課程設(shè)計(jì)--ocl音頻放大器

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：OCL音頻放大器</p><p>　　系 別：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系</p><p>　　專 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)</p><p>　　班 級(jí)：12級(jí)（2）班</p><p><b>　

2、　學(xué)生姓名：</b></p><p>　　2013年 9 月 30日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言……………………………………………………………………………………………2</p><p>　　學(xué)習(xí)主要內(nèi)容…………………………………………………………………………………

3、3</p><p>　　技術(shù)指標(biāo)………………………………………………………………………………………4</p><p>　　總體設(shè)計(jì)方案…………………………………………………………………………………4 4.1電路的基本組成……………………………………………………………………4</p><p>　　4.2設(shè)計(jì)電路框圖…………………………………………………………………

4、……4</p><p>　　4.3音頻放大器原理……………………………………………………………………5</p><p>　　4.3.1.原理電路圖…………………………………………………………………5</p><p>　　4.3.2.原理分析……………………………………………………………………7</p><p>　　主要電路器件的選擇……………

5、……………………………………………………………8</p><p>　　5.1確定電源電壓參數(shù)…………………………………………………………………8</p><p>　　5.2三極管的選擇………………………………………………………………………9</p><p>　　用Multisim10仿真OCL功率放大器………………………………………………………10</p>

6、;<p>　　6.1. OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的電路仿真圖………………………………………10</p><p>　　6.2. OCL仿真數(shù)據(jù)……………………………………………………………………10</p><p>　　心得體會(huì)……………………………………………………………………………………12</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………

7、…………………………………………………13</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　本文的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)音頻功率放大器。音頻功放可以說(shuō)是各類音響器材中最大的一個(gè)家族了，其主要作用是將音源器材輸入的較微弱信號(hào)進(jìn)行放大后，產(chǎn)生足夠大的電流去推動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的重放。它廣泛應(yīng)用于DVD接收機(jī)、Av接收機(jī)、助聽器、手機(jī)、等離子顯示器、汽車音響、PC機(jī)、P

8、DA、CD耳機(jī)、收錄機(jī)，及專業(yè)音頻設(shè)備等。它也是音響裝備重要的組成部分，通常把它叫做擴(kuò)音機(jī)。</p><p>　　功率放大器，簡(jiǎn)稱“功放”。很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù)，這時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來(lái)補(bǔ)充所需的功率缺口，而功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。</p><p>

9、　　功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載（一般是揚(yáng)聲器）提供所需要的輸出功率。功率放大器的主要性能指標(biāo)有最大輸出不失真功率、失真度、信噪比、頻率響應(yīng)和效率。目前常見的電路結(jié)構(gòu)有OTL型、OCL型、DC型和CL型。 </p><p>　　OCL是英文Output Capacitor Less 的縮寫，意為無(wú)輸出電容。采用兩組電源供電，使用了正負(fù)電源，在電壓不太高的情況下，也能獲得比較大的輸出功率，省去了輸出端的耦

10、合電容。使放大器低頻特性得到擴(kuò)展。OCL功放電路也是定壓式(需要兩個(gè)直流電源Vcc和-Vcc)輸出電路。</p><p><b>　　學(xué)習(xí)主要內(nèi)容</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)計(jì)劃書</b></p><p><b>　　3、技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　

11、⑴額定輸出功率Po≥10W；</p><p>　?、曝?fù)載阻抗（揚(yáng)聲器）：RL=8Ω；</p><p>　?、穷l率效應(yīng)：?L~?H=50Hz~20kHz；</p><p><b>　?、纫粽{(diào)控制范圍：</b></p><p>　　低音：100Hz±50dB </p><p>　　高音：10

12、kHz±12dB</p><p>　?、奢斎腚妷海篣i≤100mV；</p><p>　?、适д娑龋害谩?%；</p><p>　?、朔€(wěn)定性：在電源為±15V~24V范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出零點(diǎn)漂移≤100mV。</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　

13、4.1電路的基本組成</p><p>　　無(wú)論音頻放大器的基本組成都應(yīng)包括以下幾部分：</p><p><b>　　1.輸入級(jí)：</b></p><p>　　主要是把輸入的音頻信號(hào)有效地傳遞到下一級(jí)，并完成信號(hào)源的阻抗變化</p><p><b>　　2.電壓放大級(jí)：</b></p>

14、<p>　　完成高低因的提升和衰減，為了與音頻控制電路配置</p><p><b>　　3.輸出級(jí)：</b></p><p>　　將信號(hào)進(jìn)行功率放大，以使揚(yáng)聲器上得到足夠大的不失真功率</p><p><b>　　電路基本框圖</b></p><p><b>　　電路基本框圖&l

15、t;/b></p><p><b>　　4.2設(shè)計(jì)電路框圖</b></p><p>　　除了上以上的基本組成外還應(yīng)考慮到為穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)須設(shè)置直流負(fù)反饋電路，為穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)和改善電路性能須設(shè)置交流負(fù)反饋電路，以及過(guò)流保護(hù)電路等。電路設(shè)計(jì)時(shí)各級(jí)應(yīng)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在組裝完畢后須進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試，在波形不失真的情況下，使輸出功率最大。</p>

16、<p>　　所以，根據(jù)上述的原理可以設(shè)計(jì)出下圖的設(shè)計(jì)框圖： </p><p><b>　　設(shè)計(jì)電路框圖</b></p><p>　　4.3 音頻放大器的原理</p><p>　　4.3.1.完整的原理電路圖：</p><p>　　4.3.2.原理分析：</p><p><b

17、>　　1）輸出級(jí)</b></p><p>　　上圖電路采用射極輸出器作為輸入級(jí)，利用它的高輸入電阻以減小信號(hào)電流。并且為了提高輸入電阻，該級(jí)的各電阻（,,,,）的阻值都選擇的比較大。</p><p>　　該輸入級(jí)的輸出信號(hào)經(jīng)電容耦合到電位器（）上，是陰歷那個(gè)調(diào)劑電位器，通過(guò)它來(lái)調(diào)節(jié)輸入到下一級(jí)（電壓放大電路）信號(hào)電壓的大小。</p><p><

18、;b>　　2）電壓放大電路</b></p><p>　　電壓放大電路由運(yùn)算放大器（5G23）構(gòu)成，和外接的電阻元件構(gòu)成典型的同相輸入放大電路。該電路的放大倍數(shù)為</p><p>　　圖中的R6為直流平衡電阻，為外接的校正電容，用來(lái)消除電路可能產(chǎn)生的高頻振蕩，它應(yīng)接在運(yùn)放的補(bǔ)償端上，如果采用帶有內(nèi)部校正的運(yùn)算放大器時(shí)他就可以省去了。（由于時(shí)間和知識(shí)的原因音頻控制電路不在此分

19、析，但是查閱資料可以得到此電路中采用的是典型的衰減式音頻控制電路，可以滿足高保真的要求。）</p><p><b>　　3）輸出級(jí)</b></p><p>　　輸出級(jí)由兩部分組成，一個(gè)是功率放大電路，另一個(gè)是功率放大的驅(qū)動(dòng)電路。 </p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)級(jí)</b></p><p>

20、　　為了得到大的輸出功率，就需要有較大的幅值的電壓信號(hào)和一定數(shù)值的電流才能推動(dòng)功率放大電路。驅(qū)動(dòng)級(jí)應(yīng)有較大的電壓放大倍數(shù)，圖4.2.2所示電路的驅(qū)動(dòng)級(jí)由運(yùn)放構(gòu)成，電路如圖4.2.12所示，集成運(yùn)放為驅(qū)動(dòng)級(jí)。為了提高該級(jí)的輸入阻抗，信號(hào)有其同相端輸入，此外，由功放的輸出端通過(guò)電阻還引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋，該級(jí)的電壓放大倍數(shù)由此負(fù)反饋決定。</p><p><b>　　功率放大器</b></

21、p><p>　　現(xiàn)在都廣泛采用互補(bǔ)對(duì)稱式功放電路，圖4.2.12所示的功率放大器為OCL電路。它由晶體管T2，T3，T4，T5組成，是一種準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱式輸出電路，為了穩(wěn)定輸出電壓和減少失真，輸出級(jí)都接有較深的負(fù)反饋（通過(guò)RF構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋），中頻閉環(huán)電壓放大倍數(shù)公式.來(lái)計(jì)算。由于電容C7的隔直作用，使直流信號(hào)產(chǎn)生全反饋，以保證在靜態(tài)時(shí)輸出端O點(diǎn)點(diǎn)位穩(wěn)定為零狀。</p><p>　　綜上所述，

22、音頻放大電路的工作是將微乳的音頻信號(hào)送入輸入級(jí)，經(jīng)阻抗變換后其輸出信號(hào)進(jìn)入音調(diào)控制電路進(jìn)行電壓放大和高低音提升或衰減，然后再送入OCL功率放大器，產(chǎn)生足夠大的輸出功率，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。</p><p>　　5、主要電路器件的選擇</p><p>　　5.1確定電源電壓參數(shù)：</p><p>　　為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)使電路安全可靠地工作，電路的最大輸出功率Pom應(yīng)比

23、設(shè)計(jì)指標(biāo)大些一般取Pom≈（1.5～2）Po。</p><p>　　由于Pom=V 2om/2RL,因此，最大輸出電壓為Vom=(2POMRL)1/2?？紤]到輸出功率管VT6和VT7的飽和壓降，所以電源電壓常取VCC=(1.2～1.5)Vom。</p><p>　　設(shè)計(jì)要求Po≧10W。所以由以上公式可得</p><p>　　Pom≈15～20 W</p>

24、;<p>　　Vom≈15.5～17.9 V</p><p>　　VCC≈18.6～26.9 V</p><p>　　這里我取了5G23這兩個(gè)運(yùn)算放大器，它們所輸出的電壓為±16V，其他指標(biāo)也均達(dá)到要求。因此它們可作為前置放大電路與功率放大器的直流穩(wěn)壓電源。</p><p><b>　　5.2三級(jí)管的選擇</b><

25、/p><p>　　輸出大功率管的參數(shù)選擇。輸出功率管T4、T5為同類型的NPN型大功率管，其承受的最大反向電壓UCEmax≈2VCC,每管的最大集電極電流為ICmax≈VCC/Rl,每管的最大集電極功耗為PCmax≈0.2Pom。再選擇兩管時(shí)除了要注意β值盡量對(duì)稱外，其極限參數(shù)應(yīng)滿足下列關(guān)系：</p><p>　　U(BR)CEO>UCEmax≈2VCC</p><p

26、><b>　　ICM>ICmax</b></p><p><b>　　PCM>PCmax</b></p><p>　　這里我選擇了兩個(gè)2N2219的管子，它們的參數(shù)基本符合以上分析的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　復(fù)合管的參數(shù)選擇</b></p><p>

27、　　T2、T3分別與T4、T6組成復(fù)合管，它們承受的最大電壓均為2Vcc，在估算VT4、VT5的集電極最大電流和最大管耗時(shí)，可近似為</p><p>　　ICmax≈(1.1～1.5)ICmax/β</p><p>　　PCmax≈(1.1～1.5)ICmax/β</p><p>　　所以選擇VT4、VT5管時(shí)，其極限參數(shù)應(yīng)滿足</p><p&g

28、t;　　U(BR)CEO>2Vcc</p><p><b>　　ICM>ICmax</b></p><p><b>　　PCM>PCmax</b></p><p>　　所以，根據(jù)以上分析可得 U(BR)CEO>48 V</p><p>　　ICM>0.

29、33～0.45 A</p><p>　　PCM>0.33～0.6 W</p><p>　　這里T2我選擇了2N2219的管子,T3我選擇了2N1132的管子，它們的參數(shù)基本符合以上分析的數(shù)據(jù)。</p><p>　　6、用Multisim10仿真OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路</p><p>　　6.1. OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的電路仿真圖&

30、lt;/p><p>　　上面電路圖中采用的是復(fù)合管的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱電路，所以本課程設(shè)計(jì)的仿真就仿真和此電路相似的OCL甲乙類互補(bǔ)電路。</p><p>　　OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路在Multisim10中仿真圖</p><p>　　NPN三極管VT1和VT3組成NPN型復(fù)合管，PNP型三極管VT2和VT4組成PNP型復(fù)合管，兩者實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。</p><

31、;p>　　在Multisim10中構(gòu)建復(fù)合管OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路如下圖；</p><p>　　電路中VT1是型號(hào)為ZTX614，這是由兩個(gè)NPN三極管組成的復(fù)合管，VT2是型號(hào)為ZTX705，是由兩個(gè)PNP組成的復(fù)合管，現(xiàn)在負(fù)載電阻式8Ω，要求輸出電路較大。</p><p><b>　　仿真電路</b></p><p>　　6.2.O

32、CL的仿真數(shù)據(jù)：</p><p>　　經(jīng)過(guò)靜態(tài)的調(diào)試后可以測(cè)得示波器的ui和uo的波形如圖；在不失真的情況下可測(cè)得當(dāng)Ui=6.364V，最大輸出電壓Uo=5.629V，所以最大輸出功率為：</p><p><b>　　7.心得體會(huì)：</b></p><p>　　這是我第一次做課程設(shè)計(jì)，在開始的時(shí)候我根本不知道做什么，慢慢的在老師的講解中及自己親

33、身體驗(yàn)中，我發(fā)覺(jué)做課程設(shè)計(jì)是很有趣的而且十分有用。</p><p>　　首先，從課程設(shè)計(jì)本身來(lái)說(shuō)，它是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。</p><p>　　我學(xué)到了很多東西，不但鞏固了以前所學(xué)過(guò)的模擬電子技術(shù)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)星期5天，通過(guò)這個(gè)星期

34、的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急提高，并為以后的專業(yè)課打下了基礎(chǔ)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了Multisim 10的基本操作，并能用Multisim 10設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的仿真電路。在這個(gè)過(guò)程中，我也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏失落過(guò)，也曾經(jīng)因仿真成功而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。雖然這只是一次極簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，可是平

35、心而論，也耗費(fèi)了我們不少的心血，這就讓我不得不佩服專門搞技術(shù)的前輩，才意識(shí)到老一輩對(duì)我們社會(huì)的付出，為了人們的生活更美好，他們?yōu)槲覀兩鐣?huì)所付出多少心血?。?duì)我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無(wú)止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！同時(shí)這次課</p>

36、<p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)

37、的知識(shí)重新溫故。</p><p>　　希望以后還能有這樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。雖然有點(diǎn)累，但是很開心。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》 主編：楊素行 高等教育出版社</p><p>　　《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與Multisim仿真》 主編：王艷春 合肥工業(yè)大學(xué)出版