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1、模电课程设计OTL音频功率放大器OTL音频功率放大器 一、设计任务与要求 1.设音频信号为 vi=10mV, 频率 f1KHz; 2.额定输出功率 Po2W； 3.负载阻抗 RL=8； 4.失真度 3%； 5.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源 二、设计思路： 1.功率放大器的作用是给负载 RL 提供一定的输出功率，当 RL 一定时，希望输 出功率尽可能大，输出信号的非线性失真可能小，且效率尽可能高。 由于 OTL 电路采用直接耦合方式，为了保证电路工作稳定，必须采取有效措 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，故需要有足够高的 电压放大倍数。因此，性能
2、良好的 OTL 功率放大器应由输入级、推动级和输出级等部分组成。 2. OTL 功放各级的作用和电路结构特征 1) 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低失真，低噪声放大。为此，采用带恒流源的， 由复合管组成的差模放大电路，且设置的静态偏置电流较小。 2) 推动级的作用是获得足够高的电压放大倍数， 以及为输出级提供足够大的 驱动电流，为此，可采用带集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级大。 3) 输出级的主要作用是级负载提供足够大的输出信号功率， 可采用由复合管 构成的甲乙灯互补对称功放或准互补功放电路。 此外，还应考虑为稳定静态工作点须设置直
3、流负反馈电路，为稳定电压放大 倍数和改善电路性能须设置交流负反馈电路， 以及过流保护电路等。 电路设计时， 各级应设置合适的静态工作点，在组装完毕后须进行静态和动态测试，在小型不 失真的情况下，使输出功率最大。动态测试时，要注意消振和接好保险丝，以防损坏元器件。 三、1 直流电源部分 变压：用变压器将交流 220 变为副边电压 U2=15v， 整流部分：用桥式整流法对交流进行整流， 整 流后电压为 Uo1=0.9U2=13.5V 滤波部分：用大电容 ，因为设计中要求输出正 负 12V 所以要用两个大电容，滤波之后电压为 Uo2=1.2U2=18V 稳压： 分别用 LM7812 和 LM7912
4、 进行稳压， 将电压稳定在正负 12V， 要注意对稳压块的保护，所以安装保护二极管，最后的输出部分应 装发光二极管，观察电路是否导通。 电路图： .U5LM7805.AGCCLNDAPACITOR POAPACITOGRN PDOL121vinVout3R3+C9D4RES2C11CAPLEDR4J7123CON3J8123CON3J9123CON3J10123CON3J11123CON3J12123CON3+C10D5RES2C12CAPLEDB2VinU3LM7905Vout31CAPACITOR POLCAPACITOR POLU4LM7812VinVout3+C3GNDR1C7CAPD
5、2RES2J1LEDR2+C4J2123CON3J3123CON3J4123CON3J5123CON3J6123CON321D3RES2C8CAP123CON3GND2VinU1LM7912Vout3LEDU6LM7815AGNDCAPA2CITOR POL1vinVout3+C13R5C15CAPD6RES2J13LEDR6D7RES2+C14J14123CON3J15123CON3J16123CON3J17123CON3J18123CON3123CON3GNDCAPACITOR 1POLC16CAPVout3LEDB2VinAD1F1J100321CON3F2FUSE1FUSE1BRIDG
6、E14700ufU2LM7915R7D8RES23LEDR8D9RES2LED+C12C5CAP4700uf+C24C6CAP.AB1. 为了确保电路的安全，在电路前先安装保险管 性能测试与分析 1.副边电压为 U1=15.6v,U2=-15.4v 2.滤波后电压 U3=22.3v,U4=-22.0v 3.输出电压 Uo1=11.69v,Uo2=-11.70v 4.稳压电势差U1=22.3-11.69=10.61V U2=22-11.70=10.3V 理论值为： U1=15V,U2=-15V U3=18V,U4=-18V Uo1=12v,Uo2=-12v 误差为： 副边电压误差 w1= / 1
7、5 100%=4% w2= (15.4-15 )/15 100=2.7 滤波电压误差 w3= (22.3-18)/18 100%=23.8% w4= (22.0-18)/18 100=22.2 输出电压误差 w= (12-11 .69)/12 100=2.6 W6=( 12-11 .70)/12 100=2.5 四、放大电路部分 使用分立元件阻容耦合多级放大器设计，下是结构框图：以 1原理图： .R3510R+C3.VCC100UR4680RVCCQ33DG121J1123412vRW21W13RW1121K2C4+W231000U10KJ3YANG SHENG QI 12342R52.4KR
8、D11N4007Q23CG12C1+Q13DG6JK54321CON510U+C2R63.3KRR7100R100U.2原理分析： 当输入信号处于正半周期时，9012 导通，9013截止，于是 9012 以射极输出的形式将信号 传递给负载，同时向 C4充电，因为 C4 电容量大，其上电压基本不变，维持在 1/2VCC； 当输入信号处于负半周时，9013 导通，9012 截止，已充电的 C4充当 9013的电源，同时 放电，9013 也以射极输出形式将信号传输给负载 RL，这样在 RL 上得到了完整的输出波形。 2.1 OTL互补对称电路的特点 1）单电源供电； 2）输出加有电容。 2.2静态分
9、析 静态时，电源通过Q3向C4充电，调整参数使得三极管发射极点位： Ua=Vcc/2, Uc=Vcc/2 2.3动态分析 Ui0,T1导通T2截止，RL得到上正下负的电压； Ui0,T1截止T2导通，C两端的电压为T2、RL提供电源呢，RL上得到上负下正的电压。OTL乙类互补对称电路如图3-1所示。 设三极管T1、T2特性曲线对称,Ucem1=Icm2=Icm. Ucem1=Ucem2=Ucem, 则集电极最大输出电压为Ucem=Vcc/2-Uces 集电极最大输出电流为 Icem=(Vcc/2-Uces)/RL 最大输出功率： 忽略Uces则： 每个三极管的最大功耗：PTm=0.2Pom O
10、TL乙类互补对称电路的主要优点是：效率高；缺点是：会出现交越失真，因此可采用甲乙类互补对称电路。 3器件选择 1） OTL功率放大器电路采用单电源供电分别是+12v和-12V,由前面设计的正负12v稳压直流电源供电。 2） 三极管Q1为NPN9013，Q3为NPN9013，Q2为PNP9012. 3） 电位器RW1为1KR的范围，RW2为10KR的范围；R4=680R,R3=510R, R5=2.4KR, R6=3.3KR, R7=100R. 4） 电容全部采用电解电容C1=10UF, C2=C3=100UF, C4=1000UF 5） 二极管为1 N4007 实验总结： 这一次实验设计是一次比较容易，也是比较成功的实验设计，在设计的过程中，通过上网查询资料，然后将得到的数据进行仿真实验，经过修改，仿真成功之后就开始制作，只用一次就成功，无需修改。但在设计的过程中，因没有重视元器件的摆放，设计出来的作品调节起来不是很方便，且因为实验直接用三极管进行放大，无芯片的调节控制，作品的噪音比较大，失真也比较大，但应该在实验允许范围内。 班级： 姓名： 学号： 附:实物图 功率放大器 电源
