OCL功率放大器的设计_课件解析

此外，在功率放大电路中，为了输出较大的信 号功率，器件要承受较大的动态电流，这也会增加 功率管损坏的概率。
所以，功率管的损坏与保护问题是产品设计中 不容忽视环节。
❖ OCL是英文Output Capacitor Less 的缩写，意为无输出 电容。
❖ OCL功率放大器是一种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。
但为了培养学生的设计能力，本课题要求采用分立元件 电路进行设计。
二、产品指标及设计要求
1、设计指标
①采用分“立元件+集成电路”设计
②额定输出功率 P0 10W ③负载阻抗 RL 8
④失真度 3%
⑤设计放大器所需的直流稳压电源 12V
2、设计、制作过程
分析设计要求，明确性能指标； 查阅相关资料、分析对比方案。
⑥印刷电路板制作：
根据最后确定的各单元电路，绘制出总的印刷电路图， 制作印刷电路板（PCB板）。
制作要求：
a、业余制作手绘电路图，或用Protel绘制；
b、根据电路原理图中所用的元件形状和印刷板面积的大小 合理安排元件的密度和各元件的位置。
确定元件位置应按照先大后小、先整体后局部的原则进 行，使电路中相邻元件就近放置，排列整齐均匀。
当元件焊错后需要拆器件时要特别注意焊板上的铜片， 一旦铜片脱落，就会在电路的连接上造成困难。
⑧检查、调试各电路板
⑨通电测试性能参数
⑩撰写设计报告
3、设计思路
1、功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率， 当RL一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非 线性失真尽可能小，且效率尽可能高。
2、由于OCL电路采用直接耦合方式，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，性能良好的OCL功率放大器应由输入级， 推动级和输出机等部分组成，如下图所示。
2.曝光
(曝光机60～180秒；太阳光5-10分钟；日光灯8-10分钟)
3.显像 （专用显像剂） 4.蚀刻 （三氯化铁） 5.钻孔 （小电钻）
❖热转印法制板基本流程：
1、用protel或PowerPCB直接画PCB图（不会PROTEL、PowerPCB的，也可 以用Windows的画笔程序），以备打印。画出您所需要的印刷电路板图
但是，在不同场合下，对非线性失真的要求不同。 例如，
在测量系统和电声设备中，这个问题显得很重要， 而在其它工业系统中，则以输出功率为主要目的，对 非线性失真的要求就降为次要问题了。
第四：功率器件的散热要尽可能好
在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率， 器件要承受较高的电源电压。
其次，为了充分利用允许的管耗而使管子输出 足够大的功率，放大器器件的散热就成为设备能否 安全可靠工作的重要保证。
4、将敷铜板放入三氯化铁腐蚀液进行腐蚀;
（注意不要腐蚀过度）
5、用清洗剂清洗电路板上的黑色碳粉;
6、用打孔机在电路板打孔。
⑦焊接
焊点：圆滑光亮、无气孔、无尖角、无拖尾；大小一致； 焊料适当，使焊锡充布焊盘，不堆锡，更不能粘连，焊接时 时间不宜超过3s，防止损坏元件；焊接CMOS器件时应使 用防静电烙铁，防止将其极性击穿。
①画出电原理图； ②分析计算元器件的性能及参数； ③电路的仿真与调试； ④论证并确定合理的总体设计方案，绘制 功能结构框图。
⑤OCL功率放大器各单元具体电路设计:
a.分解总体设计方案 b.以子系统或单元电路为单元，逐个细化设计。 c.电路计算 根据设计要求，结合“方案”，对各单元电路的元器件 参数进行分析计算，确定其参数。
c、各元件之间的连接导线在拐弯处和两线相交处不能拐直 角，须用曲线过渡，也不能相互交叉和迂回太远。
有些导线实在做不到这一点时，可以考虑在印刷板的反 面印制导线，再用穿钉与正面电路连接，或在焊接元件时另 外用绝缘导线连接。
d、输入部分和输出部分距离远一些为好，以免互相干扰。
制作流程：
1.原稿制作
（喷墨【硫酸纸】、激光【硫酸纸/透明菲林】、 光绘非林）
3、OCL功放各级的作用和电路结构特征 输入级：
主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定， 同时对前级（音量控制级）送来的信号作用低失真，低 噪声放大。为此，通常都采用带恒流源的，由复合管组 成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。
推动级：
作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级 提供足够大的驱动电流，为此，可采带集电极有源负载 的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。
一、课设设计目的、任务与要求
❖设计目的：
1．掌握电子系统的一般设计方法 2．掌握模拟电路器件的应用 3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4．掌握常用元器件的识别和测试 5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法
❖设计任务
《OCL音频功率放大器》
❖设计要求
第一：输出功率要尽可能大
为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流 都有足够大的输出幅度，因此器件往往在接近极限运用状 态下工作。
第二：功率效率要尽可能高
由于输出功率大，因此直流电源消耗的功率也大， 这就存在一个效率问题。所谓效率就是负载得到的有用信 号功率和电源供给的直流功率的比值。这个比值越大，意 味着效率越高。
第三：非线性失真要尽可能小
功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地会 产生非线性失真，而且同一功放管输出功率越大，非线性 失真往往越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对 主要矛盾。
2、将图打印到热转印纸(比如:不干胶贴纸的光滑底衬纸) ;
打印出来后仔细观察，检查是否有断线的地方。
3、将打印好PCB的转印纸平铺在覆铜板上，准备转印 ; 4、将热转印纸上的碳粉通过热转印机转印到敷铜板上;
(也可用很热的电熨斗加温----约140～170℃之间，加压将转印纸上黑色塑料粉
压在覆铜板上形成高精度的抗腐层，等温度稍低后再慢慢将转印纸揭下来 )
❖ OCL电路通常采用两组电源供电，使用了正负电源，在电 压不太高的情况下，也能获得比较大的输出功率，省去了 输出端的耦合电容。使放大器低频特性得到扩展。
❖ OCL功放电路也是定压式输出电路，该电路由于性能比较 好，所以广泛地应用在高保真扩音设备中。
❖ 尽管性能优良的集功率放大器给电子电路功放级的调试 带来了极大地方便。