电子技术课程设计分立元件OCL放大电路

1、湖南文理学院课程设计报告湖南文理学院课程设计报告课程名称： 电子技术课程设计 教学院部： 电气与信息工程学院 专业班级： 自动化 0801 班 学生姓名： 李宇航（08210117） 指导教师： 邱德润 教授 完成时间： 2010 年 6 月 25 日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 目目 录录实用 OCL 功率放大器设计.1摘 要.1关键字.1DESIGN OF OCL POWER AMPLIFIER.1Abstract .1Keywords.1任务与要求.2方案设计.21.设计思路.2需要注意的零点漂移问题：.2总体方案框图.32.OCL 功放各级的作用和电路结构特征.3输入级.3

2、驱动级.3输出级.3反馈网络.33.OCL 功率放大器设计方案对比.4方案一设计图.4方案一特点.4方案二设计图.5方案二特点.54.分模块电路设计.61.输入级的设计.62.反馈网络的设计.63.甲乙类互补推挽输出.74.保护电路.85.电路仿真分析.91.低频仿真：Ui=20Hz.92.中频仿真：Ui=1KHz .103.高频仿真：Ui=10KHz .114.高频仿真：Ui=20KHz .12参考文献.13致 谢.14附录一：完整电路图.15附录二：元器件明细表.16附录三：仪器设备清单.17实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 1 页2021-12-19实用实用 OCL

3、 功率放大器设计功率放大器设计摘摘 要要无输出电容（OCL）功率放大器是在 OTL 功率放大器的基础上发展起来的一种全频带直接耦合低频功率放大器，在高保真扩音系统中得到了广泛应用。OCL功率放大器的放大原理与 OTL 功率放大器基本相同，主要区别是 OCL 功率放大器采用了双电源供电，省去了输出电容，获得了良好的频率特性的同时引出了 OCL 功率放大器特有的“零点漂移”问题。因此，其电路设计应注意抑制零点漂移。本电路的基本结构可以分为输入级、驱动级、输出级和反馈网络四个部分。借助 Multisim10 仿真软件对电路进行了虚拟实验和测试分析，达到了预期目的。关键字关键字功率放大器；分立元件；恒

4、流源； OCL；Multisim10;Design of OCL Power Amplifier AbstractOutput Capacitorless (OCL) Power Amplifier was developed on the basis of the Output Transformerless Power Amplifier, its a kind of full band directly coupled low-frequency power amplifier. It had been widely used on high-fidelity sound reinfor

5、cement system. OCL Power Amplifier was nearly the same principle with the OTL Power Amplifier and the main difference is that OCL Power Amplifier using dual power supply, eliminating the need for output capacitors to obtain a good frequency characteristics, but the “Zero Drift” problem was also has

6、been token out. Therefore, the circuit design should be noted that inhibition of Zero Drift. The basic structure of this circuit can be divided into four stages: the input stage, driver stage, output stage and feedback network. It had been virtual experiment with the simulation software Multisim, ve

7、rsion 10. And I had achieved the desines purpose.KeywordsPower Amplifier; Discrete Components; Constant Current Source; Output Capacitorless; Multisim10实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 2 页2021-12-19任务与要求任务与要求1采用全部或部分分立元件设计一种 OCL 音频放大器。2用正负 12V 双直流电源供电。3技术指标；Po20W，RL=8。4计算、确定参考电路（包含输入级、中间级和输出级）的电路参数。方案设计方

8、案设计1.设计思路设计思路功率放大器的作用是给负载提供一定的输出功率，当 RL一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。需要注意的零点漂移问题：OCL 功率放大器的零点就是两只输出管的连接点。所谓“零点漂移”就是“零点的直流电位偏离了零电位” 。由于 OCL 电路采用直接耦合方式，为了保证电路工作稳定，必须采取有效的措施抑制零点漂移。为了获得足够大的输出功率，驱动负载工作，故需要有足够大的电压放大倍数。因此，性能良好的 OCL 功率放大器应由输入级、驱动级和输出级等部分组成。实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 3 页2021-12-19总体

9、方案框图输出输出信号信号输输入入放放大大级级驱驱动动放放大大级级输输出出放放大大级级反馈网络输入输入信号信号总体方案 ASM 图2.OCL 功放各级的作用和电路结构特征功放各级的作用和电路结构特征输入级主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级（音调控制级）送来的信号作低失真、低噪声放大。为此，本设计将采用带恒流源的、由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态工作电流较小。驱动级作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，本设计将选用用带集电极的有源负载的共射极放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。输出级主要作用是给负载提供足够大的输出信号功率，本设计将采用

10、由复合管构成的甲乙类互补功率放大电路。反馈网络考虑到静态工作点的稳定问题，电路还设置有直流负反馈电路；为稳定电压放大倍数和改善电路性能，设置有交流负反馈电路以及过流保护电路。电路设计时，各级应设置合适的静态工作点，在组装完毕后需进行静态和动态测试，在波形不失真的情况下，使输出功率最大。实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 4 页2021-12-193.OCL 功率放大器功率放大器设计方案对比设计方案对比方案一设计图图 1OCL 放大电路设计方案一方案一特点电路的基本结构可以分为输入级、驱动级、输出级和反馈网络 4 个部分。输入级：由 Q1和 Q2功放管组成的差分放大电路构成，

11、该电路可以克服零点漂移。驱动级：由 Q4管的共射极放大电路构成。电阻 R2为 Q4管提供偏置电压。输出级：由复合管 Q7、Q8和 Q9、Q10组成。R10和 R12组成过流保护电路，当 RL短路，电路电流急剧增大，流过 R10和 R12的电流产生负反馈作用，输出电流的增加随即被限制，起到保护作用。该负反馈电路还有利于稳定静态工作点和改善非线性失真。R9和 R11可以减小管子的穿透电流。C6和 R15可以起到避免感性负载产生过高电压击穿三极管的作用。反馈网络：由 R4、C2、和 R5构成，采用电压串联负反馈。实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 5 页2021-12-19方案二

12、设计图图 2OCL 放大电路设计方案二方案二特点电路采用双电源供电且为推挽输出。由 Q1、Q2组成差动输入级，在静态时，R14的下端电位稳定在零电位上，确保负载中没有直流电流通过。信号由 Q1的集电极送至 Q4的基极，Q5的集电极与发射极将信号送至 Q7和 Q9的基极。Q7和 Q8复合成NPN 型管，Q9和 Q10复合成 PNP 型管，组成复合互补推挽功率输出级。Q5和R7、R8组成 UBE倍增电路，为 OCL 复合互补推挽功率输出级提供直流偏置电压，克服交越失真，其偏置电压为：875BE5BE785BEBE5971UURRUURRUBB 、可见，改变 R7大小即可使 UB7、UB9倍增于 U

13、BE5，满足电路设置静态工作点的要求。R1、R5和 C8构成了 Q1、Q2管的基极回路电流。R5引入直流负反馈，可以稳定整个电路的静态工作点。R14、D1、D2确定基准电压，并与 Q3、Q6组成恒流源。Q3为实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 6 页2021-12-19差动放大输入级提供稳定的静态电流，Q6 是 Q4 的有源负载，可提高 Q4的电压放大倍数。C8、C2、R4形成交流电压串联负反馈，增强了电路的工作稳定性及带负载能力。综合以上信息对比，方案二比方案一更加优秀，故采用方案二。4. 分模块电路设计分模块电路设计1.输入级的设计2.反馈网络的设计图 3分模块设计：输

14、入级实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 7 页2021-12-193.甲乙类互补推挽输出图 5分模块设计：输出级图 4分模块设计：反馈网络实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 8 页2021-12-194.保护电路图 6分模块设计：负载短路保护电路实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 9 页2021-12-195. 电路仿真分析电路仿真分析1.低频仿真：Ui=20Hz图 720Hz 仿真波形实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 10 页2021-12-192.中频仿真：Ui=1KHz图 81KHz 仿真波形实用实用 OC

15、L 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 11 页2021-12-193.高频仿真：Ui=10KHz图 910KHz 仿真波形实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 12 页2021-12-194.高频仿真：Ui=20KHz图 1020KHz 仿真波形实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 13 页2021-12-19参考文献参考文献1康华光主编.电子技术基础 模拟部分（第五版）M.北京：高等教育出版社：381-395 页2王连英主编.基于 Multisim10 的电子仿真实验与设计M.北京：北京邮电大学出版社.2009：131-178 页3杨志忠主编.电子技术

16、课程设计M.北京：机械工业出版社.2008：89-91 页4宋贵林.胡春萍主编.现代音响技术入门M.北京：机械工业出版社.2004：262-267页实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 14 页2021-12-19致致 谢谢经过两个星期的电子技术课程设计，我成功的完成了分立元件 OCL 放大器的设计。回顾整个过程，在此首先感谢父母的养育之恩，是他们给了我生命，为我付出他们的全部。感谢家人对我的支持，他们生活得幸福快乐是我的一个终生的奋斗目标。同时也感谢院里给我们创造了这样一个难得的好机会，使我们能够锻炼自己，培养自己工程实践能力和综合分析问题的能力。在这期间，尤其是我的指导老

17、师邱德润教授给了我莫大的帮助，他多次利用休息时间给我回复邮件，不厌其烦地认真地指导我的课程设计，耐心地指导我如何去撰写好一份报告，从他身我学到了许多受用一生的道理和书本上无法学到的知识，在此表示衷心的感谢！实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 15 页2021-12-19附录一：完整电路图附录一：完整电路图实用实用 OCL 功率放大器设计功率放大器设计李宇航第 16 页2021-12-19附录二：元器件明细表附录二：元器件明细表参考标识描述系列封装VSS-VCCPOWER_SOURCES-VCCVCCPOWER_SOURCES-RL8RESISTOR-R9220RESISTO

18、R-R8330RESISTOR-R7600RESISTOR-R6150RESISTOR-R522kRESISTOR-R4620RESISTOR-R3200POTENTIOMETER-R22.5kPOTENTIOMETER-R16200POTENTIOMETER-R1510RESISTOR-R1410kRESISTOR-R13150RESISTOR-R12500mRESISTOR-R11220RESISTOR-R10500mRESISTOR-R132kRESISTOR-Q92N3702BJT_PNPTO-92Q82N6121BJT_NPNTO-220ABQ72N3700BJT_NPNTO-18Q62N5551BJT_NPNTO-92Q52N3700BJT_NPNTO-18Q42N5401BJT_PNPTO-92Q32N5551BJT_NPNTO-92Q22N5551BJT_NPNTO-92Q102N6121BJT_NPNTO-220ABQ12N555