低频功率放大器

1、模拟电子技术课程设计说明书 题 目：低频功率放大器 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 电气自动化技术 班 级： 完成时间： 摘 要本电路是一款由集电极输出的实用低频功率放大器。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路共4个部分构成。将输入信号放大并向负载提供足够大功率的放大器叫功率放大器。功率放大器的任务，是要在保证功率三极管安全的条件下给出足够的功率以推动负载，如何安全可靠地发挥功率三极管作用，获得尽可能打的功率，由于功率放大器运行中的信号幅度（电压、电流）大，其突出的问题是要解决非线性失真和各种瞬态失真。所以功率放大器的主要任务是在

2、不失真前提下，放大信号的功率。一般在电路结构上采用不同形式，来减小信号的失真，提高输出功率，满足人们对音响设备的不同需求。经过多方查阅、试验，并对各种方案进行了对比，根据现有的条件进行了设计关键词：功率放大器；三极管；目 录1 方案设计 1 1.1 设计一个低频功率放大器 11.2 低频功率放大器的功能要求说明 1 1.3 低频功率放大器的总体方案介绍和工作原理说明 22 仿真分析 22.1 低频功率放大器的参数选择 2 2.2 低频功率放大器的仿真结果 53 硬件系统的设计 6 3.1 低频功率放大器的硬件系统各模块功能简要介绍 6 3.2 低频功率放大器的电路原理图，PCB图 8 3.3

3、低频功率放大器的元器件清单 94 实验内容 104.1 低频功率放大器电路测试 11 5 安装及注意事项 12 5.1 安装 125.2 注意事项 126 总结与体会 137 致谢 138 参考文献. 149 附录 151 方案设计1.1 设计一个低频放大器（1） 设计一个具有音调控制、音量控制及功率放大的低频功率放大器1.2 低频功率放大器的功能要求说明（小3号，黑体，左起，行距30）1.2.1 低频功率放大器的介绍（4号，黑体，左起，行距26）（1）功率放大介绍（小4号，黑体，左起，行距20）功率放大是一种能量转换的电路，在输入信号的作用下，晶体管把直流电源的能量，转换成随输入信号变化的输

4、出功率送给负载。（2）低频功率放大器功能在电路中获得一定的不失真的输出功率，一般在大信号状态下工作。输出信号去驱动负载1.2.2 低频功率放大器的设计要求 1） 输出功率不小于2） 频率响应50-20KHz； 3） 效率，失真小。1.3 低频功率放大器的总体方案介绍和工作原理说明1.3.1 低频功率放大器的总体方案介绍(1) 低频功率放大器的设计框图 图1.1低频功率放大器原理图（2）低频功率放大器的设计方案图1.1所示为OTL 低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级（也称前置放大级），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子

5、都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。IC1 的一部分流经电位器RW2及二极管D， 给T2、T3提供偏压。调节RW2，可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。1.3.2 低频功率放大器的工作原理当输入正弦交流信号U1时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，U1的负半周

6、使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL，同时向电容C0充电，在U1的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。C2和R 构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。2 仿真分析 2.1 低频功率放大器的参数选择电路中T1，T2，T3分别是型号为9011,9012,9013的三极管。其中T1为NPN晶体三极管；T2与T3为参数对称的PNP和NPN三极管。2.2 低频功率放大器的的仿真结果图1.2低频功率放大器的的仿真线路图 。在图1.3中第一条波为输出波形，第二条波为出入波形 图1.3 仿真波

7、形图3 硬件系统的设计3.1 低频功率放大器的硬件系统各模块功能简要介绍3.1.1前置放大器前置放大器是指把音频（AUX、MIC）信号放大至功率放大器所能接受的输入范围。前置放大器功能有两个：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。前置放大器的基本组成有：音源选择、输入放大和音质控制等电路3.1.2功率放大器利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的

8、电流会等于基极电流的倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大，就完成了功率放大3.2 低频功率放大器的电路原理图、PCB图 3.2.1 低频功率放大器的电路原理图图1.4 OTL 功率放大器电 3.2.2低频功率放大器的protell原理图图1.5protell原理图3.2.3 低频功率放大器的pretell99PCB原理图图1.6pretell99PCB图3.3 元件清单元件清单序号名称规格型号位号数量1电阻器2.4KRB21支2电阻器3.3KRB11支3电阻器510R1支4电阻器100RE11支5电阻器6

9、80RC11支6电解电容10 uC11个7电解电容100uC2、CE1、C3支8电解电容1000uCO1支9三极管9011、9012、9013T1、T2、T373支10滑动变阻器1K、10KRW1、RW22支11扬声器8RL1个12二极管IN4007D1个4 实验内容4.1 低频功率放大器电路测试在整个测试过程中，电路不应有自激现象。 1、 静态工作点的测试按图161 连接实验电路，将输入信号旋钮旋至零（ui=0）电源进线中串入直流毫安表，电位器 RW2置最小值，RW1 置中间位置。接通5V 电源，观察毫安表指示，同时用手触摸输出级管子，若电流过大，或管子温升显著，应立即断开电源检查原因（如R

10、W2 开路，电路自激，或输出管性能不好等）。如无异常现象，可开始调试。 1) 调节输出端中点电位UA 调节电位器RW1 ，用直流电压表测量A 点电位，使。 2) 调整输出极静态电流及测试各级静态工作点调节RW2 ，使T2、T3管的IC2IC3510mA。 从减小交越失真角度而言，应适当加大输出极静态电流，但该电流过大，会使效率降低，所以一般以510mA左右为宜。由于毫安表是串在电源进线中， 因此测得的是整个放大器的电流，但一般T1的集电极电流IC1 较小，从而可以把测得的总电流近似当作末级的静态电流。如要准确得到末级静态电流，则可从总电流中减去IC1之值。调整输出级静态电流的另一方法是动态调试

11、法。先使RW20，在输入端接入f1KHz的正弦信号ui。逐渐加大输入信号的幅值，此时， 输出波形应出现较严重的交越失真（注意：没有饱和和截止失真），然后缓慢增大RW2 ，当交越失真刚好消失时，停止调节RW2 ，恢复ui0 ，此时直流毫安表读数即为输出级静态电流。一般数值也应在510mA左右，如过大，则要检查电路。输出极电流调好以后，测量各级静态工作点，并记录IC2IC3 6 mA UA2.5VT1T2T3UB(V)1V2.29V3.11VUC(V)2.29V3V5.03VUE(V)0.31V0V3V注意： 在调整RW2 时，一是要注意旋转方向，不要调得过大，更不能开路，以免损坏输出管 输出管静

12、态电流调好，如无特殊情况，不得随意旋动 RW2的位置。 2、 最大输出功率P0m 和效率的测试 1) 测量Pom输入端接f1KHz 的正弦信号ui，输出端用示波器观察输出电压u0波形。逐渐增大ui，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载RL上的电压U0m ，则 。 2) 测量当输出电压为最大不失真输出时，读出直流毫安表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均电流IdC（有一定误差），由此可近似求得 PEUCCIdc，再根据上面测得的P0m，即可求出。5 安装及注意事项5.1 安装5.1.1工作步骤：1、将集成电路IC插座按布局图插在万能印刷板上，并用电烙铁及焊锡丝焊接好。2、连线。

13、为了排除连线焊接不良的现象，在进行连线焊接前，首先用剥线钳对连线的绝缘包皮剥去1.5mm左右，然后用松香和焊锡丝进行表面处理，清除 导线表面的氧化层，最后将连线焊接到印刷板上。3、在焊接电阻、电容前，首先用万用表对元器件进行测量，排除一些不合格的元器件，以免留下后患。5.2 注意事项5.2.1安装过程中要注意以下几点： 1）分清三极管的基极、发射极、极电极 2）电容的正、负极（长正短负）所要接的元件 3）7805三极管的三个引脚6 总结与体会本次课程设计，我们各组分工制作了一个简单实用的具有弱信号放大能力的低频功率放大电路，该电路是一种能够为功率负载，如音响设备的扬声器、电视机的扫描偏转线圈、

14、电动机控制绕组等提供输出功率的装置。前置放大级电路为电压放大电路，将信号源提供的正弦波弱信号进行电压放大，使其能够在负载上获得一定程度的不失真电压，从前置放大级电路出来的信号再经过功率放大级电路进行功率放大，为等效负载电阻提供一定的输出功率。信号源提供的另一路信号经过波形发生器电路进行波形变换，变成脉冲波，再进行电压和功率放大，为等效负载提供一定的脉冲功率。从宽带BW50HZ-10kHZ可以看出，该电路功率放大器有较宽的工作频率范围，从信号源提供的正弦信号输入电压的幅度5mV700mV可以知道，该电路具有较好的弱信号放大功能。通过从实验的各项数据分析，该电路性能指标均达到了任务与要求，理论上的

15、要求也非常接近。总结一句：此电路功能实用，电路简单，调试方便，输出功率大，频率响应好非线性失真小，稳定可靠等优点。此次课程设计令我受益匪浅，但遇到的困难也不少。在电路设计上，让我深刻体会到自身在专业知识方面的缺乏，一些专业素语还是第一次接触，这时互联网就很好的发挥了作用，搜一搜，很快就可以得到答案。由于对电路设计缺乏经验，此次设计需要大量借鉴相关专业知识的书籍，并且询问同学老师，请求指导。古人说的好“三人同行必有我师”，不明白的问题，同一小组里的成员或组间成员经过讨论，分工找资料，总会或多或少地得到解决问题的线索。同学间的讨论，老师的用心指导以及小组成员的一致努力，是我们得以顺利完成本次实用低

16、频功率放大器的设计课题任务的前提。在这个过程中，我体会到了从耕耘到收获的快乐，从遇到困难到解决困难，从提出问题到解决问题，从茫然到明了，这些过程都让我收获甚多，学到了一些未曾涉及到的知识。在此，我要感谢感谢老师的悉心指导，感谢提供帮助的同学以及小组成员的共同努力7 致谢本文是在导师贾老师的细心指导下完成的。从毕业设计的选题、具体设计到论文的最后完稿所取得的每一点成绩都倾注了老师的心血。导师严谨治学的态度、渊博的学识、对事业执着追求的精神以及对本人在学习、生活等各方面无微不至的关怀和帮助，都将使我终生受益。值此论文完成之际，谨向导师致以最崇高的敬意和最衷心的感谢！也感谢小组成员密切的配合。参考文献参考文献周良权 方向乔 编 数字电子技术基础 高等教育出版社 2004年陈小虎 主编 电工电子技术 高等教育出版社 2004年杨毅德 主编 模拟电路 重庆大学出版社 2004年附录一低频功率放大器原理图附录二1.低频功率放大器的pretell99PCB原理图附录三1、设备与元器件清单元件清单序号名称规格型号位号数量1电阻器2.4KRB21支2电阻器3.3KRB11支3电阻器510R1支4电阻器100RE11支5电阻器