模拟电子技术基础课程设计说明书-音频功率放大器

模拟电子技术基础课程设计说明书-音频功率放大器内容摘要：

两部分，即驱动级和功率输出级。 由于题目是 高保真音频功率放大器的设计与制作，因此，必须保证其 向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，效率尽可能高，非线性失真尽可能小。 整体构思： OCL 互补对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提 供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。 武汉理工大学《 模拟电子技术基础 》课程设计说明书 5 图 21 设计电路框图 驱动级应用运算放大器 μA741 来驱动互补输出级功放电路。 功率输出级由双电源供电的 OCL 互补对称功放电路构成。 为了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路，以使输出级工作于甲乙类状态。 为了稳定工作状态和功率增益并减小失真，电路中引入电压串联负反馈。 功率放大器的作用是给音响放大器的负载（一般是扬声器）提供所需要的输出功率。 功率放大器的主要性能指标有最大输出不失 真功率、失真度、信噪比、频率响应和效率。 目前常见的电路结构有 OTL 型、 OCL 型、 DC 型和 CL型。 有全部采用分立元件晶体管组成的功率放大器；也有采用集成运算放大器和大功率晶体管构成的功率放大器；随着集成电路的发展，全集成功率放大器应用越来越多。 由于集成功率放大器使用和调试方便、体积小、重量轻、成本低、温度稳定性好，功耗低，电源利用率高，失真小，具有过流保护、过热保护、过压保护及自启动、消噪等功能，所以使用非常广泛。 输入音频信号 驱动级 运算放大器电路 负反馈电路 末级功放电路 OCL 互补对称功放电路 输 出 保护电 路 输出级 偏置电路 武汉理工大学《 模拟电子技术基础 》课程设计说明书 6 3 方案分析 方案的选择 方案一：采用 uA741 运算放大器设计电路与四个 三级管相结合组成， uA741通用高增益运算通用放大器，运放为电路的驱动级电路。 早些年最常用的运放之一。 应用非常广泛 , 双列直插 8 脚或圆筒 8 脚封装。 工作电压177。 22V，差分电压177。 30V，输入电压177。 18V，允许功耗 500mW。 四个三极管构成 功率输出级由双电源供电的 OCL 互补对称功放电路构成。 为 了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路，使输出级工作于甲乙类状态。 为了稳定工作状态和功率增益并减小失真，电路中引入电压串联负反馈。 功率放大器的作用是给音响放大器的负载（一般是扬声器）提供所需要的输出功率 方案二： 采用 LM324 通用四运算放大器，双列直插 8 脚封装，其内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 它有 5个引出脚，其中“ +”、“ ”为两个信号输入端，“ V+”、“ V”为正、负电源端，“ Vo”为输出端。 两个信号输入端中 ,Vi（ ）为反相输入端 ,表示运放，输出端 Vo 的信号与该输入端的位相反； Vi+（ +）为同相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相同。 方案选取：本设计选择方案一采用 uA741 和三级管就能满足实验要求了，这样设计电路简单，应用简单。 对所选 方案电路中运放 uA741的简介 uA741M， uA741I， uA741C（单运放）是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用。 这类单片硅 集成电路器件 提供输出短路保护和闭锁自由运作。 这些类型还具有广泛的共同模式 ， 差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。 uA741 的引脚图如下图所示。 武汉理工大学《 模拟电子技术基础 》课程设计说明书 7 图 31 uA741 的引脚图 uA741M， uA741I， uA741C 芯片 引脚 和工作说明： 1和 5为偏置 (调零端 )， 2为正向输入端， 3为反向输入端， 4接地， 6为输出，7接电源 8空脚。 uA741 的内部电路如下图所示。 图 32 uA741 的内部电路图 武汉理工大学《 模拟电子技术基础 》课程设计说明书 8 4 电路设计 本设计电路的总体设计图如下，这是由集成运放与晶体管组成的 OCL 功放电路如图 41 所示。 其中运放为驱动级，晶体管 41 T~T 组成复合式晶体互补对称电路。 32674 1 5U?U A 7 4 1R21kR31 0 k87%R P 14 7 kR14 7 kD1D IO D ED2D IO D ER51 1 kR41 1 k92%R P 21kR 1 01 0 0T1M P S A 0 6R82 4 0R 1 11 0 0R72 4 0T3M P S A 5 5R81R91R 1 230C21 0 uC11 0 uC30 .1 uB11 2 VRL8B21 2 VT22 N 2 2 2 2T42 N 2 2 2 2 图 41 功放总电路图 电路工作原理 三极管 1T 、 2T 为相同类型的 NPN 管，所组成的复合管仍为 NPN 型。 3T 、 4T为不同类型的晶体管，所组成的复合管的导电极性由第一支管决定，即为 PNP型。 4R 、 5R 、 2RP 及二极管 1D 、 2D 所组成的支路是两对复合管的基级偏置电路，静态时支路的电流 0I 可由下式计算：。