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1、毕业论文音频放大电路设计二零一二年三月目录目录1摘要：2关键词：2Abstract:2Key word: 3引言:4一、设计目的和要求4二、设计容4三、总体设计方案5四、设计原理分析54.1电源电路的设计64.1.1集成稳压器的选择74.1.2电源变压器的选择74.1.3整流二极管的选择84.1.4滤波电容的选择84.1.5保护电路94.2功放电路的设计94.2.1音量控制电路104.2.2前置放大电路104.2.3功率放大电路11五、多路功放的设计思路156.1 LM386应用电路16七、总结17致18参考文献：19摘要：该设计正是基于模拟电子基础所讲功率放大电路，主要依托OCL双电源功率放
2、大电路，基本上全部使用分立元件，在功率放大电路前有加了一个前置放大电路（即对输入信号进行放大），电源供电电路主要采用三端集成稳压块MC7812和MC7912正负双电源为电路提供电源。通过本设计读者可以很好地了解基本模拟音频功率放大电路的工作原理，功放电路的元件的选择以及各项参数的计算，掌握放大电路的设计方法。为其他的放大电路的设计提供了极好的理论和实践基础，为今后的学习做下了很好的铺垫！关键词：OCL，三端集成稳压，功率放大Abstract:The design is based on the book of analog electronics technology.The main par
3、t is OCL double powersupplyamplifier circuit, basically all use discrete ponents, the addition of a preamplifier circuit before the power amplifier circuit ( amplification of the input signal), the power supply circuit using three-terminal integrated voltage regulator MC7812 and MC7912 positive and
4、negative dual power supply provides power to the circuit.Through this design, the reader can understand the working principle of the basic analog audio power amplifier circuit, ponent selection and the calculation of the parameters of the amplifier circuit, master amplifier design. Other amplifier d
5、esign provides an excellent theoretical and practical foundation, it will give us more help in the future!Key word: OCL , voltage regulator , Power amplifier引言:随着人们生活水平的不断提高人们对电子产品的需求量也有着迅猛的发展。音频功率放大电路的应用随处可见从传统的收音机、扩音器、卡带式录音机。一直到现在的MP3、MP4、手机甚至于平板电脑、高级音响中它的地位也从未被撼动过。可见音频功率放大电路是多么的重要。真是不敢想像如果没有音频放大电
6、路我们的生活会怎样。另外音频放大电路也是其他放大电路的基础，虽然现在的数字放大电路和基于晶闸管的放大电路技术已经成熟但是它们都是由基本的音频放大电路的基础上发展而来的。基本的模拟音频功率放大电路的作用任然不可小视。一、设计目的和要求该设计主要从音频功率放大电路的整体设计思路和各项参数的计算，比较全面的阐述了整个电路的设计方法，为初学者以及电子制作爱好者提供一个自我学习和设计的依据。要求所涉及的电路主要以下功能：1、采用直接耦合的功率放大器。额定输出功率4W，负载阻抗8欧姆。2、原则上全部使用分立元件3、要具有合适的频响宽度4、具有音量调节功能二、设计容1、画出电路原理图2、确定元器件，计算出元
7、件参数3、SCH原理图文件的输出与打印三、总体设计方案根据设计任务的要求，本系统的组成方框图如下图所示前置放大器功率放大器三端集成稳压电源扬声器输出音调控制信号输入四、设计原理分析由于该设计的目的主要是为初学者提供一个音频功率放大电路的设计基础，从整体上掌握功放电路的设计方法，所以一切从简单易懂入手，最简单的思路是依据模拟电子书上的OCL功率放大电路，OCL是双电源供电，可用两个三端集成稳压块输出正负双电源。在信号输入之前，可以对信号进行一个前置放大，用最经典的A741同比例运算放大器即可。进行音调控制，最简单的方法是用一个电位器就可以控制。在该电路中，要求RL=8，=200mv, =4W,频
8、带围为506KHz,20k.下面分别介绍各部分电路的设计过程4.1电源电路的设计有设计要求可知，电路要求最大输出功率为4W，负载阻抗为8，由此我们可以确定电源电压，根据OCL电路最大输出功率计算公式可知可求得 为功放管的饱和压降；为功放管发射极电阻上的压降，但是为了计算简便，通常用下是计算 带入数据得：得出电源电压后，我们可以有如下电路为功放电路供电4.1.1集成稳压器的选择为了提供给功放电路12V电源，我们可以选择两个三端固定式集成稳压器MC7812和MC7912,查手册可知，输出电压,最大输入电压均能稳压。4.1.2电源变压器的选择由于三端固定式集成稳压器构成稳压电路时要求输入端的电压不能
9、过低，要求但是为了留有余量，我们可选择大一点，在这里我们选,因为在这里它满足MC7812的电压输入围14V4.2功放电路的设计该功放电路分为三个部分，依次为音量控制、前置放大、功率放大。下面进行一一介绍：4.2.1音量控制电路为简便起见，这里的音量控制电路仅用一个10K的电位器即可控制音量的大小，但是需要注意的是，这个电位器最好放在前置放大器之前（即输入信号未被放大的时候），因为信号在未放大前，只要信号有一个很小的变化，输出端的音量输出就会变化很大，若放在前置放大电路之后，即使调节围很大，输出也不会有太明显的变化。4.2.2前置放大电路这里的前置放大电路用我们书上常讲的A741组成同相输入组态
10、放大电路。静态时，功放电路输出端O点电位,O点为“交流零点”。上图中的电阻接地有两个作用：一是决定了同相输入放大电路的激励级的输入电阻；二是使静态时，,反向输入端经、接交流零点。故静态时，运放输出端。在电路中，输出端将信号经反馈回路、反馈到输入端，组成了一个交流电压串联负反馈，可以提高电路的输入电阻，降低输出电阻，稳定输出电压，提高电路的稳定性。电路的总电压放大倍数 则电压串联深度负反馈电路的放大系数为：一般取,则,取,但为了保证留有裕量，选择的电位器。4.2.3功率放大电路（1）工作原理分析功率放大电路采用通用型的分立元件OCL实用电路，OCL实用电路为双电源互补对称功放电路。输出级的功率管
11、分别为NPN管和PNP管，而且要求两管参数相等。在要求输出功率较大的情况下，要选用一对互补的且参数相等的大功率管比较困难，一般采用图中所画的复合管作为大功率管。图中的的V1、V3可选用小功率管，V2、V4选大功率管，而且V1与V3、V2与V4参数要各自相等，增加对称程度。上图中、组成功放复合管的静态偏置电路，、正偏导通。静态时使复合管处于微导通状态，使功放工作于甲乙类状态，以克服交越失真。、组成电流串联负反馈电路，可提高电路的稳定性，减小非线性失真，展宽通频带。分析反馈时可这样分析：由于电路是一个互补对称的，而输入信号是一个正弦交流信号，在正负半周信号的流向也不同，动态时电路处于导通状态，当信
12、号正半周时，经上半部分电路、输出，然后是经反馈回来的，即就是反馈回路，此时、不工作，即不用分析下半部分电路。当信号负半周时亦是如此，这里不再阐述。、为复合管穿透电流分流电阻，用以减小复合管的总的穿透电流。、为平衡电阻。因为是NPN管，为PNP管，其导电形式不同，信号输出接法也不同，是射极输出组态，；是集电极输出，1，且输入阻抗也不相等，致使加至、基极的信号不对称。故加入两个相等的电阻，使输出信号正半周、负半周对称。（2）电路设计计算1)电源计算电源的计算已在前面电源的设计中算过，这里不再计算。2）大功率管的选择最大集射间耐压值：最大集电极电流： 最大集电极耗散功率：查手册，、选3DD3,就符合
13、要求。3）复合管的小功率管的选择与组成NPN型复合管，与组成PNP型复合管，承受的最大电压均为。因为考虑到、对、的分流作用和三极管的损耗，、管的集电极功耗可用下式计算：因为大功率管的放大倍数较低，取20，代入上式得考虑到、的对称性，选：3DG120B,选：3CG120B，3）复合管外接电阻的选择1.电流反馈电阻、的选择这两个电阻一般为0.5左右，选得过大会降低电路效率。但也不能过小，以提高功放输出级工作稳定性和减小非线性失真，一般按下式选择：，则,我们可以选择1，2W的金属膜电阻即可。2.穿透电流分流电阻、的选择、用来减小复合管总的穿透电流，提高复合管的热稳定性。但是、对信号也有分流作用，使复
14、合管的值下降，阻值不能取得过大，也不能过小，一般按下式计算，式中为管的输入电阻，计算公式为 大功率硅管约为10，较小，约为20倍。这里我们选择，代入上式得 则 在这里我们选择3.平衡电阻的选择平衡电阻、可由下式计算/、取标称值30的电阻就符合要求。4）静态偏置电路元件的选择在电路中，我们一般选择为1K精密电位器，、的导通电压，型号选择1N4148硅开关二极管，其正向重复峰值电流,反向峰值工作电压,额定功率P=0.5W满足要求。、 可以忽略不计。由上式得 ，取11K,为保证对称，。5） 阻容吸收网络、的选择扬声器属于电感性负载，、是用来吸收电感性负载产生的过电压，避免击穿功放管，同时它具有改善扬
15、声器高频响应的作用，一般取几欧至几十欧，本电路中我们取30。一般取零点零几微法至零点几微法，取0.1F最好。五、多路功放的设计思路以上设计的功放电路是最简单的分立元件式的功放，而且只有一路信号，没有重低音输出和高音输出先简单介绍多路输出的具有超重低音功放的设计思路，仅以方框图的形式给出：中音506KHZ低音20150HZ高音7K15KHHHHHHHHHZZ信号取出六、集成功率放大器应用电路的简要介绍（LM386）集成功率放大器是在集成运放基础上发展起来的，其部电路与集成运放相似。但是，由于其安全、高效、大功率和低失真的要求，使得它与集成运放又有很大的不同。 电路部多施加深度负反馈。集成功率放大
16、器广泛应用于收录机、电视机、开关功率电路、伺服放大电路中，输出功率由几百毫瓦到几十瓦。除单片集成功放电路外，还有集成功率驱动器，它与外配的大功率管及少量阻容元件构成大功率放大电路，有的集成电路本身就包含两个功率放大器，称为双声道功放。下面介绍一种比较常用的集成功率放大器LM386：LM386是一种低电压通用型音频集成功率放大器，广泛应用于收音机，对讲机和信号发生器中。LM386有两个信号输入端，2脚为反向输入端，3脚为同相输入端；每个输入端的输入阻抗均为50K，而且输入端对地的直流电位接近于零，即使对地短路，输出端直流电平也不会产生大的偏离。6.1 LM386应用电路LM386的电压围为518
17、V，当电源电压为6V时，静态工作电流为4mA，静态功耗仅为24mW。当，时输出功率为1W。LM386应用电路有图所示简要说明：信号从3脚同相输入端输入，从5脚经耦合电容输出。7脚所接电容为去耦滤波电容，取几十微法即可。与组成增益调整电路。当，芯片电阻 电阻被短接，；当为20K时为输入音量控制电位器，取10K。一般取几十微法，上图中取10F。为OTL电路输出电容，取几百微法，220F即可，耐压值。、组成阻容吸收网络，用来吸收电感性负载产生过电压，避免击穿芯片功放管。在上面的设计中已对阻容网络做了详细介绍，这里不再阐述。七、总结该设计从最简单的分立元件功放电路入手，详细的介绍了功放电路的整个设计过
18、程以及电路各部分的工作原理和参数的计算，为初学者能够迅速的掌握功放电路的设计方法提供了依据，而后又介绍了具有超重低音多路功放的设计思路，论文结尾提出了功放电路的发展趋势，以及集成功率放大器的优点，它将逐渐代替分立元件功放电路。致 在本次论文设计过程中，老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师和同学的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感和崇
19、高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议的老师表示感。还要感和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的意。参考文献：【1】梓城 实用电子电路设计与调试 中国电力 2006年第二版【2】卞小梅 模拟电子基础 无线电工业大学2007年 第二版【3】曾煌 电工学 电工技术高等教育2006年 第六版 【4】高吉祥 电子技术基础试验与课程设计电子工业2005年第二版【5】中国知网 基于TDA2030A有源音箱的制作 工业高等专科学校学报 2008年第15卷第二期
