课程设计_音频功率放大器的设计
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图 3
1 kR P 1
共 源 -共 基
差放电路
放 大 器 中 应 用 更 为 广 泛 。 共 源 -共 基 差 放 电 路 3 所 示 。 3.3 互补对称放大器的失真 互补对称放大器是用不同极性的放大器件（N 型或 P 型）构成 的高保真放大器中最常用的放大器。 其结构有互补对称双管放大器和互补
IN
2
Ui
R3
VCC
R5 1 .5 k
OUT
1 .5 k T1
T2
Vb
T3
T4
1 kR P 1
图 2
共 射 -共 基 差 分 电路
这 种 放 大 器 取 两 种 放 大 器 之 长 而 避 其 短 ，不 仅 有 很 好 的 高 频 响 应 和 较 高 的 增 益 ， 而 且 使 共 射 管 有 恒 定 的 UCE。 因 T1 有 很 高 的 输 出 阻 抗 ， T3 有 很 低 的 输 入 阻 抗 ， 所 以 T3 可 将 T1 的 电 流 变 化 转 化 成 电 压 的 变 化 。 如 图 2 示 ， 这 就 为 T1 提 供 了 恒 定 的 UCE。 UCE 恒 定 ， 可 明 显 改 善
C1
R1 1k R2
T1 T2 C 2240 R 6 C 2240 11k Q1 Q2 K170 K170 R P1 1k Q3 11k R 7 J77 J77 T3 T4 A970 A970 o ut R8 1 .5 k R9 20k R 10 1 .5 k
-VCC R1 1
100k
Q4
o ut
图 4
R P3 10k
2 0 /2 W * 2
1M C4 2 .2 u R 1 3
3 9 k /1 W
R1 1k
T1 T2 C 2240 R 6 C 2240 11k Q1 Q2 K170 K170 R P1 1k
IN
R 19 R 17 6 .8 k 470 C8 0 .1 u
R 12 R 16
R 21
R 18
1
源 电 流 变 化 微 乎 其 微 。由 这 种 强 大 的 驱 动 者 来 推 动 扬 声 器 就 能 轻 而 易 举 的 获 得 高 保 真 的 重 放 效 果 。为 了 能 得 到 好 的 音 质 , 在 设 计 时 , 我 采 用 了 前 后 级 分 离 。前 置 低 放 和 末 级 功 放 完 全 分 离 , 甚 至 分 开 供 电 。 电路的方框图如图 1 所示。
2
设计要求
（ 1） 画 出 电 路 原 理 图 ； （ 2） 确 定 元 器 件 及 元 件 参 数 ； （ 3） 进 行 电 路 模 拟 仿 真 ； （ 4） SCH 文 件 生 成 与 打 印 输 出 。
3 4
编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
音频功率放大器设计
摘 要 ： 这 款 功 放 采 用 了 典 型 的 OCL 功 放 电 路 ， 为 全 互 补 对 称 式 纯 甲 类 DC 结 构 ， 功 放 的 每 一 级 放 大 均 工 作 于 甲 类 状 态 。 输 入 级 和 电 压 放 大 级 采 用 线 性 较 好 的 沃 尔 漫 电 路 ，差 分 管 及 电 流 推 动 管 分 别 为 很 出 名 的 K170、 J74 （ 可 用 K389、 J109 孪 生 对 管 对 换 ） 对 管 和 K214、 J77 中 功 率 MOS 管 ， 功 率 输 出 级 为 2SC5200 和 2SA1943 大 功 率 东 芝 管 并 联 输 出 ， 功 率 强 劲 ， 驱 动 阻 抗 2Ω 的 喇 叭 也 轻 松 自 如 ， 毫 不 费力。综合运用了我们前面所学的知识。设计完全符合要求。 关键字：沃尔漫电路 T IM 共 源 -共 基 电 路 共 射 -共 基 电 路
耗 资 ，失 真 最 小 的 放 大 器 它 有 吸 引 人 的 音 质 。甲 类 放 大 器 输 出 电 路
前置放大级电路 共 射 -共 基 电 路 恒压源电路
输入音 频信号
沃 尔 漫 电 路
推 动 级
至末级 功放
共 射 -共 基 电 路 反馈电路
图 1
前置放大电路框图
本 身 具 有 抵 消 奇 次 谐 波 失 真 ，且 甲 类 放 大 器 管 子 始 终 工 作 在 线 性 曲 线 内 ，晶 体 管 自 始 自 终 处 于 导 通 状 态 。因 此 ，不 存 在 开 关 失 真 和 交 越 失 真 等 问 题 。甲 类 放 大 器 始 终 保 持 大 电 流 的 工 作 状 态 。所 以 对 猝 发 性 声 音 瞬 间 升 降 能 迅 速 反 映 。因 而 输 出 功 率 发 生 急 剧 变 化 时 ，电
o ut +VCC
R3 1 .5 k
R4 20k
R5 1 .5 k
o ut
对称差分放大器两种。信号由不同极 性的器件分别放大后在其输出端合 成。由于它们工作在对称放大状态， 具有类似差分的特性抵消失真中的偶 次 谐 波 ，获 得 较 低 的 失 真 度 。鉴 于 此 ， 我在这里用了沃尔漫电路。形式如图 4 所示。 共 射 -共 基 电 路 有 诸 多 优 点 ， 在 信 噪比方面的表现也不逊色。
沃尔漫电路
4
4.1
功放优化设计
DC 化 无 大 环 路 负 反 馈 功 放 电 路 为消除非线性失真和抑制零飘，一般晶体管功放的输出端与输
入级之间加有大环路负反馈。 研究表明，由于功放输出端信号会因为晶体管极间电容的充电
3
过 程 而 被 延 迟 ，使 输 出 信 号 相 位 滞 后 于 输 入 信 号 。加 环 路 负 反 馈 后 产 生 TIM 失 真 。 虽 然 晶 体 管 的 极 间 电 容 很 小 ， 相 移 的 影 响 主 要 表 现在高频段。但对波形前沿很陡的音频信号仍然产生明显的影响。 要 避 免 TIM 失 真 ， 减 少 电 路 相 移 量 的 方 法 为 治 本 之 策 。 在功放电路中，输出级晶体管的极间电容最大，可达几百皮法 上 千 皮 法 。若 使 反 馈 环 路 避 开 输 出 级 ，反 馈 信 号 的 相 移 将 会 明 显 减 少 。 T I M 失 真 也 可 明 显 改 善 。于 是 设 计 时 可 将 反 馈 信 号 的 提 取 点 移 至 电 压 驱 动 级 的 输 出 端 ，使 输 出 级 不 介 入 环 路 负 反 馈（ 即 所 谓 无 大 环路负反馈） 。这样就缩短了反馈路经。使反馈信号的相移量尽可 能小，同时又保留了负反馈给电路带来的好处。输出级介入反馈， 还 可 以 防 止 感 性 负 载（ 即 扬 声 器 ）反 向 感 应 电 动 势 带 入 输 入 级 ，引 起交叉调制失真。
可 以 认 为 Cm 是 影 响 放 大 器 高 频 响 应 的 主 要 因 素 。 而 耦 合 电 容 的 容 抗主要影响放大器低频频响。这些因素与电路组态有关。 3.2 共 射 -共 基 差 分 的 频 响 3.2.1 共 射 -共 基 电 路 通 过 学 习 我 们 知 道 共 基 放 大 器 由 于 基 极 交 流 接 地 ，集 电 极 电 容 Ccb 的 反 馈 条 件 被 破 坏 ， Ccb 转 化 为 CO （共基接地时晶体管的输出电容） 。 其影 响 比 Cm 自 然 小 得 多 ， 而集电极与发射极 之间的寄生电容基电路有很好的高频响 应。在音频放大电路中，共一般极小， 管子内部反馈的影响也小得多。所以共 基电路不单独作用，而是与共射或场效 应 管 共 源 放 大 器 直 接 耦 合 组 成 共 射 -共 基 或 共 源 -共 基 放 大 器 。 共 射 -共 基 差 分 电路如图 2 所示。
OUT
R 20 470 Q6 J77
T8 7 .5 v D2 R 15 300 T9 D667 68p C9
R 10 1 .5 k
C6 0 .1 u
图 5
前置低放电路图
的 作 用 。 R2 作 为 输 入 电 阻 .Q1、 T1， Q2、 T2， Q3、 T3 和 Q4、 T4 构 成 共 射 － 共 基 电 路（ 也 称 沃 尔 漫 电 路 ）这 种 电 路 最 显 著 的 特 点 是 具 有 失 真 低 、 频 响 宽 、 增 益 高 、 线 性 好 。 R4 、 R6 、 RP1 、 R7 、 R9 构 成 分 压 电 路 给 T1、 T2、 T3、 T4 的 基 极 提 供
1
引言
在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、
欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。 所 以 ，就 高 保 真 度 功 放 而 言 ，应 该 达 到 电 气 指 标 与 实 际 听 音 指 标 的 平衡与统一。
2
设计思路
甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最
3
电路组态与频响的关系
经 过 一 期 的 学 习 ，我 们 学 了 各 种 放 大 电 路 及 其 组 合 形 式 。由 于
所 选 器 件 和 组 合 形 式 的 不 同 ，不 可 避 免 地 要 造 成 诸 如 输 入 阻 抗 、频 响 、失 真 、信 噪 比 等 方 面 性 能 的 指 标 差 异 ，并 且 最 终 以 音 质 方 面 的 差异体现出来。 3.1 组态与频响的关系 选 择 电 路 时 ，我 们 希 望 其 频 响 应 尽 量 平 坦 宽 阔 ，在 整 个 音 频 范 围 内 平 衡 度 好 。电 路 的 转 换 速 率 和 失 真 也 相 对 低 。通 过 第 五 章 的 学 习 ， 我 们 了 解 到 晶 体 管 Cbe、 Ccb 和 Co 的 反 馈 或 分 流 效 应 ， 造 成 输 入 、 输 出 信 号 中 的 高 频 分 量 减 少 ， 其 中 以 Ccb 的 影 响 最 大 。 高 频 信 号经该电容反馈主生的“密勒效应” ，相当于在放大器输出端并接 了 一 个 容 量 等 于 Cm(密 勒 电 容 )的 电 容 。 Cm 和 Ccb 的 关 系 是 ： Cm=(1+Kv)Ccb （ 1）
4
12V 基 极 偏 压 。 这
样 ，Q 1 ～ Q 4 四 只 结 型 场 效 应 管 的 漏 极 工 作 电 压 只 有 11 . 3 V （ 12-0.7） 左 右 ,保 证 了 结 型 场 效 应 管 安 全 可 靠 地 工 作 ,这 是 因 为 结 型 场 效 应 管 的 工 作 电 压 较 低 ,不 能 直 接 工 作 在 较 高 的 电 压 下 。 RP1(兼 作 输 出 级 输 出 中 点 电 位 的 调 节 )为 输 入 电 路 静 态 电 流 的 调 节 电 阻 ,设 计 时 输 入 级 静 态 电 流 设 定 在 1.4mA 左 右 。 这样， R3、 R8 上 产 生 2.1V 压降作为下一级电路的偏置电压。 电 压 放 大 级 同 样 是 由 T5、 T6、 T7、 T8 构 成 共 射 — 共 基 电 路 。 D1、R16、D2 为 T6、T8 的 基 极 供 基 准 工 作 电 压 。调 节 RP3 将 该 级 的 电 流 设 定 在 4.8mA 左 右 ， R36 上 电 压 降 为 1.45V。 正 负 半 周 的 信 号 经 T9 T13 共 射 放 大 电 路 后 由 其 集 电 极 进 入 T10、 T12 组 成 的 共 基 电 路 ， 并 从 两 管 的 集 电 极 输 出 ， 经 R37、 R38 缓 冲 送 入 Q5、 Q6 组 成 的 末 级 电 路 。 T 7 、 R 1 7 、 D 3 、 R P 3 构 成 恒 压 电 路 ，调 节 R P 3 可 以 改 变 Q5, Q6 两 管 栅 极 电 位 差 ， 从 而 改 变 末 级 静 态 工 作 电 流 。 C6、 C7 及 输 入 级 的 C2、 C3 为 高 频 退 耦 电 容 ， 减 少 了 电 源 的 调 频 内 阻 过 大 引 起 自 激 的 可 能 。关 于 末 级 管 Ｑ 5 、Ｑ 6 电 流 到 底 设 计 在 多 大 ， 以 前 有 人 作 过 探 讨 ， 结 论 是 静 态 电 流 大 于 80mA 后 ， 胆 味 才 更 浓 郁 。为 了 获 得 1 0 W 左 右 的 功 率 ，本 设 计 中 将 Q 5 、 Q 6 的 静 态 电 流 设 计 在 80mA 左 右 。如 果 想 得 到 更 大 一 点 的 功 率 ，我 们 可 以 改 变 末 级 功 放 的 电 源 电 压 ， 把 场 效 应 管 的 漏 极 电 流 调 到 100mA 左 右 。 这 样 ，不 仅 有 大 的 功 率 ，而 且 有 胆 机 的 味 道 。场 效 应 管 属 电 压 控 制 器 件 ，栅 极 输 入 阻 抗 高 ，静 态 电 流 调 大 时 ，会 产 生 寄 生 振 荡 ，解 决 的 办 法 是 在 Q5、 Q6 的 栅 — 漏 之 间 并 联 C10、 C9 来 消 除 。 R18、 R21 为 末 级 管 的 源 级 电 阻 ， 当 该 级 电 流 为 100mA 时 ， 其 上 的 压 降 为 2V 左右。 R 11 、 R 1 2 、 R 1 3 、 C 4 、 C 5 组 成 电 压 反 馈 网 络 ， 这 种 反 馈 的 特 点是 ：通 频 带、转 换速 率 等指 标 最优（在 该电 路 中） 。 R 11 、 R 1 3 将 整 机 的 闭 环 电 压 放 大 倍 数 定 在 10 倍 左 右 ， 这 也 是 前 级 电 路 常 规 的 放 大 倍 数 设 定 方 法 。 至 于 相 位 补 偿 电 容 C5 的 使 用 ， 有 一 个 原 则 是 能 小 则 小 ， 能 不 用 则 不 用 。 C5 的 使 用 影 响 整 机 的 转 换 速 率 ， 使 整 机 的 动 态 变 软 （ C5 在 这 里 可 以 不 用 ， 不 会 产 生 自 激 ） 。电路特点： 静 态 下 没 有 噪 音 ，噪 声 系 数 低 ，背 景 干 净 ，动 态 范 围 大 ，电 路 简 单
音频功率放大器的设计任务书
1 设计指标
（ 1 ）直 接 耦 合 的 功 率 放 大 器 ，额 定 输 出 功 率 1 0 W ，负 载 阻 抗 8 Ω ； （ 2） 具 有 频 响 宽 、 保 真 度 度 、 动 态 特 性 好 及 易 于 集 成 化 ； （ 3） 采 用 分 立 元 件 设 计 ； （ 4） 所 设 计 的 电 路 具 有 一 定 的 抗 干 扰 能 力 。
C 2240
R3
VCC
R5 1 .5 k
OUT
T1 的 β 值 线 性 度 ， 避免了上下半周放大量 不一致而导致的失真。 所 以 共 射 -共 基 电 路 是一款性能优良的放大器。 3.2.2 共 源 -共 基 电 路
1 .5 k T1
Vb
T2 C 2240
Q1 Q2 K170 K170
Ui
众 所 周 知 ，场 效 应 管 具 有 输 入 阻 抗 高 ， 动态范围大，噪声系数小且与工作电流基 本无关的特点。所以由场效应管和三极管 组 成 的 共 源 -共 基 差 放 电 路 在 现 代 高 保 真
5
综合分析
主 电 路 部 分 如 图 5 所 示 ， 音 频 信 号 经 R1 缓 冲 进 入 Q1 和 Q2 组
成 的 双 差 分 输 入 电 路 。C 1 和 R 2 对 输 入 信 号 中 的 高 频 干 扰 起 到 旁 路
C2 0 .1 u R3 1 .5 k R4 20k R5 1 .5 k C7 R P2 D1 1k
R 14 150 T5 B 647 T6 B 647 68p
C 10 Q5 K214
OUT
100k
Q3 11k R 7 J77 J77 T3 A970 R8 C3 0 .1 u 1 .5 k T4 A970 R9 20k
Q4 1k R 11
1N4148
C1 100p
Fra Baidu bibliotekR2
10k C5
T7 D669 D3 D667
1 kR P 1
共 源 -共 基
差放电路
放 大 器 中 应 用 更 为 广 泛 。 共 源 -共 基 差 放 电 路 3 所 示 。 3.3 互补对称放大器的失真 互补对称放大器是用不同极性的放大器件（N 型或 P 型）构成 的高保真放大器中最常用的放大器。 其结构有互补对称双管放大器和互补
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2
Ui
R3
VCC
R5 1 .5 k
OUT
1 .5 k T1
T2
Vb
T3
T4
1 kR P 1
图 2
共 射 -共 基 差 分 电路
这 种 放 大 器 取 两 种 放 大 器 之 长 而 避 其 短 ，不 仅 有 很 好 的 高 频 响 应 和 较 高 的 增 益 ， 而 且 使 共 射 管 有 恒 定 的 UCE。 因 T1 有 很 高 的 输 出 阻 抗 ， T3 有 很 低 的 输 入 阻 抗 ， 所 以 T3 可 将 T1 的 电 流 变 化 转 化 成 电 压 的 变 化 。 如 图 2 示 ， 这 就 为 T1 提 供 了 恒 定 的 UCE。 UCE 恒 定 ， 可 明 显 改 善
C1
R1 1k R2
T1 T2 C 2240 R 6 C 2240 11k Q1 Q2 K170 K170 R P1 1k Q3 11k R 7 J77 J77 T3 T4 A970 A970 o ut R8 1 .5 k R9 20k R 10 1 .5 k
-VCC R1 1
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Q4
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图 4
R P3 10k
2 0 /2 W * 2
1M C4 2 .2 u R 1 3
3 9 k /1 W
R1 1k
T1 T2 C 2240 R 6 C 2240 11k Q1 Q2 K170 K170 R P1 1k
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R 19 R 17 6 .8 k 470 C8 0 .1 u
R 12 R 16
R 21
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源 电 流 变 化 微 乎 其 微 。由 这 种 强 大 的 驱 动 者 来 推 动 扬 声 器 就 能 轻 而 易 举 的 获 得 高 保 真 的 重 放 效 果 。为 了 能 得 到 好 的 音 质 , 在 设 计 时 , 我 采 用 了 前 后 级 分 离 。前 置 低 放 和 末 级 功 放 完 全 分 离 , 甚 至 分 开 供 电 。 电路的方框图如图 1 所示。
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设计要求
（ 1） 画 出 电 路 原 理 图 ； （ 2） 确 定 元 器 件 及 元 件 参 数 ； （ 3） 进 行 电 路 模 拟 仿 真 ； （ 4） SCH 文 件 生 成 与 打 印 输 出 。
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编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
音频功率放大器设计
摘 要 ： 这 款 功 放 采 用 了 典 型 的 OCL 功 放 电 路 ， 为 全 互 补 对 称 式 纯 甲 类 DC 结 构 ， 功 放 的 每 一 级 放 大 均 工 作 于 甲 类 状 态 。 输 入 级 和 电 压 放 大 级 采 用 线 性 较 好 的 沃 尔 漫 电 路 ，差 分 管 及 电 流 推 动 管 分 别 为 很 出 名 的 K170、 J74 （ 可 用 K389、 J109 孪 生 对 管 对 换 ） 对 管 和 K214、 J77 中 功 率 MOS 管 ， 功 率 输 出 级 为 2SC5200 和 2SA1943 大 功 率 东 芝 管 并 联 输 出 ， 功 率 强 劲 ， 驱 动 阻 抗 2Ω 的 喇 叭 也 轻 松 自 如 ， 毫 不 费力。综合运用了我们前面所学的知识。设计完全符合要求。 关键字：沃尔漫电路 T IM 共 源 -共 基 电 路 共 射 -共 基 电 路
耗 资 ，失 真 最 小 的 放 大 器 它 有 吸 引 人 的 音 质 。甲 类 放 大 器 输 出 电 路
前置放大级电路 共 射 -共 基 电 路 恒压源电路
输入音 频信号
沃 尔 漫 电 路
推 动 级
至末级 功放
共 射 -共 基 电 路 反馈电路
图 1
前置放大电路框图
本 身 具 有 抵 消 奇 次 谐 波 失 真 ，且 甲 类 放 大 器 管 子 始 终 工 作 在 线 性 曲 线 内 ，晶 体 管 自 始 自 终 处 于 导 通 状 态 。因 此 ，不 存 在 开 关 失 真 和 交 越 失 真 等 问 题 。甲 类 放 大 器 始 终 保 持 大 电 流 的 工 作 状 态 。所 以 对 猝 发 性 声 音 瞬 间 升 降 能 迅 速 反 映 。因 而 输 出 功 率 发 生 急 剧 变 化 时 ，电
o ut +VCC
R3 1 .5 k
R4 20k
R5 1 .5 k
o ut
对称差分放大器两种。信号由不同极 性的器件分别放大后在其输出端合 成。由于它们工作在对称放大状态， 具有类似差分的特性抵消失真中的偶 次 谐 波 ，获 得 较 低 的 失 真 度 。鉴 于 此 ， 我在这里用了沃尔漫电路。形式如图 4 所示。 共 射 -共 基 电 路 有 诸 多 优 点 ， 在 信 噪比方面的表现也不逊色。
沃尔漫电路
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4.1
功放优化设计
DC 化 无 大 环 路 负 反 馈 功 放 电 路 为消除非线性失真和抑制零飘，一般晶体管功放的输出端与输
入级之间加有大环路负反馈。 研究表明，由于功放输出端信号会因为晶体管极间电容的充电
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过 程 而 被 延 迟 ，使 输 出 信 号 相 位 滞 后 于 输 入 信 号 。加 环 路 负 反 馈 后 产 生 TIM 失 真 。 虽 然 晶 体 管 的 极 间 电 容 很 小 ， 相 移 的 影 响 主 要 表 现在高频段。但对波形前沿很陡的音频信号仍然产生明显的影响。 要 避 免 TIM 失 真 ， 减 少 电 路 相 移 量 的 方 法 为 治 本 之 策 。 在功放电路中，输出级晶体管的极间电容最大，可达几百皮法 上 千 皮 法 。若 使 反 馈 环 路 避 开 输 出 级 ，反 馈 信 号 的 相 移 将 会 明 显 减 少 。 T I M 失 真 也 可 明 显 改 善 。于 是 设 计 时 可 将 反 馈 信 号 的 提 取 点 移 至 电 压 驱 动 级 的 输 出 端 ，使 输 出 级 不 介 入 环 路 负 反 馈（ 即 所 谓 无 大 环路负反馈） 。这样就缩短了反馈路经。使反馈信号的相移量尽可 能小，同时又保留了负反馈给电路带来的好处。输出级介入反馈， 还 可 以 防 止 感 性 负 载（ 即 扬 声 器 ）反 向 感 应 电 动 势 带 入 输 入 级 ，引 起交叉调制失真。
可 以 认 为 Cm 是 影 响 放 大 器 高 频 响 应 的 主 要 因 素 。 而 耦 合 电 容 的 容 抗主要影响放大器低频频响。这些因素与电路组态有关。 3.2 共 射 -共 基 差 分 的 频 响 3.2.1 共 射 -共 基 电 路 通 过 学 习 我 们 知 道 共 基 放 大 器 由 于 基 极 交 流 接 地 ，集 电 极 电 容 Ccb 的 反 馈 条 件 被 破 坏 ， Ccb 转 化 为 CO （共基接地时晶体管的输出电容） 。 其影 响 比 Cm 自 然 小 得 多 ， 而集电极与发射极 之间的寄生电容基电路有很好的高频响 应。在音频放大电路中，共一般极小， 管子内部反馈的影响也小得多。所以共 基电路不单独作用，而是与共射或场效 应 管 共 源 放 大 器 直 接 耦 合 组 成 共 射 -共 基 或 共 源 -共 基 放 大 器 。 共 射 -共 基 差 分 电路如图 2 所示。
OUT
R 20 470 Q6 J77
T8 7 .5 v D2 R 15 300 T9 D667 68p C9
R 10 1 .5 k
C6 0 .1 u
图 5
前置低放电路图
的 作 用 。 R2 作 为 输 入 电 阻 .Q1、 T1， Q2、 T2， Q3、 T3 和 Q4、 T4 构 成 共 射 － 共 基 电 路（ 也 称 沃 尔 漫 电 路 ）这 种 电 路 最 显 著 的 特 点 是 具 有 失 真 低 、 频 响 宽 、 增 益 高 、 线 性 好 。 R4 、 R6 、 RP1 、 R7 、 R9 构 成 分 压 电 路 给 T1、 T2、 T3、 T4 的 基 极 提 供
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引言
在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、
欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。 所 以 ，就 高 保 真 度 功 放 而 言 ，应 该 达 到 电 气 指 标 与 实 际 听 音 指 标 的 平衡与统一。
2
设计思路
甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最
3
电路组态与频响的关系
经 过 一 期 的 学 习 ，我 们 学 了 各 种 放 大 电 路 及 其 组 合 形 式 。由 于
所 选 器 件 和 组 合 形 式 的 不 同 ，不 可 避 免 地 要 造 成 诸 如 输 入 阻 抗 、频 响 、失 真 、信 噪 比 等 方 面 性 能 的 指 标 差 异 ，并 且 最 终 以 音 质 方 面 的 差异体现出来。 3.1 组态与频响的关系 选 择 电 路 时 ，我 们 希 望 其 频 响 应 尽 量 平 坦 宽 阔 ，在 整 个 音 频 范 围 内 平 衡 度 好 。电 路 的 转 换 速 率 和 失 真 也 相 对 低 。通 过 第 五 章 的 学 习 ， 我 们 了 解 到 晶 体 管 Cbe、 Ccb 和 Co 的 反 馈 或 分 流 效 应 ， 造 成 输 入 、 输 出 信 号 中 的 高 频 分 量 减 少 ， 其 中 以 Ccb 的 影 响 最 大 。 高 频 信 号经该电容反馈主生的“密勒效应” ，相当于在放大器输出端并接 了 一 个 容 量 等 于 Cm(密 勒 电 容 )的 电 容 。 Cm 和 Ccb 的 关 系 是 ： Cm=(1+Kv)Ccb （ 1）
4
12V 基 极 偏 压 。 这
样 ，Q 1 ～ Q 4 四 只 结 型 场 效 应 管 的 漏 极 工 作 电 压 只 有 11 . 3 V （ 12-0.7） 左 右 ,保 证 了 结 型 场 效 应 管 安 全 可 靠 地 工 作 ,这 是 因 为 结 型 场 效 应 管 的 工 作 电 压 较 低 ,不 能 直 接 工 作 在 较 高 的 电 压 下 。 RP1(兼 作 输 出 级 输 出 中 点 电 位 的 调 节 )为 输 入 电 路 静 态 电 流 的 调 节 电 阻 ,设 计 时 输 入 级 静 态 电 流 设 定 在 1.4mA 左 右 。 这样， R3、 R8 上 产 生 2.1V 压降作为下一级电路的偏置电压。 电 压 放 大 级 同 样 是 由 T5、 T6、 T7、 T8 构 成 共 射 — 共 基 电 路 。 D1、R16、D2 为 T6、T8 的 基 极 供 基 准 工 作 电 压 。调 节 RP3 将 该 级 的 电 流 设 定 在 4.8mA 左 右 ， R36 上 电 压 降 为 1.45V。 正 负 半 周 的 信 号 经 T9 T13 共 射 放 大 电 路 后 由 其 集 电 极 进 入 T10、 T12 组 成 的 共 基 电 路 ， 并 从 两 管 的 集 电 极 输 出 ， 经 R37、 R38 缓 冲 送 入 Q5、 Q6 组 成 的 末 级 电 路 。 T 7 、 R 1 7 、 D 3 、 R P 3 构 成 恒 压 电 路 ，调 节 R P 3 可 以 改 变 Q5, Q6 两 管 栅 极 电 位 差 ， 从 而 改 变 末 级 静 态 工 作 电 流 。 C6、 C7 及 输 入 级 的 C2、 C3 为 高 频 退 耦 电 容 ， 减 少 了 电 源 的 调 频 内 阻 过 大 引 起 自 激 的 可 能 。关 于 末 级 管 Ｑ 5 、Ｑ 6 电 流 到 底 设 计 在 多 大 ， 以 前 有 人 作 过 探 讨 ， 结 论 是 静 态 电 流 大 于 80mA 后 ， 胆 味 才 更 浓 郁 。为 了 获 得 1 0 W 左 右 的 功 率 ，本 设 计 中 将 Q 5 、 Q 6 的 静 态 电 流 设 计 在 80mA 左 右 。如 果 想 得 到 更 大 一 点 的 功 率 ，我 们 可 以 改 变 末 级 功 放 的 电 源 电 压 ， 把 场 效 应 管 的 漏 极 电 流 调 到 100mA 左 右 。 这 样 ，不 仅 有 大 的 功 率 ，而 且 有 胆 机 的 味 道 。场 效 应 管 属 电 压 控 制 器 件 ，栅 极 输 入 阻 抗 高 ，静 态 电 流 调 大 时 ，会 产 生 寄 生 振 荡 ，解 决 的 办 法 是 在 Q5、 Q6 的 栅 — 漏 之 间 并 联 C10、 C9 来 消 除 。 R18、 R21 为 末 级 管 的 源 级 电 阻 ， 当 该 级 电 流 为 100mA 时 ， 其 上 的 压 降 为 2V 左右。 R 11 、 R 1 2 、 R 1 3 、 C 4 、 C 5 组 成 电 压 反 馈 网 络 ， 这 种 反 馈 的 特 点是 ：通 频 带、转 换速 率 等指 标 最优（在 该电 路 中） 。 R 11 、 R 1 3 将 整 机 的 闭 环 电 压 放 大 倍 数 定 在 10 倍 左 右 ， 这 也 是 前 级 电 路 常 规 的 放 大 倍 数 设 定 方 法 。 至 于 相 位 补 偿 电 容 C5 的 使 用 ， 有 一 个 原 则 是 能 小 则 小 ， 能 不 用 则 不 用 。 C5 的 使 用 影 响 整 机 的 转 换 速 率 ， 使 整 机 的 动 态 变 软 （ C5 在 这 里 可 以 不 用 ， 不 会 产 生 自 激 ） 。电路特点： 静 态 下 没 有 噪 音 ，噪 声 系 数 低 ，背 景 干 净 ，动 态 范 围 大 ，电 路 简 单
音频功率放大器的设计任务书
1 设计指标
（ 1 ）直 接 耦 合 的 功 率 放 大 器 ，额 定 输 出 功 率 1 0 W ，负 载 阻 抗 8 Ω ； （ 2） 具 有 频 响 宽 、 保 真 度 度 、 动 态 特 性 好 及 易 于 集 成 化 ； （ 3） 采 用 分 立 元 件 设 计 ； （ 4） 所 设 计 的 电 路 具 有 一 定 的 抗 干 扰 能 力 。
C 2240
R3
VCC
R5 1 .5 k
OUT
T1 的 β 值 线 性 度 ， 避免了上下半周放大量 不一致而导致的失真。 所 以 共 射 -共 基 电 路 是一款性能优良的放大器。 3.2.2 共 源 -共 基 电 路
1 .5 k T1
Vb
T2 C 2240
Q1 Q2 K170 K170
Ui
众 所 周 知 ，场 效 应 管 具 有 输 入 阻 抗 高 ， 动态范围大，噪声系数小且与工作电流基 本无关的特点。所以由场效应管和三极管 组 成 的 共 源 -共 基 差 放 电 路 在 现 代 高 保 真
5
综合分析
主 电 路 部 分 如 图 5 所 示 ， 音 频 信 号 经 R1 缓 冲 进 入 Q1 和 Q2 组
成 的 双 差 分 输 入 电 路 。C 1 和 R 2 对 输 入 信 号 中 的 高 频 干 扰 起 到 旁 路
C2 0 .1 u R3 1 .5 k R4 20k R5 1 .5 k C7 R P2 D1 1k
R 14 150 T5 B 647 T6 B 647 68p
C 10 Q5 K214
OUT
100k
Q3 11k R 7 J77 J77 T3 A970 R8 C3 0 .1 u 1 .5 k T4 A970 R9 20k
Q4 1k R 11
1N4148
C1 100p
Fra Baidu bibliotekR2
10k C5
T7 D669 D3 D667