OCL低频功率放大器设计报告

华北科技学院课程设计报告1任务书一、设计任务1．已知条件输入电压幅值Uim〈0.1V，负载电阻RL=82．指标要求输出功率4W，输出电阻40K,工作频率20Hz-20KHz。二、设计要求1．根据设计指标要求进行预设计，确定电路形式，估算元件参数并选择元器件。2．根据设计的电路利用理论公式，核算有关指标能否达到设计要求。3.利用Multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析。4．按时提交课程设计报告，另画出设计电路图（A3图纸），完成相应答辩。三、参考资料1.李立主编.电工学实验指导.北京：高等教育出版社，20052.高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，20043.谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，20034.李万臣主编.模拟电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，20015.高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，2002华北科技学院课程设计报告2目录一、设计题目以及要求...............................3二、设计思路.......................................4三、OCL电路原理图设计..............................6四、OCL功率放大电路参数确定........................8五、OCL电路的仿真..................................9六、总结与体会......................................15七、附录............................................17八．参考资料........................................18华北科技学院课程设计报告3一、设计题目以及要求1、设计任务1）负载阻抗8LR,输入电压幅值UIM＜0.1V；2）指标要求输出功率4W，输出电阻40K,工作频率20Hz-20KHz2、设计要求1）根据设计指标要求进行预设计，确定电路形式，估算元件参数并选择元器件。2）根据设计的电路利用理论公式，核算有关指标能否达到设计要求。3)利用Multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析。4)按时提交课程设计报告，另画出设计电路图（A3图纸），完成相应答辩。华北科技学院课程设计报告4二、设计思路1.三类OCL互补对称电路特点甲类优点：无交越失真和开关失真，而且谐波分量中主要是偶次谐波，在听感上低音厚实、中音柔顺温暖、高音清晰利落、层次感好缺点：效率低，容易发热和对散热要求高而未能在大功率的放大器中得到广泛应用。由于器件长期工作于大电流高温下，容易引起可靠性和寿命方面的问题，而且整机成本高乙类优点：乙类功放的效率平均约为75%，产生的热量较甲类机低，容许使用较小的散热器。缺点：失真十分严重，交越失真令声音变得粗糙。甲乙类优点：甲乙类放大器的长处在于它比甲类提高了小信号输入时的效率，随着输出功率的增大，效率也增高，然而至今仍是应用最广泛的晶体管功率放大器程式，趋向是越来越多的采用高偏流的甲乙类，以减少低电平信号的失真。缺点：失真比甲类大。华北科技学院课程设计报告52.电路的选择及设计功率放大器的作用是给负载RI提高一定的输出功率，当RI一定时，希望输出功率尽可能大。输出信号非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。由于OCL功率放大电路采用了直接耦合方式，为了保证电路工作稳定，必须采用有效措施抑制零点漂移，为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够大的电压放大倍数。因此，我们选用甲乙类互补对称电路。图1OCL功率放大理想设计图输入信号差分放大电路抑制零点漂移，噪声，以及抗干扰作用共射极放大电路电压电流放大甲乙类OCL功率放大电路抑制交越失真，起功率放大作用输出信号华北科技学院课程设计报告6三、OCL电路原理图设计1.互补对称电路图由图1可见，Q1和Q2组成互补输出级。静态时，在D1、D2上产生的压降为Q1,Q2提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态。因电路对称，静态时iC1=iC2，uE=0,uo=0。有信号时，由于电路工作在甲乙类，即使ui很小（D1和D2的交流电阻也小），基本上可线性地进行放大。图2甲乙类互补对称电路华北科技学院课程设计报告72.直接耦合共射放大电路图3直接耦合共射放大电路3.长尾式差分放大电路图4长尾式差分放大电路华北科技学院课程设计报告8四OCL功率放大电路参数确定1、已知条件输入电压幅值Uim0.1V,负载电阻8LR2、指标要求令输出功率P4W，输出电阻R40千欧考虑器件工作的安全性和输出功率的富余量，设计要适当调整：电源消耗的功率为LooccrRUUVp2/)(2maxmax3、各参数的选择选取输入电压幅值为0.05V/ms，频率为1000Hz，稳压电源输出为20V。华北科技学院课程设计报告9五OCL电路仿真1.Multisim的介绍：Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。2.输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级送来的信号作用低失真，低噪声放大。为此，通常都采用带恒流源的，由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小，见图4和图5。图5差分放大电路华北科技学院课程设计报告10图6输入级放大波形3.中间级：主要的作用是获得足够高的电流电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可以采用带有集电极的有源负载的共射放大电路，其静态偏置的电流比输入级还要大，见图6。华北科技学院课程设计报告11图7共射放大电路图8中间级放大波形4.输出级：主要的作用是给负载提供足够大的输出信号功率，降低失真率，可以采用具有复合管构成的甲乙类互补对称功率放华北科技学院课程设计报告12大或者准互补功率放大电路，见图6和图7。图9互补功率放大电路图10输出级放大波形华北科技学院课程设计报告135.电路输出仿真结果：图11OCL低频功率放大电路图图12OCL低频功率放大电路图输入与输出波形华北科技学院课程设计报告14图13OCL低频功率放大电路图波形失真度图14输出电流图15输出电压图16输出功率华北科技学院课程设计报告15六．总结与体会为期三周的课程设计很快结束，在这几星期的学习、查资料、设计、仿真电路过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识，更加牢靠的掌握了所学的理论知识。通过这次课程设计，使我把平时做模拟电子实验所掌握的知识得到更深次的了解和掌握，对仪表的使用更加的熟练，学会了怎样去搭好一个整洁漂亮的电路，学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路，还学习了软件Multisim，学会了使用这个软件完成对电路的PCB制版。此次的创新实验的成功是以经历了无数的失败为前提的。整个设计制作独立完成，增强了自身的动手能力，使我真正的理解了理论联系实际的重要性。关于自己所学的知识也有了新的看法，我们只有将自己所掌握的理论知识真正的运用到社会实践中去的时候，才能产生巨大的社会财富。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对我们的实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新月异，电子技术在生活中可以说是无处不在，因此做好电子技术课程设计是十分必要的。华北科技学院课程设计报告16回顾起此次课程设计，至今我仍然感慨颇多，从拿到题目到完成整个电路，从理论到实践，在二十几天的日子里，可以学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识,提高了自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中可以说得是困难重重，同时也发现了好多自己的不足之处，对一些前面学过的知识理解得不够深刻、掌握得不够牢固、不能很好的熟练的去使用所学的仿真软件。这一次的课程设计，深刻地体现了团队合作的重要性和交流的必要性。通过这次课程设计，我对电子技术有了更进一步的认识和了解，要想学好它重在实践，所以在以后的学习过程中，我会更加注重实践操作，使自己更好地学好理论和技术。在课程设计过程中，收获知识提高能力的同时，我也学到了很多人生的哲理，懂得怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪。因此在以后的生活和学习的过程中，我一定会把课程设计的精神带到生活中，不畏艰难，勇往直前！本次课程设计有许多的同学帮助了我，其间老师也付出了大量的时间和精力来帮助我。不管设计的作品如何，我都会欣然接受现实，因为我们努力过了。同时我也要衷心地感谢我所有的老师，以及帮助我的同学们，要是没有大家的帮助，我也许不能顺利的完成这次的课程设计。华北科技学院课程设计报告17附录输入信号源一个电压幅值为0.05V，输入频率为1KHz电容10uF和4uF各一个二极管三个选用1BH62型号电阻十四个1kΩ两个,500Ω五个,40kΩ一个20kΩ一个,400Ω一个,2kΩ两个200Ω一个,8Ω一个三极管五个PNP型一个,NPN型四个电源一个20V恒压电源导线若干华北科技学院课程设计报告18八．参考资料1.李立主编.电工学实验指导.北京：高等教育出版社，20052.高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，20043.谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，20034.李万臣主编.模拟电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社5.高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，2002