功率放大器的设计要点与高频特性分析
OTL功率放大器

性能指标
输出功率
衡量放大器能够提供的最大输 出信号幅度。
带宽
衡量放大器对不同频率信号的 响应能力,包括低频和高频范 围。
线性度
衡量放大器对输入信号的线性 响应能力,避免失真和信号畸 变。
效率
衡量放大器在将输入信号放大 过程中所消耗的能源效率。
电路调试与优化
调整输入和输出阻抗
根据应用需求,调整输入和输出阻抗以获得 最佳信号传输效果。
电路组成
01
02
03
04
输入级
输入级通常采用差分放大器, 用于减小输入信号的共模分量 ,提高电路的抗干扰能力。
激励级
激励级通常采用共射放大器, 用于放大输入信号,提供足够
的激励电压。
推动级
推动级通常采用共基放大器, 用于进一步放大信号,并引入 正反馈以提高带宽和稳定性。
输出级
输出级通常采用功率输出电路 ,如推挽或桥式电路,用于提
otl功率放大器
目录
• OTL功率放大器简介 • OTL功率放大器电路分析 • OTL功率放大器应用 • OTL功率放大器发展与挑战 • OTL功率放大器设计实例
01 OTL功率放大器简介
定义与特点
定义
OTL(Output Transformer Less) 功率放大器是一种电子设备,用于 将音频信号放大并驱动扬声器或其 他负载。
汽车电子系统中的OTL功率放大器设计
在汽车电子系统中,OTL功率放大器 用于驱动车载音响系统或其他电子设 备。
汽车电子系统中的OTL功率放大器需 要具备高可靠性、低功耗和良好的电 磁兼容性等性能指标,以确保在复杂 的车载环境下稳定工作。
设计要点包括选择耐高温、耐振动的 元器件,以及优化电路结构以减小电 磁干扰和散热问题。
厦门大学电子技术实验十三OTL功率放大安装和调试

实验报告实验名称:实验十三 OTL功率放大安装和调试系别:班号:实验组别:实验者姓名:学号:实验日期:实验报告完成日期:指导教师意见:目录二、实验原理 (3)三、实验仪器 (5)四、实验内容及数据 (5)1、设计电路: (5)2、安装OTL放大器: (6)3、静态工作点的调试: (6)4、测量OTL功率放大器的指标: (6)5、试听 (11)五、误差分析 (11)六、实验总结 (11)一、实验目的1、掌握OTL功率放大器的工作原理及其设计要点;2、掌握OTL功率放大器的安装、调整与性能的测试。
二、实验原理采用PNP和NPN互补晶体管组成的无输出变压器互补推挽(OTL)功率放大电路,具有频率响应好,非线性失真小,效率高等优点,获得了广泛的应用。
本实验采用的OTL功率放大电路如图1所示,它包括前置放大级BG1,推动级BG2和互补推挽输出级BG3、BG4 。
前置放大级为甲类RC耦合电压放大器,在发射极加有电压串联负反馈,以改善音质,提高稳定性。
R1为输出音量调节电位器。
由于前置级工作在小信号电压放大状态,静态工作电流I C1可取小一些以减少噪音,一般取:I C1≈0.3~0.1mA1V <V CEQ1 ≤1/3E C推动级要提供足够大的激励功率互补推挽功率输出级,所以推动级的静态工作电流应足够大,一般取I C2≥(3~5)I B3MAX式中I B3MAX 为输出功率最大是输出级的基极激励电流。
为了提高输出级正向输出幅度,把BG 2的集电极负载电阻R 8接到放大器的输出端经R L 接电源正端,以获得自举的效果。
为了克服输出级的交叉失真,在BG 3,BG 4两管的基极之间接有二极管D 和电阻R 9组成的偏置电路,其中二极管D 同时起偏置的温度补偿作用,电容C 5为相位校正电容,以防止产生高频寄生振荡。
功率放大器的输出功率为:)(812为电源电压利用系数式中:K K R E P LCO当K ≈1时,输出功率最大,为P OMAX ≈E 2C /8R L考虑到晶体管的饱和压降因素,一般取:K ≈0.65~0.7. 对该电路的电压增益,考虑到它加有电压串联负反馈,并满足A VO F >>1,所以中频段电压增益为: A V ≈1/F=(R 12+R 6)/R 6本实验要求达到如下技术指标: 1. 不失真输出功率P O ≥500mV 2. 电压增益A V ≥37dB 3. 非线性失真D ≤10% 4. 三分贝上限频率f H ≥20kHz 5.三分贝下限频率f L ≤100Hz三、实验仪器1.示波器1台2.函数信号发生器1台3.直流稳压电源1台4.数字万用表1台5.交流毫伏表1台四、实验内容及数据1、设计电路:按照本实验要求达到的目标,完成图一实验电路中有关的设计和计算;仿真电路:2、安装OTL放大器:按图一电路图安装焊接一个OTL功率放大器,焊接前要检查各元件质量及有源器件的管脚、极性,并做好焊接前的元件处理工作,安装时要求元件排列整齐,焊点牢靠美观3、静态工作点的调试:安装完毕,经检查无误后,方可通电调试工作点。
什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器

什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器多级放大电路是指由多个放大器级联组成的电路,用于提高输入信号的幅度,并有较大增益的电子设备。
在设计一个多级放大器之前,我们需要了解多级放大器的基本原理以及设计要点。
一、多级放大器的原理多级放大器是通过将多个放大器级联连接起来,以便连续放大信号的电压或功率。
它由输入级、中级和输出级组成。
1. 输入级:输入级负责接收输入信号并将其转化为电压或电流信号。
它通常包含一个低噪声放大器,其作用是增加输入信号的幅度,并将它传递给中级放大器。
2. 中级:中级放大器是多级放大器的核心部分,它的作用是增加电压或功率的增益。
中级通常包含多个级别的放大器,其中每个级别都提供一定的增益。
3. 输出级:输出级负责将信号放大到所需的幅度,并驱动负载电阻或其他负载。
输出级通常包含高功率放大器,以确保输出信号具有足够的驱动能力。
二、多级放大器的设计要点在设计一个多级放大器时,需要考虑以下几个要点:1. 增益和带宽:多级放大器的设计目标之一是在实现所需增益的同时保持足够的带宽。
增益与带宽的折衷是设计的关键考虑因素之一。
2. 输入和输出阻抗匹配:为了最大限度地传递信号并减少反射,需要确保输入和输出阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。
3. 稳定性:多级放大器必须具有良好的稳定性,以确保不会出现自激振荡或非线性失真。
这可以通过使用稳定的放大器设计和适当的负反馈技术来实现。
4. 噪声:多级放大器的设计应尽可能减少噪声的引入,并提供清晰的信号放大。
5. 功率供应:多级放大器需要合适的功率供应以保证其正常工作。
供应电压和电流必须满足放大器的工作要求,并且应提供稳定和纹波较小的电源。
三、一个多级放大器的示例设计以下是一个四级放大器的示例设计,以演示多级放大器的设计过程:1. 输入级:- 使用低噪声MOSFET放大器作为输入级,以提供高增益和低噪声。
- 输入级的增益设置为10倍,输入阻抗为50欧姆。
2. 中级:- 选择两个通用增益放大器级别级联,每个级别的增益为5倍。
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。
高频电路设计与制作

《高频电路设计与制作》第二章高频放大器设计与制作2-4高频宽带功率放大器的设计与制作(第三部分)高频功率放大器的制作与调试所制作的宽频带功率放大器的特性备注栏:电路负反馈与频带宽度的关系《高频电路设计与制作》章节目录第一章高频电路基本常识第二章高频放大器设计与制作第三章高频振荡电路的设计与制作第四章PLL数字锁相环电路设计与制作第五章变频器电路设计与制作第六章FM频率调制/解调电路的设计制作第七章AM幅度调制/解调电路设计与制作第八章实用高频电测仪表制作回总目录页查看28个制作总装效果电路原理图PCB墨稿PROTEL格式文件器材供应第二章高频放大器设计与制作查看本章节详细目录查看本章节详细目录2-1 高频信号放大器所应具备的特征2-2 使用FET(场效应管)高频放大期的设计-制作2-3 使用IC的宽频带放大器的设计-制作2-4 宽频带功率放大器的设计-制作小信号放大器与功率放大器的差异功率放大器工作点选取方法阻抗匹配-提高效率本AB类功率放大器的设计要点输入回路阻抗变换电路的设计输出1W功率高频晶体管放大电路的设计输出回路阻抗变换电路的设计高频功率放大器的制作与调试所制作的宽频带功率放大器的特性备注栏:电路负反馈与频带宽度的关系第二章高频放大器设计与制作2-4高频宽带功率放大器的设计与制作(第三部分)高频功率放大器的制作与调整最後所完成电路如图46所示。
又,印刷电路基板如图47所示。
图(a)为零件配置图,图(b)为印刷电路铜箔图样。
也可以不打孔直接将零件装配在印刷电路的铜箔面上。
图46 制作完成的宽带功率放大电路图(电路虽然简单,性能是由所选择的零件决定的,也即是要灵活应用晶体管,线圈和电容)根据设计计算,虽然可以不必使用散热片,但是,仍然利用接地铜箔做为散热之用。
功率晶体管2SCl970的散热片与集极电极连接,因此,要使用绝缘片後再装设在接地铜箔面上。
温度补偿用二极管1S1588与2SCl970的散热片密接装配。
音频功率放大器(课程设计报告)
1 概述在介绍音频功率放大器的文章中,有时会看到“THD+N”,THD+N是英文Total Hormonic Distortion +Noise 的缩写,译成中文是“总谐波失真加噪声”。
它是音频功率放大器的一个主要性能指标,也是音频功率放大器的额定输出功率的一个条件。
THD+N性能指标THD+N表示失真+噪声,因此THD+N自然越小越好。
但这个指标是在一定条件下测试的。
同一个音频功率放大器,若改变其条件,其THD+N的值会有很大的变动。
这里指的条件是,一定的工作电压VCC(或VDD)、一定的负载电阻RL、一定的输入频率FIN(一般常用1KHZ)、一定的输出功率Po下进行测试。
若改变了其中的条件,其THD+N值是不同的。
例如,某一音频功率放大器,在VDD=3V、FIN=1kHz、RL=32Ω、Po=25mW条件下测试,其TDH+N=0.003%,若将RL改成16欧,使Po增加到50mW,VDD及FIN不变,所测的TDH+N=0.005%。
一般说,输出功率小(如几十mW)的高质量音频功率放大器(如用于MP3播放机),它的THD+N指标可达10-5,具有较高的保真度。
输出几百mW的音频功率放大器,要用扬声器放音,其THD+N一般为10-4;输出功率在1~2W,其THD+N更大些,一般为0.1~0.5%.THD+N这一指标大小与音频功率放大器的结构类别有关(如A类功放、D类功放),例如D类功放的噪声较大,则THD+N的值也较A类大。
这里特别要指出的是资料中给出的THD+N这个指标是在FIN=1kHz下给出的,在实际上音频范围是20Hz~20kHz,则在20Hz~20kHz范围测试时,其THD+N要大得多。
例如,某音频功率放大器在1kHz时测试,其TDH+N=0.08%。
若FIN改成20Hz-20kHz,,其他条件不变,其THD+N变为小于0.5%。
输出额定功率的条件过去有用“不失真输出功率是多少”这种说法来说明其输出功率大小。
分立元件OTL功放资料要点
分立元件OTL功放资料要点什么是OTL功放?OTL全称为Output Transformer Less,也就是无输出变压器功放。
传统的功放中,输出级别的功率管和输出端的负载(扬声器等)之间往往需要连接一个输出变压器。
然而,这种输出变压器虽然能够实现功率匹配,但同时也带来了许多问题,比如变压器会影响音频的纯度和彩度,对传输质量造成影响;变压器的结构庞大,重量较重,限制了功放的体积和重量;变压器的直流漏磁问题也会对功放造成磁传导噪声的麻烦。
OTL功放正是因此而生,在无变压器的条件下实现了更原始更优质的音频输出。
OTL功放通过保证输出级的负载稳定,消除了输出变压器对音频品质的影响。
同时,它还可以实现更简便的电路设计和更直接的在线性区操作。
OTL功放常用元器件在OTL功放中,最常见的几种元器件包括若干基本的分立器件、集成电路、电源模组和输出器件,下面我们逐一进行介绍。
分立元件分立元件包括二极管、电容器、电阻器等基本元件。
在电源电路中,它们可以用于过滤稳压、平滑电源,同时对于前级和中级放大电路而言,它们还可以埋下音色调音甚至管音的伏笔。
集成电路集成电路可以极大的提高OTL功放的性能,其中尤其以操作放大器、运放等常见集成模块著名。
它们可以更快更精准的实现放大和传输效果。
不过,也要注意,集成电路通常只针对某种场合进行了设计,在使用中还是需要因地制宜,综合考虑整体方案的实用性和可靠性。
电源模组电源模组通常用于稳压、反相器、逻辑门等子板的构建,它也是OTL功放必不可少的部分。
由于功放电流大、负载变化较迅速,因此电源模组要求快速响应,且要考虑容量、大小、质量等多方面因素。
输出器件输出器件也是OTL功放的关键组成部分,常用的有MOSFET、MJL4281A/J286等。
它们兼顾了输出功率、效率和可靠性等因素,并通过其自身的特点,消除掉传统输出变压器中可能带来的失真、异转等损失。
OTC功放电路设计要点OTL功放的电路设计并非易如反掌,而要融合多种知识点及相应实践方法。
定压式D类声频功率放大器设计要点
p2- 2 _
( 3 )
式中, B是 D类功放 电源 电压 ( , 桥时取 正 电压 ; V) 半
是额定输 出 电压 ( ; 是额 定输 出功 率 ( ; V)P W) 是 开关频率 ; 是输 出滤波器 第一 个 电感 的电感量 ( 。例如某 功 放 , B=10V,o 0 P = H) 若 8 U =10V,。
1 0n 2 S{
。
若把一个 矩 形 波作 为 输 入 , 到 下 限截 止 频 率 加
=
. .
O的放大器 中, 于是放 大器 输 出矩形 波顶 部是 完 栅 极 电阻的阻值一般可计算 如下 :
() 6
全平坦 的。但 当. 大 于零 时 , 出波 形 的顶 部 就 出 . 输 现倾斜 , 图 3所示 。顶 部倾 斜 正 比于 和 之 比 如 值 。 是矩形波 的周期 , 是下 限截 止频 率 的周期 ,
【 btat A s c】Whnacas ui pw r m li p lai u l drs fl , t r gtenw polm uha r e l ado o e pie api t ni P b cA desi d ib n e rbe ssc s sD a fr c o n i e i h
率
电源 电压 日计算如 下 :
Bhlbg - ± a-ie fr d
理想情况下 , D类功放 功率管输 出的应 是 良好 的
() 1
P WM矩 形波 , 可实 际上并 不容易做 到 , 实际产 品 的矩 形波均能观察 到明显形变 ( 见图 3 , 参 ) 包括 有 明显 的 上升 沿 和 下 降沿 , 过 冲 、 铃 和顶 部倾 斜 等 问题 。 及 振 分析这 些参 数 , 提 高功放 的可靠 性 、 率控 制及 电 对 效 磁 兼容控制都 十分重要 。
射频放大器电路设计
01
02
03
晶体管
选择合适的晶体管类型和 型号,考虑其增益、带宽、 功率容量等参数。
电阻、电容、电感
根据电路需求选择合适的 电阻、电容和电感,确保 电路性能稳定。
调谐网络
根据工作频率和带宽需求, 设计调谐网络以实现最佳 性能。
阻抗匹配
输入阻抗匹配
通过匹配网络将源阻抗与 放大器输入阻抗匹配,提 高信号传输效率。
共集放大器
总结词
共集放大器是一种常用的射频放大器电路设计,具有高输入阻抗、低输出阻抗和电流增 益的特点。
详细描述
共集放大器采用共集电极放大方式,将输入信号通过晶体管基极进行放大,并通过发射 极输出。由于其电流增益较高,适用于对电流变化敏感的信号处理,同时具有较好的输
入阻抗和低输出阻抗性能。
功率放大器
雷达系统用放大器设计
总结词
雷达系统用放大器设计主要关注高输出功率和稳定性 ,以确保雷达系统的探测距离和准确性。
详细描述
在雷达系统用放大器设计中,高输出功率和稳定性是 关键的设计指标。为了实现高输出功率,设计师通常 会选择大功率晶体管和适当的电路结构。同时,为了 提高稳定性,需要采取有效的散热措施和电路保护措 施,以防止放大器过热或损坏。此外,还需要对放大 器的相位噪声、谐波失真等进行优化,以确保雷达系 统的探测距离和准确性。
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输出阻抗匹配
将放大器输出阻抗与负载 阻抗匹配,确保最大功率 传输。
共轭匹配
采用共轭匹配方式,使信 号在传输过程中保持恒定 幅度和相位。
噪声与增益
噪声系数
分析电路中噪声的来源,如热噪 声、散弹噪声等,并采取措施降 低噪声系数。
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功率放大器的设计要点与高频特性分析
功率放大器是电子电路中常见的一种电子器件,用于将输入信号的功率放大到
所需的输出功率。
在电子设备中,功率放大器的设计非常重要,因为它直接影响到设备的性能和效果。
本文将介绍功率放大器的设计要点,并对其高频特性进行分析。
一、功率放大器的设计要点
1. 选择合适的功率管型号:在功率放大器的设计过程中,首先需要选择合适的
功率管型号。
不同的功率管具有不同的工作特性和参数,如最大功率、频率响应、失真等。
设计者需要根据实际需求,选择适合的功率管型号。
2. 确定工作状态:在设计功率放大器时,需要确定工作状态。
功率放大器可以
在不同的工作状态下工作,如A类、B类、AB类等。
每个工作状态都有其优缺点,需要根据实际需求和性能要求,选择合适的工作状态。
3. 确定电源电压:功率放大器的电源电压对输出功率和效果有着重要影响。
设
计者需要根据实际需求和功率管的参数,合理选择电源电压,以确保功率放大器能够工作在最佳状态。
4. 确定输入输出阻抗:在功率放大器的设计中,输入输出阻抗的匹配是非常重
要的。
匹配不良会导致信号反射和功率损失,影响功率放大器的效果。
设计者需要通过合适的匹配电路,确保输入输出阻抗的匹配。
二、功率放大器的高频特性分析
功率放大器的高频特性分析是设计中的重要环节。
以下是几个常见的高频特性
分析内容:
1. 频率响应:功率放大器在不同频率下的增益和相位变化是需要关注的。
设计
者需要通过测试或仿真,得到功率放大器在不同频率下的频率响应曲线,以评估其性能。
2. 频率稳定性:功率放大器的频率稳定性是指在不同工作频率下,输出功率和
输出频率的稳定性。
设计者需要通过合适的电路设计和参数选择,确保功率放大器在工作频率范围内能够保持稳定的输出。
3. 带宽:功率放大器的带宽是指其能够放大信号的频率范围。
设计者需要根据
实际需求和性能要求,选择合适的功率管和设计参数,以实现所需的带宽。
4. 谐波失真:功率放大器在放大信号时会产生谐波失真。
设计者需要通过合适
的电路设计和参数选择,来减小谐波失真的程度,以确保输出信号的准确度和质量。
以上是对功率放大器设计要点和高频特性分析的简要介绍。
在功率放大器的设
计过程中,设计者需要综合考虑各个因素,进行合理选择和配置,以实现所需的性能和效果。
同时,不断的测试和优化也是必不可少的,以确保功率放大器的稳定和可靠性。