小型功率放大器技术报告文档格式.docx

1、1、 要求最大输出功率0.5W；2、 输入频率为20Hz20KHz（-3dB带宽）的信号时，可以输出完整的不失真的波形；3、 电压放大倍数10及10倍以上；4、 失真率为1以下。2. 设计方法（电路、元器件选择与参数计算）一、 电路原理：1、 电路原理图如下： 2、 焊成的板子附图：三、 元器件选择与参数计算：1、 所选元器件：首先是两个滑动变阻器，一个10K和另一个470，9个电阻，它们分别是R1=24K R2=5.6K R3=330 R4=300 R5=22 R6=75 R7=0.5 R8=0.5 R9=1K ，还有4个电容，分别是C1=10 C2=3.3 C3=330 C4=470和4个

2、三极管，其中三个NPN型的8050和一个PNP型的8550 2、 共发射极放大电路的工作点： 将共发射极放大电路的集电极电流设定在很大值上，比供给下级的射极跟随器基极电流还要大得多。当负载为8fl、输出功率为0.5W时，输出电压VO为2Vrms（设波形为正弦波）。其峰值为2.8V（2V2）。此时的负载电流（=Tr3或者Tr4的集电极电流）为350mA（=2.8V/8）（也是峰值）。在这里，设射极跟随器使用的晶体管的hFE为100，由共发射极电路提供的基极电流为3.5mA（=350mA/l00）。在模拟表示电流流动的样子。设共发射极电路的集电极电流比基极电流3.5mA大得多的值，为20mA。对于

3、Tr1，要选择集电极电流为20mA以上、集电极一基极间电压与集电极一发射极间电压为15V（电源电压）以上的器件。若Tr1的发射极电位太高，则不能得到大的集电极振幅;而过低时，集电极电流随温度的变化又增大。综合考虑，在这里取为2V。为了将集电极电流（一发射极电流）设定为20mA，Tr1的发射极与GND间的电阻Rs+R6=100（=2V/20mA）。3、 放大倍数的计算：若将Tr1昀集电极电位设定为8.5V，则能得到最大振幅（这里略去Tr2产生的射极跟随器的偏置电位）。为了使集电极电位为8.5V，在R3上的压降取为6.5V（=15V-8.5V）即可，所以R3=6.5V/20mA330还有，将R5+

4、R6=lOO分成两部分，令R5=22，R6=75，将R6用C3接地之后，该电路的交流电压放大倍数为Av=R3/R5=330/22=15倍（24dB）由于实际的放大倍数要比求得的值小以及射极跟随器级发射极电阻上的损失（后述）等原因，Av的设定值要设定在比设计规格稍大的值（设计规格为10倍）。此外，C3是对R6进行旁路，用以提高放大度的电容。R5，R6与C3形成高通滤波器。为了满足设计规格的频率特性，C3取为C3=330F。R1与R2起着决定基极电位的作用。为了使发射极电位为2V，基极电位取为2.6V（=2V+VBE）。在这里，设R1与R2上流动的电流为0.5mA，R1=24k，R2=5.6k。因

5、此，该电路的输入阻抗为4.5k（=R1R2）。输入侧的耦合电容Cl与共发射极电路的输入阻抗形成的高通滤波器的截止频率为20Hz以下（由设计规格），以此来决定C.的值。在这里取C=lOF（截止频率为3.5Hz）。VR.是调整输入电平（音量）的可变电阻，取作lOk。4、 射极跟随器的偏置电路： 为了省略耦合电容，射极跟随器的倔置电路插在共发射极电路的晶体管Tri的集电极与负载电阻R3之间。在表示偏置电路各部分电压与电流的关系。这里选用的晶体管Tr2，只要满足最大集电极电流在20mA以上，集电极一基极间与集电极一发射极间的最大额定值VCBO和VCEO为1.2V以上（两个VBE）的条件，不管什么型号的

6、器件都可以。 在该电路基极侧（VR2与R4）流动的电流由R4决定，这里取R4=300。VR2与R4流动的电流则为2mA（=0.6V/300）。另一方面,Tr1的集电极电流为20mA，Tr2集电极电流则为18mA（=20mA-2mA）。即使是这样的电路（与放大电路一样），在基极侧流动的电流也设定为集电极电流的1/10（为了能略去基极电流）。为了使Trz的集电极一基极间电压为2VBE（Tr3与Tr。的VBE），使VR2的值与R4相同即可。所以，采用VR2=470（500也可以），使得半固定电阻的滑动头位置在中央附近时的电阻为300。C2对偏置电路进行旁路，是为了使由Tr3与Tr4的基极“见到”的阻

7、抗相等。由于C2的插入，高频失真率得到改善。C2值越大，Tr3与Tr4的基极一基极间的阻抗越低，但是太大也无意义，这里取Cz=3.3F。 5、 电容的选择： 核心原件三极管，我们选择三个8050的NPN管和一个8550的PNP管，这两个都有着很好的耐压和较大的功率，非常适合简单电路的设计。其次、是电阻的选择，每一个电阻都在有着不同的作用，它的阻值就非常的重要，R1和R2主要是为了稳定一级三极管的工作点，由于功率放大电路是使用三极管的放大特性，所以工作点要求能够保证三极管始终可以工作再放大区。因此R1/R2要尽可能在电源电压的中点。Tr2两极间的电阻和三极管构成稳压源目的是抬高下一级推挽输出的三

8、极管压降，消除交越失真。最后是电容的选择，电容的性质是通交流阻直流，在本电路中主要是用于隔离直流取出交流部分，虽然电容的容量可以越大越好但是限于成本我们选择470uF和1000uF若干。3. 设计结果（电路图）：参考晶体管电路一书我们设计了如图电路：制作步骤： 1、摆放：把器件在万用板上摆放整齐，尽量美观整齐。 2、焊接：首先用烙铁用焊锡把每一个器件固定，接着剪下引脚方便线路的焊接。4. 测试方法（测试原理与步骤）： 由于事物的性能我们并不知道，所以选择方针电路获得参数后在与实际参数对比，更好的获得实践数据和结论。测试步骤：1.检测示波器是否能正常工作，将信号发生器的负极与示波器负极短接，正极

9、与正极短接，观察示波器上是否有波形出现。2.若示波器及信号发生器均能正常工作，则可以开始测试实验板，将功率放大器上的正极接稳压源的正极15V，功率放大器的负极接稳压源的GND，功率放大器上的输入端接信号发生器的正极，输出端接示波器的正极，并且将信号发生器和示波器的负极接功率放大器的GND极。3.调节输入电压为100mV,输出电压为1V，观察示波器上的波形，将输出电压与输入电压之比，看是否为10。一、调试图：输入波形：输出波形：二、仿真1、仿真原理图： 由于声音的信号不好观测我们用交流电源代替输入原件，用示波器观测输入输出波形。 2、仿真数据电压表显示各点电压XMM1 T1工作点 XMM2 稳压

10、源电压XMM3 输出电压 XMM4 电流输入与输出波形四、 实际参数我们使用信号产生器产生20Hz20KHz的正弦波信号，用15V直流电源供电，再利用示波器同时观测输入输出波形进行对比输入200Hz正弦波时的示波器图像输入2KHz正弦波时示波器图像5. 测试数据及其分析： 通过对比输入输出波形我们可以看到，电压放大倍数 Au=Ui/Uo=1.787/0.2=8.935 P=I2R=0.07*0.07*1000=0.49W6. 设计结论：本设计的要求是设计一个0.5W的功率、放大倍数要求10及以上的放大器。经过动手实践让我更加了解小信号放大器和射集跟随器的工作原理，同时也为学习电路的知识做了基础，很好的应用所学的知识做了一次应用。本次试验的关键是电路的调试，焊接出现的问题很容易解决，但是要调节成有用得一步一步来，由于每个电路都有一点差别，不能百分百达到理论值，所以添加几个电位器为电路的调节增加了方便。在调试的过程中让我明白即使看似简单的电路也有它的难点，不能轻视每一个环节，需要我们每一级每一级的调节才行，以便确保电路的正确性，才可进行下一步，认真细心才会得到预期的效果。