1、課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語目 錄第1章 高保真音頻放大器設(shè)計方案論證 . 11.1 高保真音頻放大器的應(yīng)用意義 . 11.2高保真音頻放大器設(shè)計的要求及參數(shù) . 11.3 設(shè)計方案論證 . 11.4 總體設(shè)計方案框圖及分析 . 3第2章高保真音頻放大器各單元電路設(shè)計 . 22.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計 . 22.2 前置放大級設(shè)計 . 32.3 功率放大器設(shè)計 . 4第3章 高保真音頻放大器整體電路設(shè)計 . 53.1 整體電路圖及工作原理 . 53.2 電路參數(shù)計算 . 63.3 整體電路性能分析 . 83.4元器件清單列表 . 8第4章 設(shè)計總結(jié) . 9 參考文獻(xiàn) . 10第1章 高保真音頻放大

2、器設(shè)計方案論證1.1 高保真音頻放大器的應(yīng)用意義在現(xiàn)代音響普及中，人們因生活層次、文化習(xí)俗、音樂修養(yǎng)、欣賞口味的不同，令對相同電氣指標(biāo)的音響設(shè)備得出不同的評價。所以，就高保真度功放而言，應(yīng)該達(dá)到電氣指標(biāo)與實際聽音指標(biāo)的平衡與統(tǒng)一。1.2 高保真音頻放大器設(shè)計的要求及參數(shù)本次課程設(shè)計需要采用全部或部分分立元件設(shè)計此高保真音頻放大器。很顯然應(yīng)該采用OCL音頻功率放大器。并設(shè)計出此功率放大器所需的直流穩(wěn)壓電源。設(shè)計參數(shù)如下所示：1. 額定輸出功率P0³10W。2. 負(fù)載阻抗RL=8W。3. 失真度g£3%1.3 設(shè)計方案論證對高保真音頻功率放大器可選以下方案:(1)無輸出耦合電容

3、的分立元件低功放分立元件低功放可分輸入級,偏置中間級和功率輸出級三部分組成。為保證低頻響應(yīng)電路中采用直接耦合，同時為使電路工作穩(wěn)定，輸入級采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源。采用基極分壓式射極偏置電路，這對提高線性，降低波形失真起到很大的作用。末級輸出電路工作在甲乙類狀態(tài)，這既保證了線性不失真放大，又可使效率達(dá)到指標(biāo)。(2)直接耦合低功放電路OCL低功放輸出采用了全互補(bǔ)功率管，去掉自舉電容，加強(qiáng)了對中點電位的穩(wěn)定措施，各級施加了局部負(fù)反饋，降低了大環(huán)負(fù)反饋深度，提高了穩(wěn)定性，因此實際是一個改進(jìn)型的分立元件OCL低功放電路。這一電路存在的缺點是電路的對稱性較差，使瞬態(tài) 1響應(yīng)和放大器線性變差。為提高電路的對

4、稱性，可采用DC低功放設(shè)計。DC低功放是一種全直流化的OCL電路，可把輸入差放電路改成互補(bǔ)平衡差放電路。對于這兩種方案均可達(dá)到實驗?zāi)康囊?但對于實際操作性和簡易復(fù)雜度,以及成本高低選擇方案一更優(yōu)越一些。本次實驗將采用雙極射極電路和甲乙類放大器對管組成的低功放電路。因第一種方案原理同前兩種，下面將重點介紹第一種：根據(jù)本課題要求，所設(shè)計的低功率放大器應(yīng)由以下幾部分組成：直流穩(wěn)壓電源、前置放大及功率放大。以下逐一加以設(shè)計及論證。1)電源部分本設(shè)計的電源通過變壓器變?yōu)?4 V交流電，經(jīng)整流濾波得到±31 V的直流電；供應(yīng)前置放大電路和功率放大器使用。2)信號放大部分前置放大電路采用低噪聲雙

5、運放，分別以相同放大的方式，作為左右通道的信號放大。功率放大電路由三部分組成：輸入級、推動級和輸出級。輸入級由有兩個三極管組成差分放大電路，推動級由一個三極管組成，輸出級由兩個三極管對稱構(gòu)成。兩輸出管分別由正、負(fù)兩組電源供電，揚聲器直接接在兩輸出管的輸出端與地之間，同時應(yīng)使本功放工作在甲乙類狀態(tài)。1.4 總體設(shè)計方案框圖及分析總體設(shè)計方案框架圖：（如下圖1-1所示）2分析：本設(shè)計采用市電供電，將市電220 V通過變壓器變成±24 V的直流電，供前置放大器與功率放大器使用。輸入信號通過前置放大電路進(jìn)行初步放大，再經(jīng)過功率放大器進(jìn)行進(jìn)一步的放大。最后通過輸出端輸出，即得到所需。 第2章

6、高保真音頻放大器各單元電路設(shè)計2.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計220 V市電經(jīng)變壓器輸出一組獨立的24V交流電，大電容濾波得到±31V直流電，再加一個1F小電容濾除電源中的高頻分量。萬一輸入端短路，大電容放電會使穩(wěn)壓塊由于反電流沖擊而損壞，加全波橋式整流器可使反相電流流向輸入端起到保護(hù)作用。（如圖2-1所示）3圖2-12.2 前置放大級設(shè)計前端放大功能是完成小信號的電壓放大任務(wù)、提高信噪比。失真度和噪聲對系其統(tǒng)的影響最大，是應(yīng)該優(yōu)先考慮的指標(biāo)。我采用兩級共射放大電路（如圖2-2所示）。信號4放大倍數(shù)1+Rf/R0,其中Rf為反饋電阻，在其上并聯(lián)一個小電容抑制自激震蕩，R0為負(fù)反饋對地電阻。為

7、了更好的實現(xiàn)對信號的放大，我將放大倍數(shù)定為30 dB左右，取Rf = 76 k,R0 = 2.5 k，Avf = 1+76/2.5 = 31.4 dB。2.3 功率放大器設(shè)計甲乙類雙電源互補(bǔ)對稱電路由兩個二極管組成，如圖所示。因此消除了基極回路電流變化對輸出的影響。圖示的電路是克服交越失真的一種辦法，由圖可見，T3組成了前置放大級，T1和T2組成互補(bǔ)輸出級。靜態(tài)時，在D1和D2上產(chǎn)生的壓降為T1，T3提供了一個適當(dāng)?shù)钠珘?，使之處于微?dǎo)通狀態(tài)。由于電路工作在甲乙類，即使輸入很小，也可以進(jìn)行線性地放大。因此這種激勵方法增益高，失真小，使輸出獲足夠的激勵，故輸出功率大，效率高。5第3章 高保真音頻放

8、大器整體電路設(shè)計3.1 整體電路圖及工作原理220V市電經(jīng)變壓器、橋式整流、濾波以及運放，用此電源來給前置放大電路及功率放大器提供能量。普通信號經(jīng)由輸入端輸入到前置放大電路，電容濾除信號中的直流量，流入雙極射極電路進(jìn)行放大。放大信號可經(jīng)電阻、電容進(jìn)行負(fù)反饋，通過測試后從輸出端輸出，形成初步放大信號。初步放大信號流入由單電源供電的雙極射極偏置電路中，功放的輸出端與揚聲器直接耦合，實現(xiàn)了全頻帶放大。在揚聲器的兩端并聯(lián)RL與C3串聯(lián)的消振網(wǎng)絡(luò)，能改善揚聲器的高頻特性。考慮到如果電路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致輸出端靜態(tài)不為0 V。由于揚聲器的直流電阻很小，這樣會有很大的直流電流流過揚聲器和輸出管，會使它們燒壞。在

9、加入保險絲之后，如出現(xiàn)這種現(xiàn)象，保險絲熔斷，保護(hù)了揚聲器和輸出管。3.2 電路參數(shù)計算1集成運放采用±24V,則輸入Vim=5mV,可滿足第二級輸出幅度Vom=2.5V左右的要求. 6對第一級Q1,保證輸出不失真。既要求Vim=700mV，Volm=10V。所以，Av1= Volm/Vim=10/0.7=14.3取Av1=14，當(dāng)輸入信號最小Vim=5mV，放最大位置Volm為Volm=Av1*Vim=14*5=70mV第二級要求輸出Vom2.5V為在輸入信號最小為70V,其增益Av2=Vom/Vo1m=35.72功率放大為甲乙類雙電源互補(bǔ)對稱電路。因此供電電壓值可根據(jù)輸出功率來進(jìn)行

10、計算。題目中要求在RL負(fù)載上輸出功率Por10W，所以可計算出負(fù)載上輸出電壓峰值：Vom=2Rl*Por=11.64V則供電電壓Vcc=12v擬采用Vcc=±12V雙電源供電。3.3 低功放輸入，輸出電阻測量1)輸入電阻的測量。方法：將低頻信號發(fā)生器對功放輸入的正弦信號，并在輸入端串連一電阻R.用毫伏表測出Vs和Vi可得Ri=Vi*Rs/(Vs-Vi)若測得Vs=100Mv,Vi=51.7Mv,且Rs=20 K可計算得Ri=16.68 K2)輸出電阻的測量。方法：將低頻信號發(fā)生器對功放輸入f=1kH的正弦信號,然后測出空載和有載時的輸出電壓Vo1,Vo2,則輸出電阻為Ro=(Voi-

11、Vo2)*Rl/Vo2若測得Vo1=3v,Vo2=2.98v,且Rl=8可計算得Ro=0.0541. 輸出功率的測量。1) 最大輸出功率Pomax的測量.方法：輸入f=1kH的正弦信號，在輸出波形系數(shù)r3的情況下，測出輸出負(fù)載RL=8最大電壓幅度Vomax，則最大輸出功率為Pomax=Vomax*Vomax/RL測得Vomax=13,5V,RL=8可計算得Pomax=22.78W72) 效率測量方法：在不失真輸出功率情況下，測出流進(jìn)±12V電源的電流Icc,計算電源供給功率Pdm=Icc*2Vcc.則效率為=Pomax/Pdm調(diào)整電路或輸入信號電壓，使不失真輸出功率Por=10W,測

12、出電源電流Ioc,則Pd=2*Vcc*Ioc,效率為=Por/Pdm若Pomax=22.78W時測得Icc=1.25A,則=60.7.Por=10W時,測得Ioc=0.55A,則=60.63)失真系數(shù)的測量方法：在額定輸出功率下直接用失真度測量儀測量。3.4 整體電路性能分析此功放不僅能放大普通信號，還能放大一些極其微弱的信號。經(jīng)過計算此功放的輸出最大功率為20W，失真系數(shù)r0.1，基本符合設(shè)計要求。第4章 設(shè)計總結(jié)在完成這個設(shè)計之后，從中學(xué)到了不少?；緛碚f熟悉軟件的操作環(huán)境，了解設(shè)計方法和步驟，更加深刻理解基本概念。但是等到自己設(shè)計的時候，我覺得就應(yīng)該拋開例子，完全按照自己的思路獨立進(jìn)行，

13、這樣可能會在設(shè)計中碰到更多的問題，但是這樣也能讓我學(xué)到更多，而且在解決遇到的問題時會更加引發(fā)自己的思考，但可能會有新意產(chǎn)生，也就是自己的東西了。這樣才能發(fā)揮個人潛力，這也是以后需要改進(jìn)的地方。這一點我想在任何一門課程的學(xué)習(xí)，在今后任何一行工作都是很重要的。在這這個設(shè)計過程中，當(dāng)然不免會碰到很多困難。但調(diào)整思路，靈活運用頭腦，把所學(xué)的知識靈活的應(yīng)用，也許會減輕很多負(fù)擔(dān)。這也暴露了我很多缺點，所學(xué)知識不牢，很膚淺。我也會在以后的學(xué)習(xí)和工作中做的更好.這是第一次課設(shè),所以會有很多不完善的地方,也希望老師給以指正,在以后的課設(shè)我會努力做的更好.為以后的專業(yè)課打下堅實的基礎(chǔ)，謝謝老師辛苦指導(dǎo)！8參考文獻(xiàn)1 電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）（模擬部分）·康華光主編·北京：高等教育出版社 2 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計·章忠全主編·北京：中國電力出版社