模块3.2 音频功率放大器的设计与制作[文字可编辑].pptVIP

项目 3 功率放大器的设计与制作 模块 3.2 音频功率放大器的设计与制作 1 ．设计指标 ① 最大输出功率（单通道） P om ≥ 2W 。 ② 功放电压增益为 A u ≥ 10dB 。 ③ 最大效率 ? ≥ 50% 。 ④ 负载（扬声器）阻抗 R L =8 ? 。 ⑤ 输出信号失真度 TH D≤ 5.0% 。 ⑥ 下限截止频率 f L ≤ 20H z ；上限截止频率 f H ≥ 20kH z 。 2 ．任务要求：完成原理图设计、元器件选型、电路装接与调试、电路性 能检测、设计文档编写。 实训 音频功率放大器的设计 3 ．设计内容（示例）： （ 1 ）电路原理图设计 功率放大器的电路原理图如图所示。 为满足电路的输出功率和效率的要求，功率放大电路采用 驱 动级 和 末级功放 两级电路组成。 驱动级采用运放 LF353 组成的同相比例运放。 末级功率放大电路采用复合管构成的乙类推挽功率放大电路。 +9V ? 9V R f R 2 R 1 20k C 4 C E1 C 8 100μ F 0.01μ F 10k 输入 C E2 C 9 100μ F 0.01μ F 1 3 2 I C1A LF353 20p C 1 100μ F 100μ F C 2 1k C 3 10μ F D 1 D 2 R 3 R 5 R 4 R 6 R 7 R 8 R 9 R L 1.6k 100ohm 1.6k 390ohm 390ohm 0.1ohm 0.1ohm 8ohm A C B VT 1 VT 2 VT 3 VT 4 8050 8050 8050 8550 ? VT 1 、 VT 2 组成 NPN 复合管； VT 3 、 VT 4 组成 PNP 复 合管。它们组成了乙类推挽功率放大器。 ? 电阻 R 6 、 R 7 的作用是调整静态工作点； ? 电阻 R 8 、 R 9 的作用是稳定静态工作点，并且在输出 短路时，起到一定的限流保护作用。 ? 二极管 D 1 、 D 2 和电阻 R 5 的作用是为复合管提供一 定的基极偏置，消除交越失真。 ? 电容 C E1 、 C E2 和 C 8 、 C 9 为滤波电容，使交流信号输入时，保 持 A ， B ， C 三点电位相同。使 OCL 电路的输入端保持对称的 波形。电容 C E1 、 C E2 取值大一些好，取 100 μ F 的电解电容，电 容 C 8 、 C 9 取 0.01 μ F 的瓷片电容。 ? 电容 C 4 为防止运放自激的电容，容量可以小一点，取 20p 的瓷片电容。 ? 电阻 R f 引入了交直流负反馈，直流负反馈使直流输出全部 返回，保证零输入时有零输出。 ? 交流负反馈使驱动级电路成为一个同相比例放大电路。 （ 2 ）计算电路中各元器件参数 ① 估算电源电压值 根据设计要求： 最大输出功率（单通道） P om ≥2W，输出负载电阻 R L 为8Ω， 可以得到输出负载上得到的电压。因为根据式： 得到 L 2 om o o o 2 R U I U P ? ? V 7 . 5 8 2 2 2 L o om ? ? ? ? ? ? ? R P U 为减小电路损耗，电阻 R 8 、 R 9 的值应远远小于电阻 R L 。取 R 8 ＝ R 9 ＝ 0.1 ? 。 ( 交 直流反馈，若电阻过大，电压放大倍数降低，输出电压降低） 由于反馈电阻 R f 上的电流很小，可以认为通过电阻 R 8 、 R 9 上的电流近似等于输出电流 I L 。 得 0.5A 8 2 V 7 . 5 2 L om L ? ? ? ? R U I 可以计算出电阻 R 8 、 R 9 的功率为 W 025 . 0 8 2 L R 8 ? ? ? R I P 取常用的 0.125W 的金属膜电阻即可。 电源电压： V 8 . 6 7 . 5 1 . 0 5 . 0 2 1 R R CE CC 8 VT2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? L U U U V 暂取电源电压 V CC 为 9V 。 这里考虑功放管的饱和压降为 1V ，具体的参数要查阅 功放管的手册。不同型号的管子饱和压降也不尽相同。 ② 估算偏置电阻值 输出电压最大时， VT 2 的射极电流约等于负载电阻上的电流。 即： 0.71A L om Lm E2m ? ? ? R U i i 假定功放管 β =200 ，则可得出 m A 5 . 3 201 0.71A 1 E2m B2m ? ? ? ? ? i i 假设电阻 R 6 上的电流值为 2mA, 则 VT 2 的射极电流约等于 mA 5 . 5 6 R B2m E1m ? ? ? i i i μA 5 . 27 201 5.5m A 1 E2m B1m ? ? ? ? ? i i 取静态