课程设计-高保真音频功率放大器的原理和设计、制作.docx

课程设计（论文）总结报告摘要本文介绍了采用分立元件设计和制作高保真音频功率放大器的原理和设计、制作方法，阐述了功率放大三极管对管2SC5200和2SA1943及其前级支持电路的机构，记录了其各项性能指标。该功放的设计采用了分立元件组合电路，具有布线简单，输出信号失真小，放大倍数高的优点。关键词： 功率放大器；2SC5200；2SA1943；高保真AbstractThis article introduces the design and manufacture components division high-fidelity audio power amplifier and principle of design, production method, this paper expounds the power amplifier for 2SC5200 tube and 2SA1943 transistor circuits and support the former, record its various performance indicators. The design has adopted the amplifier circuit components, separation, the output signal muting simple distortion, the advantages of high magnification.Key Words: power amplifier, 2SC5200, 2SA1943, High fidelity一、 设计题目功率放大器的设计与制作二、 设计目的（1）根据设计要求，完成对高保真音频功率放大器的设计。（2）进一步加强对Protel99SE软件的应用和对模拟电子技术知识的理解和实际应用能力。（3）掌握音频功率放大器的设计方法与小型电子线路系统的安装调试技术三、 主要指标和要求根据技术指标和老师提供的技术资料（参考原理图、元器件）以及自己查阅相关资料，设计合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。完成高保真音频功率放大器的设计、装配与调试。（1） 额定负载8欧姆；响应频率2020KHz；失真小；（2） 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择，并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（3） 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书四、 电路方案确定及电路工作原理 根据老师提供的参考电路原理图和提供的相关的元器件，通过自己在图书馆和网上查阅相关的资料，最后听取老师的建议，确定做大功率音频放大器。具体就是在老师提供的参考电路的基础上，修改前级放大电路的电阻和三极管的参数，增大供电电压，在后级功率放大电路中使用2SC5200和2SA1943大功率三级管对管，并采用两级并联使用的方法以增大输出功率。具体电路原理图见下图：五、电路工作原理简述首先这是一个互补的功率放大电路，实际电路中采用2N5551和2N5401作为前级差动放大电路和推动级放大电路的放大管，在第三级放大电路中采用2SC3298和2SA1306作为互补输出级。在功率放大级的中采用两级级联放大模式，并且采用互补管2SC5200和2SA1943作为放大管。在供电方面，由于音频功率放大电路的工作电流较大，因此不采用三端稳压器进行稳压供电，而是采用220V市电经变压器降压至+-18V后经桥式整流桥堆整流后接大电容进行滤波后直接输出，这样电源的动态相应就比较好，并且输出电路比较大，适合功放的需要。六、单元电路设计及参数设置首先设定差动管的发射极静态电流为1.1MA左右，由于采用21.6V的双电源供电，并且由于PN节的导通压降在0.6V左右，故流过电阻R3、R4的电路大小为2.2MA左右，故R3、R4的大小为（21.6-0.6）/2.2=9.6K，而R1、R2、R5、R6的阻值则由下面得到：由于流过基极的电流相比较流过集电极的电流而言是很微弱的，所以可以近似认为流过发射极的电流均来自集电极，故在推动级基极电位的大小为21.6-（1.1*R3），由于考虑到后级的参数设置和差动集电极的电位故它们取值为2.2K， R7、R9的电阻值取为330，D2、D3和R15构成输出级的偏置电路，并且有一定的补偿作用。改变R15的值可以调节输出级的静态工作电流。由Q5、Q7的级联可以近似认为在R13上的压降为两个PN结的压降，即1.2V左右，则流过它的电流大小为1.2/220=6MA左右。R22为后级的功率放大电路提供偏置电压，使其能够正常工作。R25、R26、R27、R28的作用是让功率管的基极电流尽量相等，以达到互补的作用，一般去47欧姆。同时反馈回路R8、R10将电路的放大倍数设置在R10/R8=22。C1、C5的作用是抑制其自激振荡，C8、C4和C7、C2则是起到滤波的作用。C9是稳定其偏置电压。电源部分：采用功放电路最经典的供电电路，即市电经变压器降压之后再通过整流桥堆整流通过电容滤波之后即得到所需合适电压。具体见下图：理论计算，经过变压器降压和桥式整流之后，若过不加负载为变压器输出电压*1.4，加上负载之后为变压器输出电压*1.2，我采用双18V变压器，理论上满足功放电路的供电需求。同时考虑到大功率功放的功率管的发热会比较大，因此添加了散热装置，采用下图所示电路，给散热风扇供电。七、PCB制作电源电路功放电路（左声道）功放电路（右声道）风扇供电电源 连接模块 八、电路性能指标测试结果首先在焊接好电路之后，通过目测没有发现短路、漏焊、虚焊等不良现象，进行通电测试，各元件的相关电压与理论值和仿真值很接近，功率管发热有点过高，于是调整可调电阻，使输出端的静态电压调至十几毫伏左右，再通电，发热政策。于是接通音频输入和功放输出，发出了动人的音乐，至此功放基本完成，于是在第一块板的基础之上做出了第二块板以构成双声道。在连接完成之后，进行通电调试，经过适当的调节可变电阻的阻值之后，功率管发热正常。后来使用示波器和信号发生器进行测试。在输入为0.6V的正弦波的情况下，功放板的频率相应可达70几KHZ，在输入为1KHZ，振幅为0.5V的正弦波时，放大倍数达30倍。最后进行组装，即得到下面的功放成品。效果很震撼哈！达到了实际的要求。九、成果评价及收获体会这次课程设计主要是利用了国庆节的7天假期来完成的。在进行理论攻关的时候，自己通过上网，去图书馆，询问老师等各种渠道再加上软件仿真，历时四天半，完成电路的设计、分析、改进，并完美通过软件仿真，为后面的实践打下了坚实的理论基础，此后在两天多的时间里，自己认真画好每一个PCB，认真完成了所有的制作过程，正是因为自己的努力才促使制版一次成功。当它发出动听的音乐的时候我觉得我这些天所有的努力和付出都是值得的啦！真的好开心。然后在电路主体完成制作和调试之后，就是做包装了。我是在学校附近的一家广告装饰店里买的亚克力板，回来经过切割、打磨、粘贴做好了包装外壳，就得到了下面的完整作品。通过这次制作，是我深刻的认识到理论分析的重要