功率放大器设计报告

功率放大器设计报告2011/7/18陈顾远092718专业:电子信息工程该设计报告包括了一、设计任务；二、设计方案两个部分，测试方案及报告另单独提交。功率放大器设计报告1功率放大器设计报告OCL功率放大器的设计一、设计任务根据技术指标和已知条件，选择合适的参数与元件，设计一个功率放大电路。要求：Pmax=5W；RL=8Ω；Ri=20KΩ；Au=10。根据原理及设计方案焊接电路板，写出课程设计报告书。二、设计方案1.原理分析：OCL功率放大器：即为无输出电容的功率放大电路（OutputCapacitorless），电路中两只放大管交替工作，正负电源交替供电，输出与输入之间双向跟随。采用倍增电路：为了使OCL放大电路不产生交越失真，故设置合适的静态工作点，使两只放大管均工作在临界导通或者微导通的状态。而为了产生临界导通或者微导通的状态，采用倍增电路：合理调整两个电阻，可以得到Ube任意倍数的支流电压,设计中将倍增电路接在两只放大管之间以控制开启电压。采用复合管：考虑到若只适用单管放大，则负载上的电流为（15-3）/8=1.5A，相对于运放输出电流，所需求的β过大，因此选择使用已知小功率管与一只大功率管符合。这样β=β1+β2引入旁路电容：C3、C4为旁路电容，用于使两个放大管基极动态电位相等，减少信号损失。功率放大器设计报告2放大倍数由运放和负反馈决定。发射极引入电阻：防止工作温度的上升影响到三极管的输出特性。引入耦合电容：C6为耦合电容，可以屏蔽掉低频噪声。引入隔直电容：由于直流耦合电路容易发生零点漂移，所以加入C5进行隔直通交，使电路对输入端的电流灵敏度降低，防止零点漂移。引入接地电容：由于电源由线性稳压电源以及开关电源提供，会存在毛刺，因此，在电源输入端接入电容C1、C2（220μF），用来滤除交流成分对电路的干扰。2.参数的确定：1）电阻：Ri=R14应为20KΩ由于Au=R5/R4=10，所以R4=3.3KΩ，R5=33KΩR10和R13、R11和R12为了起到限制基极电流作用一般Ib=1～3mA。又Ib=1～3mA〈（15-2）/R所以此处选R10=R13=R11=R12=270ΩR3、R7为倍增电路分压用。Uce=（1+R3/R7）Ube≈2V故选择R7=1.5KΩ，R3为5KΩ的滑动电阻器，且滑动到50%附近。R8=R9=0.51Ω，防止工作温度的上升影响到三极管的输出特性，小阻值即可。R2=R6=560Ω，作用为减小因前级电路扰动而给输出造成的影响。2）电容：功率放大器设计报告3耦合电容C6决定通频带，鉴于对通频带没有过多要求，由公式f=1/(2πRC)选择C6=47μF.隔直电容C5选取47μF旁路电容C3=C4=220μF接地电容C1=C2=220μF3）三极管：由于要满足高频特性，若要达到fH=20KHZ，β=60时，fT=1.2MHZ即可满足要求。选用大功率管BD243B和BD244B。Pmax=U2max/RL=5W=Uces5V集电极电流最大值ICM〉（Vcc/RL）Uceo〉30V所以选择2SC1815和BD243B、2SA1015和BD244B作为两对互补的复合放大管。4）运放使用常见运放LM7413.调试与测试步骤静态工作点的调整：接上负载，±15V电源，测量10线上（E点）电位VE1）去除运放，将R3从0点开始起调，使得UB1B2=1.6-2.4V，观察VE点电位，令VE=0～20mV以内。2）加上运放后重复上述过程，依然要求VE=0～20mV。Uimax，Uomax，Au的测试：在f=1KHz时，测量出最大不失真时的输入电压Uimax以及输出电压UomaxAu=Uomax/Uimax功率放大器设计报告4关于最大功率Pomax的测试：在测出Uomax后，由公式：Pomax=Uomax2/(2*RL)得出得最大功率Pomax关于效率的测试：在测出Uomax后，根据公式：ηmax=（π/4）*（Uomax/15)可以得出效率通频带测试：在输出达到最大值，即在最大不失真输出功率时将信号源在1KHz处增加幅度，直到输出电压下降到中频时时的0.707倍时停止增加，记录数据，此时的频率即是fH。将信号源在1KHz处减小幅度，直到输出电压下降到中频时的0.707倍时停止减小，记录数据，此时的频率即是fL。此时：fBN=（fL，fH）