OTL音频功率放大器课程设计报告

..模拟电路课程设计报告设计课题：OTL音频功率放大器专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计时间：OTL音频功率放大器一、设计任务与要求①设音频信号为vi=10mV,频率f＝1KHz;;②额定输出功率Po≥2W；③负载阻抗RL=8Ω；失真度γ≤3%；用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源。二、方案设计与论证此次课程设计的任务是OTL音频功率放大器，音频功率放大器是音响系统中不可缺少的重要部分，其主要任务是将音频信号放大到足以推动外接负载，如扬声器、音响等。功率放大器的主要要求是获得不失真或较小失真的输出功率，讨论的主要指标是输出功率、电源提供的功率。由于要求输出功率大，因此电源消耗的功率也大，就存在效益指标的问题。由于功率放大器工作于大信号，使晶体管工作于非线性区，因此非线性失真、晶体管功耗、散热、直流电源功率的转换效率等都是功放中的特殊问题。

集成功率放大器和分立元件功率放大器相比，具有体积小、重量轻、调试简单、效率高、失真小、使用方便等优点，使其得到迅猛发展。在通用领域基本取代分立元件功放。1直流电源部分设计思路稳压部分滤波部分整流部分电源变压器 输出电压稳压部分滤波部分整流部分电源变压器波形转化如下： 2功能部分根据实验要求,最后输出功率为大于2W，Po=U0/RL,RL=8Ω,又Po≥2W，所以得Uo≥4V，而最大不失真电压为LM386输出的最大不失真电压=Vcc/2,而我们设计的直流电压源输出电压为12v，所以=12/2=4.24v，4.24>4，，所以能达到要求。设计要求输入vi=10mV，也就是要求放大倍数大于400倍，但是LM386的最大放大倍数为200倍，远不能实现，所以在LM386之前要用uA741进行放大。方案一：先用电压串联负反馈进行放大，放大倍数为十倍，然后再进行LM386的放大，放大时在1和8号脚之间用可调电位器调节。方案二：先用共基单管放大器进行放大，放大倍数为十倍，然后再进行LM386的放大，放大时在1和8号脚之间用可调电位器调节。两种方案的总体评价：方案一电路结构简单，元器件较少，易于焊接价格相对便宜。方案二电路结构较复杂，元器件较多，不易焊接价格相对较高，晶体管容易受温度影响且调节静态工作点比较复杂。但总体来讲两种方案均可行，我选择方案一。三、单元电路设计与参数计算1直流电源部分变压：用变压器（220~15的变压器）将交流220变为副边电压U2=15v，整流部分：用桥式整流法对交流进行整流，（用N4007二极管）整流后电压为Uo1=0.9U2=13.5V滤波部分：用大电容（3300的电解电容），因为设计中要求输出正负12V所以要用两个大电容，滤波之后电压为Uo2=1.2U2=18V稳压：分别用LM7812和LM7912进行稳压，将电压稳定在正负12V，要注意对稳压块的保护，所以安装保护二极管，最后的输出部分应装发光二极管，观察电路是否导通。为了确保电路的安全，在电路前先安装保险管。2其电路图如下：滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。滤波电路输出电压波形3.本实验的稳压电路，主要使用了集成块：78系列及79系列。78××系列输出为正电压，输出电流可达，如××系列和××系列的输出电流分别为和它们的输出电压分别为5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V等7档。和78××系列对应的有79××系列，它输出为负电压，如表示输出电压为–12V和输出电流为故称之为三端式稳压器。这类集成稳压器的外形图如图所示:2功能部分电压串联负反馈电路原理分析：根据虚短，==；虚断，=；基本共基极电路：原理分析：用LM386实现的第二级放大电路LM386的内部结构原理分析：根据深度负反馈和差分放大电路知识知：所以又因为方案一电路图：基于以上分析：设计要求额定输出功率Po≥2W，负载阻抗RL=8Ω；又Po≥2W，所以得Uo≥4V；设音频信号为vi=10mV所以参数设计：令；所以又因为所以其中所以；；一般取方案二电路图：参数设计：查阅资料;;令;;则直流电源设计图：该直流源采用单相桥式整流法进行整流，用电容滤波电路进行滤波，采用稳压管稳压电路进行稳压。原理分析：直流电源的输入电压为220v的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值与电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，在对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定后面电路的需要。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压。为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路的滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出机仅为直流电压。四．总原理图及元器件清单1总原理图直流电源功能部分2原件清单元件序号型号主要参数数量备注R1，单联电位器10K10.8元/个R2单联电位器100K10.8元/个R3定值电阻10Ω10.1元/个R4定值电阻10.8元/个R6定值电阻10.1/元个C1耐压值50V0.05uf10.1元/个C2耐压值50V220uF30.4元/个C3耐压值50V3300uf21.5元/个C4耐压值50V10uf20.2元/个C5耐压值50V0.1uf30.2元/个集成运放uA74111元/个集成功率放大LM386电压增益为26~46dB11.1元/个二极管D11N4007耐压1000V,电流1A60.1元/个变压器T3220~15V19元/个稳压器件LM7812输出电压12V，输出电流100mA11.2元/个稳压器件LM7912输出电压-12V,输出电流100mA11.2元/个发光二极管1.5~2V,10mA~20mA20.1元/个扬声器DH8Ω5W12元/个五．安装与调试（1）OTL音频功率放大电路的安装1.按照原理图正确焊接电路，焊接时各器件布局合理，导线之间无交叉现象，焊点要实，不能虚焊，否则电路处于开路状态，将导致实验不成功2.注意集成块uA741的管脚接法7号和4号要接直流电源，其中7号接+12V，4号脚接-12v，集成块LM386的4号接地，6号接+12V，5号输出，其他不要接的脚均要焊上而不能悬空。（2）OTL音频功率放大电路的调试1.静态调试时，将输出端对地短路，用万用表测该级输出端对地的直流电压。2.动态调试时，输入端接入信号为vi=10mV,频率f＝1KHz;用示波器观测该级输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接错，相应的地是否接上，元器件数值是否合乎要求，否则是不会出现很大误差的。（3）直流电源的安装1.各元器件按理论电路图正确焊接，注意布局紧密，不出现虚焊或漏焊。2.注意7812和7912管脚的接法（4）直流电源的调试接通电源后，静置一会待电路稳定后没出现任何故障（如芯片被烧等）再进行测量，若出现类似状况应立即断开直流电源，检查问题所在再进行测量。用示波器观察输出波形。用万用表分别测量变压器原、副边线圈的输出电压，滤波后的输出电压，7812，7912的输入和输出电压。六．性能测试与误差分析一．直流电压源部分1.原边电压U0=220V,副边电压U2=12.5v，U2=-15.4v2.滤波后电压U3=16.25,U4=-16.25。3.输出电压Uo1=11.75v,Uo2=-11.75v。4.稳压电势差⊿U1=。⊿U2=16.25-11.75=4.5v。理论值为：U1=15v,U2=-15vU3=18v,U4=-18vUo1=12V,-12V误差计算：副边电压误差w1％=×100%=20%w2％=×100％=20％滤波电压误差w3％=×100%=9.7%w4％=×100％=9.7％输出电压误差w5％=×100％=2.1％W6％=×100％=2.1％二．功能部分静态：1.LM386静态输出U5Q=5.7V动态：1.输入电压为=10.0mv2.741放大输出电压：Uo1=100.1mv3.LM386输出电压Uo2:4.01v理论值静态：LM386静态输出U5Q=5.875v动态：1.741放大输出电压：Uo1=100mv2.LM386输出电压:4.0v误差计算：第一级放大倍数Au1===10.1第二级放大倍数Au2===40.06所以总的放大倍数为Au=Au1×Au2=10.1×40.06=404.6静态输出误差：W(u5q)％=×100％=3％动态输出误差：1.放大倍数误差%=×100%=1.2%2.输出电压误差W％=×100％=0.25％三．误差分析1.实验仪器本身存在缺陷2.集成运放不是理想运放3.电阻参数不是标准的4．电源不标准，很难做到对称5．焊接不紧会使得输出数据不稳定或者说万用表的指针不易稳定，偏转较明显。6静态工作点不是很理想七．结论与心得实验使我对OTL放大器的知识更进一步的加深了，而且通过实践升华了理论，提高了自己的动手能力。在过程中遇到的困难让我们学会了如何更好更快的去解决实际问题。在试验的初期没有考虑到放大倍数，结果得达不到所设计的要求，后来经过分析要达到要求必须要用两级放大电路。该电路必须用电容消除自激振荡、滤去电源的高频部分。通过实验使我明白，在进行设计时，首先不要急于动手，要通过大量的理论计算和论证，论证合理后在进行实物的焊接；再者在进行实物的焊接时要考虑到安全因素，防止自己的心血白费了；然后我明白理论和实践存在很大的差距，掌握理论知识知识我们学习的一部分，我们应该通过更多的实践去丰富自己的能力，更好的掌握理论。八．参考文献1、《电工电子实践指导》（第二版），王港元主编，江西科学技术出版社（2005）2、《电子线路设计、实验、测试》（第二版），谢自美主编，华中理工大学出版社（2000）3、《电子技术课程设计指导》，彭介华主编，高等教育出版社（2000）4、童诗白华成英编《模拟电子技术基础》高等教育出版社物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表专业：电子信息工程班级：学号：姓名：课题名称OTL音频功率放大器设计任务与要求1.设音频信号为vi=10mV,频率f＝1KHz;2.额定输出功率Po≥2W；3.负载阻抗RL=8Ω；4.失真度γ≤3%；5.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源设计报告成绩评分标准：=1\*GB3①有合理的方案设计和论证、电路参数的计算、总原理图和清单。（0-20分）=2\*GB3②电路板制作、调试规范，有详细制作和调试过程。（0-10分）=3\*GB3③电路板测试合理，对性能指标测试数据完整，正确；进行数据处理规范，进行了误差计算和误差分析。（0-15分）