上海大學(xué) 電子技術(shù)課程設(shè)計報告 40傾情奉獻

電子技術(shù)課程設(shè)計報告 音頻功率放大器的設(shè)計上海大學(xué)機自學(xué)院自動化系電氣工程及其自動化專業(yè)姓名:學(xué)號:指導(dǎo)老師:徐昱琳2014年6月26日高保真音頻功率放大器一：任務(wù)及要求 1.主要技術(shù)指標(biāo) 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(yīng) BW=50Hz15kHz 2.課程設(shè)計要求 用中、小型規(guī)模集成電路設(shè)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(shè)計、調(diào)試、總結(jié)報告。二：方案特點 OTL音頻放大電路，局部反饋穩(wěn)定了工作點，總體串聯(lián)電壓負(fù)反饋控制了放大倍數(shù)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(shè)。三：結(jié)合結(jié)構(gòu)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(fù)反饋，改進電路的各項指標(biāo)。電路中的二極管D：為了消除交越失真而設(shè)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并聯(lián)負(fù)反饋形式進行，起穩(wěn)定工作點的作用。整體交流電壓負(fù)反饋改善放大器各項指標(biāo)。四：單元電路設(shè)計與調(diào)試設(shè)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(shè)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(shè)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(diào)節(jié)以達最佳工作點當(dāng)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值應(yīng)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(fù)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(zhǔn)確計算，故以為的計算值 故 推動級電壓放大倍數(shù)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(shè)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(yīng)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(jīng)驗選取5. 負(fù)反饋設(shè)計取 總開環(huán)倍數(shù)為： 根據(jù)題意要求： 倍故 1+所以是深度負(fù)反饋 故取以便于調(diào)試6. 電路指標(biāo)驗算1） 不失真功率設(shè)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(biāo)要求頻率響應(yīng)的分析：低頻響應(yīng)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(fù)反饋已無問題。高頻響應(yīng)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(fù)反饋，故高頻響應(yīng)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(xiàn)取的電容值。五：總邏輯圖六：仿真結(jié)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(diào)試輸出級中點電壓 Vo=1/2 Vcc調(diào)節(jié)W2，實現(xiàn)靜態(tài)工作點的調(diào)試，當(dāng)Vo=11V時，Rw2=3.3K（2）動態(tài)調(diào)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(diào)節(jié)輸入信號并適當(dāng)調(diào)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(diào)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(yīng) 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(dāng)其下降到原來的0.707倍時，或輸出波形產(chǎn)生明顯失真，記下放大器的上、下限頻率值。由于本設(shè)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(shù),把原來的0改為pF級的電容值（如9e12）?；蚩稍赥3、T4晶體管的集級附近加幾個數(shù)量極為pF的電容，減小其下限頻率及頻帶寬。得到的實際應(yīng)為下圖：當(dāng)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(jié)1. 遇到的問題及解決方法第一次接觸這么復(fù)雜的設(shè)計，遇到了很多的問題。首先就是預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)計的思路，并且耐心的一步步做了出來。當(dāng)然，在設(shè)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(wǎng)查更多的資料，再不會就會去詢問學(xué)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(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的問題，最開始我就遇到了萬用表沒有示數(shù)，后面經(jīng)過仔細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)是電路圖中有一個連接點忘記畫。做動態(tài)調(diào)試時也遇到了很多的問題，每次都要認(rèn)真仔細(xì)的檢查，調(diào)試，最后才得出正確的調(diào)試結(jié)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(shè)計過程，明確設(shè)計步驟；再到能夠?qū)懗鲱A(yù)設(shè)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(xué)會了設(shè)計一個電路要怎么做，做完也非常的有成就感。在做課程設(shè)計的過程中我發(fā)現(xiàn)，設(shè)計電路一定要細(xì)心，每一個點都不能漏掉，電路圖中任何一個連接點都至關(guān)重要，不細(xì)心認(rèn)真就會容易出現(xiàn)差錯。這次的設(shè)計讓我受益匪淺，讓我學(xué)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(rèn)為不可能做到的事情，其實從開頭認(rèn)真研究學(xué)習(xí)，總可以慢慢進行下去，最后能夠得到一個還算滿意的結(jié)果。課程設(shè)計讓我把課堂上學(xué)到的或者是書上出現(xiàn)但原來并不太在意的知識，應(yīng)用到實際中去，不僅可以鞏固所學(xué)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(yīng)用。通過本次的設(shè)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(wǎng)上的在線答疑，有的問題實在是資料也找不到，同學(xué)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(shè)計多一些。