音频OCL功率放大器设计.docx
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音频OCL功率放大器设计
电子电路设计
设计题目:
音频OCL功率放大器设计
专业
班级
学号
学生姓名
设计时刻
教师评分
年月日
一、设计指标及设计要求
1.采纳全数或部份分立元件
2.额定输出功率P0≥8W
3.负载电阻RL=8Ω
4.失真度
<3%
5.设计放大器所用直流稳压电源
6.*用Multisim仿真并画图
二、设计方案选择与比较
依照本课题要求,咱们所设计的低功率放大器应由以下几部份组成:
直流稳压电源、前置放大及功率放大。
以下一一加以设计及论证。
电源部份:
本设计的电源通过变压器变成220V交流电,经整流滤波取得±24V的直流电;同时直流电再经三端集成稳压电路输出±20V,供给前置放大电路和功率放大器利用。
信号放大部份:
前置放大电路采纳低噪声双运放,别离以相同放大的方式,作为左右通道的信号放大。
功率放大电路由三部份组成:
输入级、推动级和输出级。
输入级由有两个三极管组成差分放大电路,推动级由一个三极管组成,输出级由两个三极管对称组成。
两输出管别离由正、负两组电源供电,扬声器直接接在两输出管的输出端与地之间,同时应使本功放工作在甲乙类状态。
三、系统框图
分析:
本设计采纳将220V交流电压通过变压器变成±20V的直流电压,供前置放大器与功率放大器利用。
输入信号通过前置放大电路进行初步放大,再通过功率放大器进行进一步的放大。
最后通过输出端输出,即取得所需的。
四、单元电路设计
(一)、直流稳压电源设计
1、参数电路
2、指标
U0=(10~~20)V可调
I0=(0~~500)mA
r0=Ω
Sυ≤
I0max=I0时启动过流爱惜
3、分析计算
设VCE2≥+4V(保证T2处于放大区)
因此VImin≥V0max+4V=24V
因为VImin=U2min
因此U2min=UImin/=24/=20V
考虑电网波动U2min=20*=22V
加上欲量选U2=24V
a、选择变压器
P2=P0+P杂=0.5A*20V+P杂=10W+P杂
选P2=12W
P1=P2/η=12/=20W(η=~
因此P=1/2(P1+P2)=1/2(20+12)=16W
选P=18W
b、选择二极管(D1~D4)
流过二极管电流ID=1/2*I0=1/2*I0=375mA
二极管经受最高反向电压VRM=√2**U2=√2**24=35V
选2CZ54B(用BYW56代替)
c、选择滤波电容C1
当知足RL*C1>(3~5)T/2才有VI=那个关系成立
RL=VI/I0=24V/0.5A=48ΩT=
因此C1≥(3~5)T/2RL=(3~5)(2*48)=104μF
选C1:
CD-500μF-50V
d、选择调整管T2
IC2max≥=*500mA=750mA
VBR(CEO)2≥VImax-V0min=√2**U2=√2**24=35V
PCM2=*(VImax-Vomin)=26W
选3DD59A(用2N2219A代替)
e、选T1
同理VBR(CEO)1=35V
ICM1=ICM2/β2=750mA/50=15mA
PCM1=PCM2/β2=26W/50==520Mw
选3DG121A(用2N2219A代替)
为了提高输出电压稳固性
取样电路分压比:
η=(R3+∆R2)/(R1+R2+R3)=~
受限于指标VZ=3V
选2CW130(用BAT65代替)稳压管VZ=~V
IZmax=600mAIZmin=30mA
R4=(V0-VZ)/IZ=[(10~20)-3V]/30mA=(233Ω~566Ω)
选R4=400Ω
PR=I2R=2*400=因此选1/2W
f、确立R1、R2、R3
令IR1==*500mA≤50mA
分析电路知,IR能够较小,取IR=20mA足够
因此R1+R2+R3=V0/IR=(10~20)V/20mA=(500~1000)Ω
选R1+R2+R3=1000Ω
(R1+R2+R3)/R3*VZ=U0max=20V因此R3=150Ω
[(R1+R2+R3)/(R2+R3)]*VZ=5V因此R2+R3=600Ω
因此R1=400ΩR2=450ΩR3=150Ω
g、选择T4管
选β4=100ICM4=20mAPCM=100mW
因此选30G6~3DG4A(用2N2219A代替)
h、选RC
RCmin=(VImin-V0max-2VBE)/2IB1=/(2*mA)=6kΩ
选RC=6KΩ
i、选择T3、R5
启动过流爱惜I0max=
*R5=因此R5=Ω
因此选R5=Ω3DG4A即可(用2N2219A代替)
(二)、前置放大电路设计
参数电路:
前端放大功能是完成小信号的电压放大任务、提高信噪比,其失真度和噪声对系统的阻碍最大,是应该优先考虑的指标。
我采纳双运放NE5532。
实际制作中将它接成同相放大形式,运放反相端串联47μF的电解电容,让交流信号全反馈,信号放大倍数1+Rf/R0,其中Rf为反馈电阻,在其上并联一个小电容抑制自激震荡,R0为负反馈对地电阻。
为了更好的实现对信号的放大,我将放大倍数定为30dB左右,取Rf=76kΩ,R0=kΩ,Avf=1+76/=dB,由于NE5532需要±3V~±22V的电源,因此在三端稳压块781五、7915供给的±24V上加入两个电阻分压,电源用10μF、μF电容去耦合。
(三)、功率放大器设计
1、参数电路
2、指标
额定输出功率P0≥8W
负载电阻RL=8
失真度
<3%
3、分析计算
a、确立Vcc的大小
要求Pom>Po常取Pom=~2)Po
又因为Pom=1/2[(Vcc-VCES)2/RL]=1/2[Vom2/RL]
因此Vom=16V选Vcc=20V
b、输出级设计
选择T10、T11
Ic10max=Vcc/(RL+R12)=2.2A
VBR(CEO)=2Vcc=40V
Pc10max=*Pom+ICQ*VCEQ=(选ICQ=20mA)
因此T10、T11可选3DD5B、2SD88D、2SD96五、3DD59B(用2N2219A代替)
选β10=β11=50
选R10=R11=(5~10)ri10=(5~10)[rbe10+(1+βi)R12]=(175~375)Ω
选R10=R11=220Ω
选择T八、T9
VBR(CEO)8=VBR(CEO)9=2Vcc=40V
Ic8max=Ic9max=~Ic10max/β10=
Pc8max=Pc9max=~Pc10max/β10=216mW
因此选T8:
3DK4A(NPN)(用2N2219A代替)
T9:
3CG2D(PNP)(用2N1132A代替)
推动级(T5)设计
为保证对后级有足够的驱动电流
要求:
ICQ5≥3*Ib8max=3*Ic8max/β8=mA
选ICQ5=5mA
于是ICM5≥2ICQ5=2*5=10mA
VBE(CEO)≤2Vcc=40V
PCM5≥2Vcc*ICQ=800mW
因此选T5:
3CG20β5=50(PNP)(用2N1132A代替)
计算R7、R8、R9
R7=ICQ5=5mA=140Ω
选R7=150Ω
设ICQ6=3mAIR8=IR9=2mA
VCE6=
R8+R9=3R9=2mA=Ω
因此选:
R9=330ΩR8=1KΩ
对T6要求不高选3DG4即可(用2N2219A代替)
d、输出级设计
令ICQ1=ICQ2=~2)mA
ICQ1+ICQ2=ICQ3
选ICQ1=ICQ2=1mA
那么ICQ3=2mA
选择R2、R3、R5
R2=VBE5/ICQ1=1mA=700Ω选R2=1KΩ电位器
R3=VBE4/2mA=350Ω选R3=360Ω
R5=(2Vcc-VCE4)/ICQ4=/5=Ω
选R5=7KΩ
选三极管T一、T二、T3、T4
VBR(CEO)1=VBR(CEO)2≥=24V
Pcmax1=Pcmax2≥2Vcc*ICQ=40mW
因此T一、T二、T3、T4均为3DG4A(用2N2219A代替)
选择R1、R6、R4
R1=R6=(15KΩ~47KΩ)选R1=R6=33KΩ
因为Po=Vo2/RL
Aμf=Vo/Vi=R6/R4+1
因此R4=Ω选R4=510Ω
选择C一、C二、C3、C4、C五、R14
C1≥(3~10)/2πfeR1=μF选C1=μF/63V
C2≥(3~10)/2πfeR4=μF选C2=50μF/63V
C3≥1/2πfHR14=μF选C3=μF/16V
选C4=C5=(100~200)pF(由调试决定)
选R14=8Ω
五、电路原理总图及原理简述
原理总图:
原理简述:
音频功率放大器事实上确实是对照较小的音频信号进行放大,使其功率增加,然后输出。
其原理如上图所示,前置放大要紧完成对小信号的放大,利用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大,取得后一级所需要的输入。
后一级的要紧对音频进行功率放大,使其能够驱动电阻而取得需要的音频。
设计时第一依照技术指标要求,对整机电路做出适当安排,确信各级的增益分派,然后对各级电路进行具体的设计。
六、元器件明细表
直流稳压电源部份:
元器件名称
元器件参数
元器件名称
元器件参数
线圈U1
三极管T1~T4
2N2219A
二极管D1~D4
BYW56
稳压管Dz
BAT65
电容C1
500μF
电容C2
500μF
电阻Rc
6KΩ
电阻R3
150Ω
电阻R1
400Ω
电阻R4
400Ω
滑动变阻R2
500Ω
电阻R5
750mΩ
前置放大级部份:
元器件名称
元器件参数
元器件名称
元器件参数
电阻R1
100Ω
电解电容C1
1μF
电阻R2
Ω
点解电容C2
47μF
电阻R3
75Ω
点解电容C3
10μF
电阻R4
4Ω
电解电容C4
10μF
滑动变阻器Rw
1kΩ
电容C5
10μF
运放U1
3554AM
电容C6
100nF
电阻5
20Ω
电容C7
100nF
电阻R6
150Ω
电阻R8
4Ω
电阻R7
20Ω
功率放大器部份:
电阻R1
33kΩ
电容C3
100nF
滑动变阻R2
1kΩ
电容C4
200pF
电阻R3
360Ω
电容C5
200pF
电阻R4
510Ω
三极管T1
2N2219A
电阻R5
7kΩ
三极管T2
2N2219A
电阻R6
33kΩ
三极管T3
2N2219A
电阻R7
150Ω
三极管T4
2N2219A
滑动变阻R8
1kΩ
三极管T5
2N1132A
电阻R9
330Ω
三极管T6
2N2219A
电阻R10
220Ω
三极管T7
2N2219A
电阻R11
220Ω
三极管T8
2N2219A
电阻R12
500mΩ
三极管T9
2N1132A
电阻R13
10Ω
三极管T10
2N2219A
电阻R14
8Ω
三极管T11
2N2219A
电解电容C1
μF
扬声器
XLV1
电解电容C2
50μF
七、设计小结
通过这次课程设计,增强了我的动手、试探和解决问题的能力,拓宽了知识面,锻炼了能力,综合素养得了到较大提高,同时也是对讲义知识的巩固和增强,平常看讲义时,有时问题老是弄不懂,做完课程设计,那些问题也就迎刃而解了,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
也让我明白了“熟悉来源于实践,实践是熟悉的动力和最终目的,实践是查验真理的唯一标准。
”这句话的真正含义。
运用学习功效,把课堂上学到的系统化的理论知识,尝试性地应用于实际设计工作,同时也能查验学习功效,看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离,并通过综合分析,找出学习中存在的不足,以便为完善学习打算,改变学习内容与方式提供实践依据。
对咱们电子信息专业的本科生来讲,实际能力的培育相当重要,而这种实际能力的培育单靠课堂学习是远远不够的,必需从课堂走向实践。
通过这次课程设计,进一步激发了我对专业知识的爱好,并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深切的学习,也让我能找出自身状况与实际需要的差距,并在以后的学习期间及时补充相关知识,为求职与正式工作做好充分的知识、能力预备,从而缩短从校园走向社会的心理转型期。
通过理论与实际的结合、人与人的沟通,进一步提高了我的思想觉悟。
尤其是观看、分析和解决问题的实际工作能力,以便培育成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素养的复合型人材,为我以后进入社会工作奠定必然的基础。
八、参考资料和网站目录
[1]电子电路设计与制作·梅开乡、梅军进主编·北京理工大学出版社
[2]电子技术基础(第三版)(模拟部份)·康华光主编·北京:
高等教育出版社
[3]电子技术基础实验与课程设计·章忠全主编·北京:
中国电力出版社1999
[4]有效电工电子技术手册·有效电子技术手册编委会·北京:
机械工业出版社2003
[5]全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选·全国大学生电子设计大赛组委会·北京:
北京理工大学出版社
[6]电子元器件与有效电路基础·韩广兴·电子工业出版社
[7]电子技术经常使用器件应用手册·陈汝全·北京:
机械工业出版社1994
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