OCL 低频功率放大器设计报告B5
OCL低频功率放大器课程设计报告说明书

课程设计说明书题目:OCL低频功率放大器课程:低频电子线路班级:学生XX:学号:设计期限:一.设计课题阐述设计一个低频功率放大电路,要求输出级输出一定的功率以驱动负载,能够向负载提供足够信号功率。
二.设计任务和技术指标条件〔1〕输入电压幅值U in≤0.1v〔2〕负载阻抗R L=8Ω;技术指标:〔1〕采用全部或局部分立元件设计一个OCL音频功率放大器;〔2〕额定输出功率Po≥4W;〔3〕失真度γ≤3%;〔4〕工作频率20~30KHz;〔5〕可使用实验室电源。
三.对各种设计方案的论证和电路工作原理的介绍功率放大器的作用是给负载R L提供一定的输出功率,当负载一定时,希望输出功率尽可能大,输出信号的失真尽可能小,且效率尽可能高。
OCL电路采用直接耦合方式,一般可以由两局部组成:1、前置放大器〔即驱动级〕用于实现对小信号的放大,以及为输出级提供足够大的驱动电流,可采用带集电极有源负载的共射放大电路或集成运放作为前置级。
2、功率放大器也即输出级用于对输入信号实现功率的放大,给负载足够大的输出信号功率。
可采用由复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路。
其原理框图如图2-2所示。
OCL功放电路的特点是输出端不需要大电容或变压器,因此易于集成,但需要双电源供电。
图2-3为集成运放作为前置级的OCL电路。
图2-2 低频功率放大器原理框图四. 各单元电路的设计和文件参数的计算;〔含各局部电路功能、输入信号、输出信号、元件参量等〕。
解:Av=Vo/Vi=sqrt(Po*RL)/Vi=1+(R3+R12)/R2假设取R1=1K,那么R3+R12=50。
现取R3=47K,R12=59K的电位器。
假设去静态工作电流Io=1mA,那么得Io=(Vcc-Vd)/(R4+R13)=(12-0.7)/R4 (设RP2=0)那么R4=11.3K,取标称值11K。
其他元件参数的取值如下图。
五.电路原理图和接线图,并列出元件名细表元器件清单:2个10uF电容1K、2个47K、2个11K、2个22、2个240、2个1、1个8欧姆的电阻1个uA741CD集成运放直流稳压电源1K、50K的电位器2个IN4001二极管3个2N3055A三极管1个2N1132A三极管六.Multisim10绘图及电路仿真分析,给出仿真结果,如波形、幅频特性曲线等。
低频功率放大器实验报告(共)doc(一)

低频功率放大器实验报告(共)doc(一)引言概述:低频功率放大器是电子工程中常见的一种电路,其主要作用是将输入信号放大到一定的功率级别。
本实验报告将对低频功率放大器进行研究和实验,并整理出以下五个大点进行阐述。
正文:一、低频功率放大器的基本原理1.低频功率放大器的定义和作用2.低频功率放大器与其他功率放大器的区别3.低频功率放大器的工作原理简介4.低频功率放大器的常见电路结构5.低频功率放大器的特点和应用领域二、低频功率放大器的电路设计1.电路设计的基本流程2.选择合适的放大器电路拓扑3.硬件设计考虑因素4.电路参数的优化方法5.仿真软件在低频功率放大器设计中的应用三、低频功率放大器的实验步骤1.实验所需器材和元件的准备2.组装电路板的步骤3.连接电路的方法和注意事项4.实验中所需仪器的使用方法5.实验步骤的具体操作和测量方法四、低频功率放大器实验结果与数据分析1.实验中所得的电流、电压等数据记录2.不同输入信号下的输出功率测量3.实验结果与设计参数之间的对比分析4.实验中可能存在的误差和改进措施5.实验结果对低频功率放大器设计的指导意义五、低频功率放大器的改进与展望1.现有低频功率放大器的局限和不足2.针对不足之处的改进方向和方法3.新型低频功率放大器的发展趋势4.低频功率放大器在未来的应用前景5.对本实验的总结和建议总结:通过本实验,我们对低频功率放大器的基本原理、电路设计、实验步骤和结果进行了详细的研究和分析。
通过对实验数据和理论参数的对比分析,我们得出了一些改进和优化低频功率放大器的方法和方向。
未来随着科技的发展,低频功率放大器在各个领域将有更广阔的应用前景。
本实验的过程使我们对低频功率放大器有了更深刻的理解,也为以后的研究和应用提供了有益的参考。
OCL功率放大器报告

1 绪论功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能地小,效率尽可能高。
音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。
音频频率范围约为20 Hz~20 kHz,因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。
本设计中要求设计一个实用的音频功率放大器。
在输入正弦波幅度=200mV,负载电阻等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥2W,功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz,在最大输出功率下非线性失真系数r≤3%。
驱动级应用运算放大器μA741来驱动互补输出级功放电路,功率输出级由双电源供电的OCL互补对称功放电路构成。
为了克服交越失真,由二极管和电阻构成输出级的偏置电路,以使输出级工作于甲乙类状态。
为了稳定工作状态和功率增益并减小失真,电路中引入电压串联负反馈。
本课程设计是一个OCL功率放大器,该放大器采用复合管无输出耦合电容,并采用正负两组双电源供电。
综合了模拟电路中的许多理论知识,巩固了用运放和三级管组成电路的应用,负反馈放大电路基本运算电路的性能与作用。
本设计报告首先对音频功率放大器进行了简单的介绍,选择放大电路的设计方案。
选择好合理的方案后对电路的基本构成进行了分析,设计出电路图并且分析该电路,按照课程设计任务书对参数进行分析计算使电路的参数满足设计要求。
并且通过ORCAD软件设计出电路图,并对所设计电路工作原理进行分析。
利用ORCAD软件对所设计的电路进行模拟与仿真分析分别对静态工作点,瞬态波形分析,频率分析等,对ORCAD进行了一定的简介。
然后利用PROTEL软件绘制该电路的PCB印制电路板图,并且对PROTEEL软件进行了一定的简介。
最后对电路在面包板上进行连接和到实验室进行调试。
写出相关总结和心得体会。
2 音频功率放大器2.1 音频功放的性能指标音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率,要求输出功率尽可能大,效率尽可能高。
OCL功率放大器的设计分析报告

OCL功率放大器的设计报告————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:课程设计报告题目:由集成运放和晶体管组成的OCL 功率放大器的设计学生姓名:郭二珍学生学号: 1008220107 系别:电气学院专业:自动化届别: 2015年指导教师:廖晓纬电气信息工程学院制2014年3月OCL功率放大器的设计学生:郭二珍指导老师:廖晓纬电气学院10级自动化1、绪论功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载R L(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望输出的功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能地小,效率尽可能高。
OCL是英文Output Capacitor Less的缩写,意为无输出电容的功率放大器。
采用了两组电源供电,使用了正负电源。
在输入电压不太高的情况下,也能获得较大的输出频率。
省去了输出端的耦合电容,使放大器的频率特性得到扩展。
OCL 功率放大器是一种直接耦合的功率放大器,它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。
性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。
集成功率放大电路还具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点,因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中也得到了广泛的应用。
功率放大器可分为三种工作状态:(1)甲类工作状态Q点在交流负载的中点,输出的是一种没有削波失真的完整信号,但效率较低。
(2)乙类工作状态Q点在交流负载线和IB=0输出特性曲线的交界处,放大器只有半波输出,存在严重的失真。
(3)甲乙类工作状态Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处,克服了乙类互补电路产生交越失真,提高了效率。
因此,本设计可采用甲乙类互补电路。
2、内容摘要本设计中要求设计一个由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器。
在输入正弦波幅度Ui等于200mV,负载电阻R L等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥2W,功率放大器的频带宽度BW≥80Hz~10KHZ功率放大电路实质上是能量转换电路,它主要要求输出功率尽可能大,效率尽可能的高,非线性失真尽可能要小,功率器件的散热较好。
分立元件构成的OCL低频功率放大器

电子工程学院课外学分设计报告题目:分立元件构成的OCL低频功率放大器姓名:田晓军学号:20911040243 专业:电子工程实验室:开放实验室班级:B0932设计时间:2011年9月1日——2012年1月1日评定成绩:审阅教师:一.设计方案二.基本原理Q1、Q2形成差分放大电路,用以提高输入低频信号的一级放大,在此级放大电路中引入了由R10、C3、R7组成的直流负反馈,提高真个电路的直流稳定性。
差分输入级直接采用2.2k 电阻做负载,R2(12k)和Rw2(2.2k)做射级共模电组;采用Rw1调整偏置电压形成电压偏置。
此级放大放大倍数并不是很大。
在第二级放大中分别由Q4、Q6复合成NPN型,Q5、Q7复合成PNP型,组成互补复合管推挽输出电路,形成全互补推挽输出,从而提高线性放大及降低波形失真。
此级推挽输出电路工作在甲乙类工作状态,这既保证了线性不失真放大,又可使效率达到指标,为保证甲乙类工作的温度稳定性,电路中增加了D2、D3、D4温度补偿和串在功率射极的反馈电阻R11——R14。
R14串在大功率管Q6、Q7的发射极,为减小功耗,这两支电阻应小于0.5Ω。
Q3在电路中起到为第二级复合管推挽放大提供偏置的作用,第二级复合管推挽放大电路放大倍数很大,是实现终极放大一级。
三.电路图4.元件清单名称规格数量名称规格数量电阻27K 2 三极管 9018 5 电阻12K 1 三极管 8550 2 电阻 4.7K 1 二极管 1N4148 4 电阻 2.2K 2 二极管 1N716 1 电阻1K 2 电位器 10k 1 电阻180 1 电位器 2.2k 1 电阻100 3 电位器 1k 1 电阻10 2 电容 2.2uF 1 电阻 1 2 电容 0.22uF 1 电阻10K 2 电容 10pF 2 插针2个万用板 1。
低频功率放大器课程设计报告

《电路与模拟电子技术》课程设计报告低频功率放大器一、摘要低频功率放大器的主要应用是对音频信号进行功率放大,本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。
整个电路主要分为稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路共 4 部分。
稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。
前置放大器主要是实现电压的放大。
功率放大器实现电流、电压的放大。
波形变换电路是将正弦信号变换成规定要求的方波信号。
设计的电路结构简洁、实用,充分利用到了集成功放的优良性能。
实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路。
二、关键字前置放大级电路功率放大稳压电源电路波转换电路三、总体设计方案论证及选择根据课设要求, 我们所设计的低频功率放大器应由以下几个部分组成:稳压电路、前置放大、功率放大以及波形变换电路。
下面对每个单元电路分别进行论证:前置放大级:设计要求前置放大输入交流接到地时,RL=8 的电阻负载上的交流噪声功率低于10mw因此要选用低噪音运放。
本装置选用的优质低噪音运放NE5532AI。
设计要求输入电压幅度为5~700mV时,输出都能以P o≥10W满功率不失真输出,信号需放大几千倍,有考虑到运放的放大倍数与通频带的关系,故采用两级放大,增益调节可用电位器手动调节,也可用自动增益控制,但考虑到题目中的“使用”俩字(例如输入信号不是正弦信号,而是大动态音乐信号),本装置采用手动增益调节。
功率放大级:根据设计题目要求,在供原则的功率放大可由分立元件组成,也可由集成电路完成。
由分立元件组成的功放,如果电路选择好,参数恰当,元件性能优越,且制作和调试的号,则性能很可能高过较好的集成功效。
许多优质功放是分立功放。
但其中有一个元件出现问题或是搭配不当,则性能很可能低于一般集成功放,为了不至于因过载,过流,过热等损坏还得加复杂的保护电路。
OCL功率放大器电路设计报告

物理与机电工程学院课程设计报告课程名称:电子线路课程设计系部:物理与机电工程学院专业班级:12级电子信息工程2班学生姓名:**指导教师:温发林、傅智河完成时间:2014.10.13-2014.10.17报告成绩:OCL 功率放大器一、设计任务与要求1、输入信号为vi=10mV , 频率f =200HZ~10KHz2、额定输出功率Po ≥2W ;3、负载阻抗RL=8Ω;4、电压增益≥20dB ;5、功率放大电路部分使用分立元件设计;二、方案设计与论证方案一:初步放大信号流入由Q2、Q3组成的差分放大电路,作为电路的输入级,放大电压,Q4、D1作为电路的推动级,稳定放大电压(输入级和推动级构成前置放大电路)。
再将放大电压输入ocl 功率放大电路,起功率放大。
方案一的电路图前置放 大电路ocl 功率放大电路初步放大输出输入信号方案二:输入信号经差分放大电路起电压初步放大,再经负反馈运算放大电路的作用起电压的放大,信号最后流经ocl 功率放大电路,实现功率放大,给负载L R 提供一定的输出功率。
通过论证分析,方案二原理较为简单,电路复杂程度低于方案一,简单易行,产生的信号符合题目要求,波形失真度小,在实际制作过程中不容易出现错误,即使电路出现故障也容易检查,所以选择方案二。
三、单元电路的设计与参数计算电路总设计图由于OCL 电路采用直接耦合方式(前后级之间静态工作点互相影响,存在零点漂移),为了保证工作稳定,必须采用有效措施抑制零点漂移,为了获得足够差分放 大电路负反馈运算放大电路输入 信号抑制零点漂移、噪声、以及抗干扰作用,起初步电压放大电压放大Ocl 功率放大电路消除输出的交越失真,起功率放大作用输出大的输出功率驱动负载工作,故需要有足够高的电压放大倍数。
因此,将OCL 功率放大器应分为三个部分:输入级,推动级和输出级。
1.初步电压放大(输入):恒流源差分放大电路由于单电源差分放大电路放大交流信号时,集电极电流Icq会有微小变换,产生温漂,且这种电路只能放大上半周的信号,波形严重失真(如左下图)。
实验报告 设计一台OCL音频功率放大器

实验报告系班组实验日期年月日姓名学号指导老师课程设计: 设计一台OCL音频功率放大器一﹑实验目的1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与调试能力。
2.学会OCL音频功率放大器的设计方法和性能指标测试方法。
3.培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
二、实验仪器4.7KΩ,47KΩ,4.3KΩ,6.8 KΩ,10 KΩ,22Ω,220Ω,0.5Ω,8Ω电阻;0.01uF,10uF,200uF的电容;D772,B882,TIP41C三极管;二极管;TL082芯片;可变1 KΩ电阻;电烙铁;锡;若干导线;剪刀三、实验原理P O = 6W(一)选择电路形式(二)、各级电压增益分配整机电压增益: iO um U U A = 由 LO O R U P 2= 有 9.68*6===L O O R P U V 691.09.6===i O um U U A 输入级、中间级、输出级增益分别为:321,,u u u A A A 有:321**u u u um A A A A = 输入级为射随器,A U1 = 1 ,取中间级增益都为8、输出级增益为9,稍有富裕。
(三)、确定电源电压通常取最大输出功率P om 比P o 大一些W P P O O m 96*5.1)2~5.1(===最大输出电压可由P om 来计算(峰值)128*9*22===L om om R P U V p考虑到晶体管饱和压降及发射极限流电阻上的压降,电源电压V cc 要大于U om ,一般为: ===128.011Om CC U V η15 V 取V CC =15 V (四)、功率输出级计算1、选择大功率管最大反压:3015*22==≈CC CEM V U V每管最大电流:85.1815==≈L CC CM R V I A 取I CM >=2.5 A 每管最大集电极功耗:8.19*2.02.0==≈O m CM P P W 取P CM >=2.5W 注意二个功放管参数对称、β接近。
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目录1设计的目的及任务 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的任务 (1)1.3 课程设计的要求及技术指标 (1)2 OCL低频信号放大器的总方案及原理框图 (1)2.1 系统概述 (1)2.2方案选择及原理框图 (3)3 各部分电路设计 (6)3.1各个单元电路的设计 (6)3.2电路的参数选择及计算 (10)3.3 总电路图 (17)4 电路仿真 (17)4.1 输入与输出波形对比 (18)4.2 输入与输出功率对比 (18)5 PCB版电路制作 (19)5.1 绘制原理图并到处网络表文件 (19)5.2 设置PCB的尺寸 (19)5.3 导入网络表 (20)5.4布局元件 (21)5.5自动布线 (21)6实验总结 (23)7仪器仪表明细清单 (25)8 参考文献 (26)1.课程设计的目的和设计的任务1.1 设计目的通过功率放大器的设计调试及,安装和仿真,要求学会:1)进一步加深理解功率放大电路的工作原理及功率放大电路的作用。
2)掌握功率放大电路的设计方法,合理选择功率放大电路中的各个器件。
3)掌握功率放大电路的调试及主要技术指标的测试方法。
1.2设计任务OCL低频功率放大器的设计1.3课程设计的要求及技术指标1.设计、组装、调试OCL低频功率放大器;2.技术参数:输入电压幅值Uim<0.1V,负载电阻RL=8欧姆输出功率>4W,输出电阻>40K,工作频率20HZ—20KHZ。
3.设计要求:1)根据设计指标要求进行预设计,确定电路形式,估算元件参数并选择元器件。
2)进行指标核算,根据设计的电路利用理论公式,核算有关指标能否达到设计要求。
3)画出设计的原理电路图,做出电路的仿真。
提交课程设计报告一份,A3图纸一张,完成相应的答辩。
2.OCL低频信号放大气的总方案及原理框图2.1系统概述功率放大器是以向负载输出一定功率为主要目的的放大电路。
所谓功率放大,只是把直流供电电源的能量转换为放大器输出的能量。
按工作方式,功率放大器分为甲类、乙类、丙类、丁类和甲乙类;按输出方式,功率放大器分为有变压器输出,无变压器输出(OCL)、无电容输出(OCL)、无变压器平衡输出(BTL)等。
多级放大电路有四种常见的耦合方式:直接耦合类、阻容耦合类、变压器耦合类和光电耦合类。
直接耦合的特点:(1)可以放大交流和缓慢变化的直流信号(2)便于集成(3)各级工作点相互影响设置工作点困难(4)存在零点漂移阻容耦合的特点:(1)只能放大交流不能放大缓慢变化的信号(2)不便于集成(3)静态工作点相互独立,易于设置(4)不存在零点漂移变压器耦合特点:(1)只能放大交流不能放大缓慢变化的信号(2)不易于集成(3)静态工作点独立(4)能实现阻抗匹配光电耦合特点:(1)输入回路与输出回路电气上隔离,抗干扰能力强(2)具有较强的放大能力功率放大器可能由以下几个部分组成:输入级要求输入级具有尽可能高的共模抑制比和高输入阻抗,所以输入级通常采用带有射级恒流源、温度漂移小、内部参数匹配性能好和易于补偿的差动放大电路。
输入级电路的主要作用是在尽可能小的温度漂移和输入电源下,得到尽可能大的输入电阻和输入电压的变化范围,它是抑制温度漂移的关键一级,对于整个电路指标的优劣起着关键的作用,多采用差分放大电路。
推动级推动级的任务是把微弱的信号加以放大,用以推动功放输出级它工作在小信号状态下,要有最够高的电压增益,实现电平移位,并且有从双端输入到单端输出的转换功能,所以一般采用共射级放大电路。
功率放大电级功率放大电路用以输出足够大的输出功率。
功率的定义是电压和电流的乘积。
故一个足够大的功率放大电路,不仅要有足够大的输出电流幅度,还要有足够大的输出电压幅度。
偏执电路其主要作用是为各级电路供给稳定的、合适的偏置电流,决定各级电路的Q点,使功放尽可能少受温度和电源电压变动的影响。
当然在这里,偏置电路就可以认为是供电电路。
辅助电路保护电路主要是为了保护电路能在适当的条件下安全的工作。
比如电路的过流保护,以及过热保护和过压保护等,这类电路在整个电路的正常工作中有重要的作用,它体现了设计者设计电路的周密性,完整性。
2.2方案选择及原理框图甲类功率放大电路,支流输出电阻小,带负载能力强,但有用功效率比较低,一般用于信号源的推动放大。
乙类功率放大电路,虽然管耗损少有利于提高效率,但存在严重的波形失真,输出信号的半个波形被消耗掉了,一般使用时是用互补的两个管子交替工作输出,加装一定的偏置电路后可以克服管子的交越失真,使之完整的输出放大信号。
最常用的是甲乙类工作电路,他结合了甲类功放电路和乙类功放电路的优点,使之更好的放大信号。
当然还有丙类和丁类工作状态的电路,这里不做介绍。
本次课程设计使用的就是这种改进的OCL电路。
(1)OTL电路无输出变压器的功率放大电路,用一个大容量电容取代了变压器。
采用单电源供电,T1和T2管为共射级的接法,。
当Ui > 0时,T2管截止;当Ui < 0时,T2管导通,T1管截止。
OTL电路工作在乙类放大状态,不加辅助电路会出现交越失真,使放大的效果变差。
三极管的承受的电压较低,不易集成。
当增大到一定程度时,由于两个极板的面积很大,且卷制而成,但结电容不再是纯电容,这时会存在漏阻和电感效应,低频特性将不会明显改善。
静态:UBE = 0,IB = 0,IC = 0,UCE = 0。
优点:只用一个电源。
缺点:频率相应差,输出功率小,电源利用率很低,一般最好可以达到0.5左右。
电路原理图如下:(2)OCL放大电路它采用双电源供电,T1和T2均构成共射级的接法,无输出电容。
静态工作点:两三级管均截止 UBE = 0,IB = 0,IC = 0,UCE = VCC。
当 UI > 0时,T1管导通,T2管截止,这时正电源供电;当UI > 0时,T2管导通,T2管截止,这时是负电源供电。
T1和T2管交替工作,正负电源交替供电,输出与输入之间双向跟随。
易集成,频率特性好,管子承受电压比OTL的管子要大。
优点:输出与负载直接耦合,具有频率相应宽,保真度高,动态特性好,易于集成,电源使用效率高,输出功率大等优点;缺点:使用两组电源。
电路原理图如下:本次课程设计设计的是OCL 低频功率放大电路,主要有以下几部分组成:3.各组成部分的工作原理3.1各个单元电路的设计:输入级的设计:输入级是由Q6、Q7、Q10组成带有恒流源的差分放大电路,减小了电路的零点漂移,并且引入了深度直流负反馈,进一步稳定输出A 点的静态电平。
对于交流信号,因为C2足够大,可视为短路,所以其反馈系数F=R14/(R14+R13),适当选择R14的数值,可以得到满意的电压增益。
输入级的电路如下图所示:信号源输入级 推动级 功率放大级信号输接推动级接反馈输入与输出信号对比(2)推动级的设计:采用Q5组成普通共射电路。
为了扩大输出管的范围,本级加了自举电容C4。
在信号的负半轴内,通过C4反馈,可为Q1提供足够的基极电流,保证Q1、Q4充分导通。
推动级的电路图如下图所示:前后信号对比接功率放大级信号输入(3)功率输出级的设计:功率输出级是由Q1,Q2,Q3,Q4组成的复合管准互补对称电路,可以得到较大的输出功率。
电阻R1,R2,R3,R4用来减小复合管的穿透电流,增加电路的稳定性。
偏置电路用晶体管Q9组成恒压电路,保证功率输出管有合适的电流,以克服交越失真。
功率输出级电路如下图所示:经推动级放大后的信号输入前后信号对比3.2电路中各个元器件的参数的计算:(1)确定电源电压为了保证电路安全可靠的工作,通常使电路的最大输出功率POM比额定输出功率PO要大一些。
一般取POM≈(1.5~2)Po我们这里设置PO = 6w, 所以POM就设为9W最大输出电压UOM 应根据POM来计算电源电压必须大于UOM。
因为输出电压为最大值时,Q2和Q4已接近饱和,考虑到管子的饱和压降,以及发射极电阻的降压作用,我们用下式表示电源电压和输出最大值的关系。
UOM =η*VCCVCC =(1/η)UOM=1/η*SQRT(2P0M*RL)=20V式中,η称为电源利用率,一般取η=0.6~0.8这里取η=0.7要根据管子的材料,发射极电阻值和负载RL即R16来选定η值。
如果上述因素使输出电压降低很多时,η可选低些。
(2)计算功率输出级电路:1)选择大功率晶体管Q2和Q4。
主要考虑三个参数,即晶体管c~e结承受的最大反向电压U(BR)CEO,集电极最大电流I和集电极最大功耗PCM。
①Q2和Q4承受的最大反压UCEMAX ≈2VCC=40V②管集电极电流,若忽略管压降则IC2MAX ≈VCC/(RL+R1)因为Q2和Q4的射极电阻R1 R2选得过小,复合管稳定性差,过大又会损耗较多的输出功率。
一般取R1=R2=(0.05~0.1)RL若取R1=R2=0.5Ω,R1<<RL,则IC2MAX ≈VCC/RL≈2.5A③管集电极功耗。
两管在互补工作时,单管最大集电极功耗为PC2MAX =(2/π*π)POM≈0.2POM≈1.8W考虑到功率晶体管静态电流Io,实际管耗要大一些,一般IO为20~30mA,所以单管最大管耗为PC2MAX ≈0.2POM+IOVCC所以PC2MAX ≈2.4W,IO取最大30mA。
④据功率晶体管极限参数选择Q2和Q4。
选择合适的大功率晶体管,其极限参数应满足U(BR)CEO >UCE2MAX=40VICM >IC2MAX=2.5APCM>PC2MAX=2.4W并使两管β2≈β4,参数尽量对称。
Q2、Q4选择型号为2N5686(β2=β4=135)。
大功率管还应考虑其工作环境的温度以及散热片问题为了满足电路性能要求,并便于设计计算。
2)选择互补管Q3和Q1,计算R3,R4和R5。
①确定R3,R4。
因为Q2和Q4输入电阻为Ri2=rbe2+(1+β2)R1Ri4=rbe4+(1+β4)R2大功率晶体管rbe2,rbe4一般为10左右。
又因为要求Q3射极电流大部分注入Q1基极,所以通常取R3=(5~10)Ri2同理R4=(5~10)Ri4因为两管参数对称,所以Ri=Ri2=Ri4≈120Ω,则取R3=R4=8Ri所以R3=R4=960Ω故 R3=R4≈1KΩ②计算平衡电阻R5。
因为Q3,Q1分别是NPN和PNP两种管型,电路接法又不一样,所以两管输入阻抗不相等,会使加在两管基极的输入信号不对称,为此,需加平衡电阻R5,以尽量保证两复合管输入电阻相等。
要求 R5=R3//Ri2因为R3>>Ri2,故可取R5≈Ri2=120Ω。
③选择Q3,Q1分别与Q2,Q4复合,它们承受的最大反压相同,均为2VCC,所以在计算集电极最大电流和最大管耗时,要考虑到R3,R4的分流作用和晶体管内部的损耗。