上海大學 電子技術課程設計報告 40傾情奉獻

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1、電子技術課程設計報告 音頻功率放大器的設計上海大學機自學院自動化系電氣工程及其自動化專業(yè)姓名:學號:指導老師:徐昱琳2014年6月26日高保真音頻功率放大器一：任務及要求 1.主要技術指標 正弦波不失真輸出功率 Po5W (f=1kHz,RL=8) 電源消耗功率PE10W ( Po5W ) 輸入信號幅度 VS=200 400mV （ f=1kHz ， RL=8 ， Po5W ) 輸入電阻 Ri10k ( f=1kHz ) 頻率響應 BW=50Hz15kHz 2.課程設計要求 用中、小型規(guī)模集成電路設計所要求的電路； 在EDA軟件上完成硬件系統(tǒng)功能的仿真； 寫出設計、調試、總結報告。二：方案特點

2、 OTL音頻放大電路，局部反饋穩(wěn)定了工作點，總體串聯電壓負反饋控制了放大倍數并提高輸入電阻和展寬頻帶，退耦濾波電容及校正電容是為防止寄生振蕩而設。三：結合結構框圖介紹各組成部分及其工作原理中間放大級（推動級）輸出級輸入級 功率輸出級：由互補對稱電路組成，電路簡單易行，但由于大功率管不大，故推動級要求有一定功率。推動級(中間放大級）：一般都是共射極放大電路，具有一定的電壓增益。由于推動級電壓幅度與輸出級相同，通常采用自舉電路來達到。輸入級：是為了增大開環(huán)增益，以便引入深度負反饋，改進電路的各項指標。電路中的二極管D：為了消除交越失真而設R11是穩(wěn)定功放管靜態(tài)電流用的。推動級的偏置由功放級引入電壓

3、并聯負反饋形式進行，起穩(wěn)定工作點的作用。整體交流電壓負反饋改善放大器各項指標。四：單元電路設計與調試設計計算工作由后級逐漸推向前級1. 電源電壓的確定 因為n=0.8 RL=8 Po=5W所以2. 功率級的設計功放管要求： T3 T4選用3DD15 2Z730即可 功率管需推動電流： 耦合電容： 取2200/25V 穩(wěn)定電阻：過大則功率損失太大，過小溫度穩(wěn)定性不良，故取12W3. 推動級設計 取 選3DG130即可消除交越失真選二極管 2CP12(100mA,0.9V) 一般 取 ， 取200 電路中 選 進行調節(jié)以達最佳工作點當功放級達盡限運用時，推動級也達盡限運用，故推動級基極信號電流的峰

4、值應與靜態(tài)值相等即。由于推動級用的是中功率晶體管，故其輸入電阻為： 推動級的負載電阻可等效為： 其中，為大功率管的輸入電阻，由于乙類放大是變化的，不好準確計算，故以為的計算值 故 推動級電壓放大倍數為 推動級基極推動電壓為： 對信號的分流為： 上反饋電流的峰值 = 總推動信號交流峰值為： 4. 輸入級設計由于推動級需要2.85mA的交流推動信號，故輸入級靜態(tài)電流應大于2.85mA。取。推動級所需電壓信號只0.2V，故輸入級電壓的配置可較隨便，取為2K，則各降落6V 取為3DX201 取則 取 取耦合電容憑經驗選取5. 負反饋設計取 總開環(huán)倍數為： 根據題意要求： 倍故 1+所以是深度負反饋 故

5、取以便于調試6. 電路指標驗算1） 不失真功率設的等大約要損失電源電壓3V，則實際輸出幅度 2） 電源消耗功率 3） 靈敏度 所以滿足要求4） 輸入電阻 10K符合指標要求頻率響應的分析：低頻響應取決于各級耦合電容及旁路電容，開環(huán)選取已考慮足夠大，再加負反饋已無問題。高頻響應主要由2Z730決定，因它的,，而其他硅NPN晶體管頻率都較高，由于深度負反饋，故高頻響應提高到10KC也無問題。 電容是為了消除電源引線太長引起的寄生振蕩，通常采用不太大的電容，現取的電容值。五：總邏輯圖六：仿真結果及分析（給出必要的波形、進行測量精度及誤差分析）(1) 靜態(tài)調試輸出級中點電壓 Vo=1/2 Vcc調節(jié)W

6、2，實現靜態(tài)工作點的調試，當Vo=11V時，Rw2=3.3K（2）動態(tài)調試j.輸出功率Po在 f=1kHz，RL=8,輸出波形基本不失真時，測出輸出電壓值VO必須大于6.325V ，計算出輸出功率大于5W 。調節(jié)輸入信號并適當調節(jié)W1的阻值，得下圖所示波形及輸出電壓值.靈敏度測試在 f=1kHz，RL=8， Po5W時，測出VS的值，必須控制在200400mV之間。調試方法：將信號略減小使輸出保持約6.325伏，測輸入電壓的值。 下圖為信號略減小后，輸出保持約6.325V下圖測出輸入電壓為319mV電源消耗功率用電流表測量電源電流，計算電源消耗的功率。電源消耗的功率：m. 輸入電阻Ri在放大器

7、輸入端串一只10k電阻R，保持輸出5W功率(即輸出電壓有效值是6.325V)，分別測出R1前端電壓值V1和后端電壓值V2，輸入電壓為VS，計算出輸入電阻。 此時 輸入信號VS=630mV 后端電壓V2=6.32V V1=310.1mV由故，符合要求。n.頻率響應 在上述情況下增加或降低輸入信號頻率（幅度不變），輸出電壓隨之下降，當其下降到原來的0.707倍時，或輸出波形產生明顯失真，記下放大器的上、下限頻率值。由于本設計電路所用的晶體管均為理想三極管，所以頻帶寬為無窮。為了測出上限頻率，將T4的Zero-bias B-C junction capacitance(CC)參數,把原來的0改為pF

8、級的電容值（如9e12）?；蚩稍赥3、T4晶體管的集級附近加幾個數量極為pF的電容，減小其下限頻率及頻帶寬。得到的實際應為下圖：當輸出電壓幅度下降為原來的0.707倍時，下限頻率為9.746Hz，上限頻率為9.3150KHz。七：小結1. 遇到的問題及解決方法第一次接觸這么復雜的設計，遇到了很多的問題。首先就是預設計感覺無從下手，通過老師給的資料以及PPT，我慢慢梳理出來預設計的思路，并且耐心的一步步做了出來。當然，在設計的過程中，資料上也有我看不懂的地方，遇到這些問題的時候，我會去翻翻模電書，上網查更多的資料，再不會就會去詢問學長，最后總能把問題解決掉。另一個很大的問題就是仿真，仿真的時候經

9、常會出現各種各樣的問題，最開始我就遇到了萬用表沒有示數，后面經過仔細的檢查，發(fā)現是電路圖中有一個連接點忘記畫。做動態(tài)調試時也遇到了很多的問題，每次都要認真仔細的檢查，調試，最后才得出正確的調試結果。2. 收獲與感想一開始我拿到題目感覺無從下手，非常的盲目，然后通過老師給的參考資料以及課堂PPT，漸漸的開始能夠梳理出來思路，從搞清楚原理；到明白設計過程，明確設計步驟；再到能夠寫出預設計，畫出電路圖；最后驗證，做仿真實驗。這樣一步步下來，自己也大體學會了設計一個電路要怎么做，做完也非常的有成就感。在做課程設計的過程中我發(fā)現，設計電路一定要細心，每一個點都不能漏掉，電路圖中任何一個連接點都至關重要，不細心認真就會容易出現差錯。這次的設計讓我受益匪淺，讓我學會了自己遇到很難又不會的問題如何一步步去解決，自己認為不可能做到的事情，其實從開頭認真研究學習，總可以慢慢進行下去，最后能夠得到一個還算滿意的結果。課程設計讓我把課堂上學到的或者是書上出現但原來并不太在意的知識，應用到實際中去，不僅可以鞏固所學到的知識，而且加強了自己的探索能力，以及對知識的靈活應用。通過本次的設計，我受益匪淺。3. 建議與展望希望這個課程能夠多一點答疑，或者是網上的在線答疑，有的問題實在是資料也找不到，同學也不會，容易在一些問題上造成一知半解。也希望以后這樣的設計多一些。