音频放大器——模拟电子技术基础课程设计.docx

目 录摘要2abstract31概述42设计要求63理论分析73.1音调调节。73.2功率放大电路。73.3电路结构图73.4实际设计电路84参数计算94.1音调调节电路94.2功率放大电路94.2.1工作电压94.2.2分散元件参数105仿真调试115.1音调调节电路115.2音频放大电路126焊接与调试147模拟课程设计心得158.参考文献16摘要 本报告包括两个内容。第一部分，设计并实现otl功率放大器。功率放大器的作用是给音响放大器的负载rl（扬声器）提供一定的输出频率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有otl电路和ocl电路。本实验设计的是一个otl功率放大器，该放大器采用复合管无输出耦合电容，并采用单电源供电。主要涉及了放大器的偏置电路克服交越失真，复合管的基本组合提高电路功率，交直流反馈电路，对称电路，并用multism软件对otl功率放大器进行仿真实现。根据电路图和给定的原件参数，使用multism软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 关键字：otl功率放大电路、偏置电路、交越失真、复合管、无输出耦合电容、multism软件仿真。abstractthis report consists of two elements. the first part, design and implement otl power amplifier. pas role is to audio amplifier load rl (speaker) to provide a certain output frequency. when the load is constant, the output power of hope as large as possible, the output signal of the nonlinear distortion as small as possible, the efficiency as high as possible. common power amplifier otl circuit and the circuit in the form of ocl circuit. the experimental design was a otl power amplifier, the amplifier output without the use of composite pipe coupling capacitor, and a single power supply. mainly related to the amplifiers bias circuitry to overcome the crossover distortion, composite tube combination to improve the basic circuit power, ac and dc feedback circuit, symmetrical circuit, and use multism otl power amplifier simulation software to achieve. according to the original circuit and the given parameters, the use of multism software, analog circuit, and its static analysis, dynamic analysis, waveform display, calculations and other operations. keywords: otl power amplifier, bias circuit, crossover distortion, composite pipe, no output coupling capacitor, multism software simulation.1概述模拟电子技术基础是继电路分析基础课程后，电子类、电气类和自控类专业学生在电子技术方面入门性质的专业基础课，是电子技术基础的一个部分，它既有自身的理论体系，又有很强的实践性，是高等教育工科电类各专业和部分非电类必修的技术基础课，而且随着电子工业的飞速发展和计算机技术的迅速普及，它也不断成为几乎所有理工科专科生的必修课程。其目的和任务是让学生获得模拟电路的基本知识，为以后深入学习电子技术某些领域中的内容打下基础。在数字化和集成化的应用时代，虽然使用二极管，三极管，场效应管器件组成的电路系统的情况已很少了，但是这些器件仍然是构成各种集成电子器件的基本元件，因此模电书里介绍了这些器件的用途及基本分析与计算方法。集成运算放大器是集成化应用时代常用的的模拟信号放大器件，模电书也介绍了集成运算放大器的信号运算与信号处理方法。通过对集成运算放大器的学习，我们能为构建各种小信号放大与处理电路打好基础。负反馈是改善和稳定放大器性能的常用方法，因此我们必须了解和掌握负反馈的原理以及应用，以帮助我们更好的分析集成运算放大器的工作性能与参数。模电书里还讲到了直流稳压电源，将交流电通过整流滤波稳压过后得到所需要的直流电源是最常用的一种获得稳压直流电的方式。而模电书里面主要介绍了单相半波整流和桥式全波整流电路的基本原理及分析方法。因此学习直流稳压电源时，单相半波整流和桥式全波整流电路当是重点学习与掌握对象。通过模拟电子技术基础课程的学习，使学生获得模拟电路的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，对半导体器件，集成模拟电路器件以及它们构成的常用模拟电子线路有较全面的了解和认识，为模拟电子技术在专业中的应用打好基础。由于模拟电子技术基础的前续课程是电路，模电中应用了许多电路分析基础课程中的基本概念与方法，例如迭加原理、戴维南定理、二端口网络、正弦交流电路的求解等，应注意部分没有开设电路分析基础课程的专业进行教学时对相关内容应予以适当的补充。模拟电子技术的后续课程是数字电子技术、eda、微机原理及其应用、高频电路、传感技术原理、通信原理等专业课程设计，模电课程中的半导体基本知识、放大电路理论和各种集成电路知识将为这些后续课程的学习打下必要基础。2设计要求1、不失真输出功率2.4 w，频率响应：20hz20khz2、输入阻抗 50k，输入电压 5mv3、具备高音和低音的音调控制功能4、效率60%3理论分析3.1音调调节。用高通滤波器和低通滤波器将信号分成高频，低频两个部分，并从不同的电路流过。然后为了能够调节高低音，滤波器选用有源二阶滤波器，通过滑动变阻器，改变电路增益，从而达到高低音调节的目的。3.2功率放大电路。为了减少电源，我们选用otl电路。为了消除交越失真，在两个互补对称管基极之间连接一个二极管和变阻器，以提供偏置电压。一般otl电路是电流放大电路，因此需在前面加上一个前置放大，用于电压放大，以推动otl电路。为了使电路正常工作，须稳定两个互补对称管射极电压在12vcc。3.3电路结构图功率放大隔离级音调调节输入级输入信号3.4实际设计电路4参数计算4.1音调调节电路集成运放选用lm324因为信号频率为20hz到20khz，所以中间频率f为f=10log20+log200002hz=6300hz因为低通滤波器截止频率fh=0.372rc所以根据公式选取r8，r5为10k，c4，c5为0.001f。同理计算高通滤波器取r6，r7为68k，c7，c8为0.001f。r9，r10 ，r11，r12是音调幅度调节，取为10k,为50k的滑动变阻器。4.2功率放大电路4.2.1工作电压根据最大不失真平均功率公式：pom=v2om(max)2rl设计功率3w，负载电阻8，可算得vom(max)=7v因为otl电路vom充其量只能达到12vcc，所以电源电压vcc为vcc14v直流功率pv为pv=vccvomrl所以转换效率为=popv=v2om2rlvccvomrl=vom2vcc设计要求60%，可算得vcc18v为了保证波形不失真，电源适当取大，我们取电源18v。4.2.2分散元件参数1静态工作点的设置及三极管选择。imax=vom(max)rl=900ma所以查阅资料后，t1管选2sc2655,t2管选2sa1020。t3管为前置放大，选取低噪的9014.为了达到设计要求，t3管的静态工作点vceq37v。所以设计静态工作点vceq3=8v，ic=15ma。为了使电路正常工作，k点电位应达到12vcc。2电阻选择rc3+r3=vcc-12vcc-vbe1ic=550re=12vcc-vceq3-vbe2ic=20r2+r1r1=12vccvbe3+reic=8为了方便调节，r1取3.3k，r2取100k电位器。rc3取360,r3取1k可调电阻。3电容及其他c1,ce为耦合电容和旁路电容，为了提高低频响均取1000f；c3为提拉电阻，取100f。c2充当负电源应满足c12rlfl=0.001f所以c2选取4.7mfd1取in4001，r4和d1作用调节以消除交越失真，r4取2k电位器。5仿真调试5.1音调调节电路频率特性曲线5.2音频放大电路（1）输入三角波当输入振幅为15mv时，输入功率为3.988uw，输出功率为784.421mw，放大倍数为196700倍（2）当输入输入正弦波当输入振幅为15mv时，输入功率为5.663uw，输出功率为1.126w，放大倍数为198835倍（3）输入方波当输入振幅为15mv时，输入功率为10.988uw，输出功率为2.108w，放大倍数为191846倍6焊接与调试1按照电路图焊接电路2静态工作点的调试调节r3，使vbc1=8.3v。调节r2使ve1=9v。调节r4，使vb1b2=1.4v。3动态测试 7模拟课程设计心得经过了几个星期的苦战之后，模拟电路课程设计终于结束了。回想起来这些天的课程设计，真的是苦不堪言，真正的是一点也马虎不得，一丁点的错误也会让结果差别不小，甚至是相差很大。不仅要对与课本上的相应的章节的知识反复的看，也要关于电路图反复的修改，同时参数的设计也是一个不小的挑战，因为每一个元件的参数都要尽可能的准确，以减少整体上的误差。起初我们参照课本上的电路图将每一个部分拆开来单独设计电路图，然后再加以整合成一个完整的电路图，并进行修改。对于参数的确定，由于之前对于误差没有考虑导致公式用错，使计算出现了较大的偏差，还好及时更正，避免了不小的错误。在计算机上的仿真更是对于参数的更正上帮了不少的忙，几次的不太理想的仿真之后，参数又被修改，并最终确定。一切最终确定之后，就开始着手焊接工作。回顾过来，虽然时间很紧，任务也中