出特性曲线都存在着非线性，不可避免的会产生非线性失真，应当正确选择管子的静态工作点和集电极等效负载电阻，另外根据输出功率的大小选择适当激励级的内阻，也可以减少非线性失真。

第三章方案设计与论证

1.前置放大电路

音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出扬声驱动器，要选择低噪声，低漂移的集成运算放大器，对于前置放大器的另外一个要求就是有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。

2.音频控制电路

音频控制电路的主要功能是，通过对放音频带内放大器的频率响应曲线的形状进行控制，从而达到控制放音音色的目的，可以使用负反馈放大电路。

3.功率放大电路

功率放大器的作用是给音响放大器的负载提供所需的输出功率，可以用分立元件晶体管组成的放大器，也可以采用集成运算放大器和大功率运算放大器构成的放大器。

第四章原理图设计介绍

1.输入级

由T1，R1，R3，R4构成共集放大电路，主要功能是提供较大的输入电阻，降低功放对信号源的功率输出要求，从C2输出的电压信号比输入电压略小。

2.中间级

由T1，R5，R6，R8，R9，C4以及二级管D构成分压式共射电路主要功能是提供的电压放大倍数，放大后的信号经过T2的集电极直接输出给下一级推挽电路，这级的电压输出信号比整机电压输出信号略大。

3.输出级

电路由T3，T4，T5，T6，R12，R13，R14构成，其中T3和T5，T4和T6构成复合管，以提高对信号的电流的放大能力，信号经过输出级的互补推挽电路进行电路放大，在负载上得到信号电压电流都比较大的输出，实现了功率的放大。

同时推挽电路由共集电路构成具有输出阻抗小的特点，对信号的相位五倒相的作用。

R10和C3构成自举电路，以防止再输入大信号时，输出的信号出现正负半周不对称的现象，在电路中，三个可调电位器的作用是：

R1起到调整输入级静态工作点的作用，以保证三极管T1工作在放大状态。

R5有三个作用其一是调节T2的静态工作点，是T2工作在放大的状态下，其二是调整推挽电路M点的直流电位，以保证推挽放大电路输出波形对称，其三是调节放大电路出输出信号对中间级的负反馈的作用，以提高电路工作的稳定性。

R8可以调节T3，T4基极间的直流电压差，从而保证输出级的互补推挽电路工作在合适的甲乙类放大状态下，克服交越失真，同时调节整机电流，以提高电路的效率。

另外，由于该电路是放大电路，因焊接不良，布线不合理等原因容易起寄生震荡，可以再T2的集电极与基极之间接一个220PF的瓷片电容，以消除震荡。

第五章电路仿真原理图

仿真软件multisim介绍

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

第六章器件选择

（1）OTL功率放大电路采用单电源供电分别是+12v和-12v，由后面设计的+12v/-12v稳压直流电源供电。

（2）三极管Q1为NPN型选用TN2219A，三极管Q3为PNP型选用TN2905A，三极管Q2为NPN型选用TN2219A。

（3）电阻R1为滑动变阻器大小是10千欧姆，电阻R2为2.4千欧姆R3为300欧姆R4为3.3千欧姆，R6为500欧姆R7为100欧姆R8为8欧姆R9为滑动变阻器大小事1千欧姆。

（4）二极管D1为IN4001。

（5）电容C1为100uF，电容C2为100uF，电容C4为1000uF，电容C5为10uF。

第七章心得总结

最初实验时，由于对实验的电路图及原理不是了解到很透彻，所以我们通过在实验书上的提示，将我们的电路图画好，并且通过要求，将实验数据进行整理，得到一个完整的实验方案。

我们在对静态工作点的测量时，由于对实验软件的不了解，导致时间过多的浪费，并且在对输入电压及输出电压进行仿真时，出现失真，直接导致不能做，只好询问同学，通过与其他同学的交流，将问题解决了。

通过此次模拟电子技术课程设计，我学会了利用multisim10仿真软件对共射级放大电路进行仿真，通过对实验的仿真，了解了共射级放大电路的工作原理，理解了静态工作点的测量及其分析，，通过对电路的模拟仿真，理解电表的使用，并对共射级放大电路进行有效的使用，通过对静态工作点的测量，并与理论值进行比较，得出我们的实验结果与实际值基本一致。

通过对，放大倍数，输入电阻与输出电阻的测量，我对OTL功率放大电路的放大功能有了更加清晰的理解，并且我可以通过共射级放大电路，我可以对任意电路进行放大，做到了有效的利用现有的知识，对生活问题进行解决。

通过此次课程设计，我对模拟电子技术有了更加深刻的理解，并且学会了通过各种手段来获取更多的信息，并加以利用。

在课程设计的过程中，通过与老师和同学之间的交流，锻炼了我的交流能力，并且增进了同学之间的情感。

并且此次实验让我体会到对实际问题解决的不易与对解决问题的乐趣。