［教学目的］
1、掌握互补功率放大电路的工作原理，熟悉实际功放OCL电路
2、掌握LM386集成功放的工作原理、引脚图及其使用
［教学重点和难点］
1、互补功率放大电路的最大输出功率、转换效率和最大输出电压的计算
2、LM386集成功放的应用
［教学时数］4学时
［教学内容］
第一节功率放大电路概述
一、功率放大电路的特点
二、放大电路的组成
第二节互补功率放大电路
一、OCL电路的组成及工作原理
二、OCL电路的输出功率及效率
第三节集成功率放大电路
一、集成功率放大电路的分析
二、集成功率放大电路的主要性能指标
三、集成功率放大电路的应用
［电子教案］4学时
本章讨论的问题：
功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大电路有什么区别？2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？
4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？
5.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，如何估算出最大输出功率？
6.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？它们与电路中晶体管的工作状态有关吗？
7.功放管和小功率放大电路中晶体管的选择有何不同？如何选择？
9.1 功率放大电路概述（45分钟）
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源（直流）电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。
功放电路的要求：
1.Pomax 大，三极管极限工作；
2.h = Pomax / PV 要高；
3.失真要小
9.1.1功率放大电路的特点
一、主要技术指标1.最大输出功率Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为Po ＝IoUo 。 最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率 2.转换效率η
功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。 3.最大输出电压Uom 二、功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。晶体管集电极电流最大时接近ICM
晶体管管压降最大时接近U （BR ）CEO 晶体管耗散功率最大时接近PCM
如何选择功放管？
要注意极限参数的选择，还要注意其散热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施
三、功率放大电路的分析方法
采用图解法9.1.2
功率放大电路的组成一、为什么共射放大电路
不宜用作功率放大电路
1.无输入信号作用时：直流电源提供的直流功率为I CQ V CC ， 即图中矩形ABCO 的面积。
集电极电阻R C 的功率损耗为I 2CQ R C 即图中矩形QBCD 的面积。 晶体管集电极耗散功率为I CQ U CEQ 即图中矩形AQDO 的面积。 2.在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波：直流电源提供的直流功率不变
R /L (=R C //R L )上获得的最大交流功率P /Om 为
图9.1.1小功率共射放大电路的输出功率和效率分析 )(2
1
)2
(
20L
CQ CQ L
CQ m R I I R I P '='='
即图9.1.1中三角形QDE 的面积
负载电阻R L 上所获得的功率P O 仅为P Om 的一部分。
3.结论：共射放大电路输出功率小，效率低（25℅），不宜作功放。二、变压器耦合功
率放大电路
1.电路
2.工作原理：
变压器原边线圈电阻可忽略不计，直流负载线 垂直于横轴且过(V CC ，0)。
电源提供的功率为P V ＝I CQ V CC ，全部消耗在管子上。R L 等效到原边的电阻为
则可作出交流负载线在理想变压器的情况下，最大输出功率为
在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波直流电源提供的功率不变：P V ＝I CQ V CC 电路的最大效率为: P om / P V =50 ℅
3.实用的变压器功率放大电路
希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也随之增大，从而提高效率。
变压器耦合乙类推挽功率放大电路
电路分析：
无输入信号，二管截止有输入信号，二管交替导通
重要概念：推挽
同类型管子在电路中交替导通的方式称为“推挽”工作方式。
重要概念：功率放大电路的分类
在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类 三极管根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。
L L
R N N R 2
2
1)(='CC
CQ CC CQ m V I V I P 2
1220==图9.1.3
三、无输出变压器的功率电路Output Transformerless（OTL电路）
用一个大容量电容取代了变压器(电容：几百~几千微法的电解电容器)，如图9.1.4。
图9.1.4OTL电路
1.电路结构特点：单电源供电。T1和T2特性对称
2.工作原理分析：
静态时：前级电路应使基极电位为V CC/2，发射结电位为V CC/2 ，故电容上的电压也V CC/2。工作时：T1和T2轮流导通，电路为射极跟随状态。3.OTL乙类功放电路存在的问题：
OTL工作在乙类工作状态，会出现交越失真。
4.问题：如何消除？（9.2.1解决）
四、无输出电容的功率放大电路Output Capacitorless（OCL电路）
1.电路图
图9.1.5OCL电路
2. 电路结构特点：双电源供电,T1和T2特性对称
3.工作原理分析：
静态时: T1和T2均截止，输出电压为零。
工作时: T1和T2交替工作，正、负电源交替供电，输出与输入之间双向跟随。重要概念：互补
不同类型的二只晶体管交替工作，且均组成射极输出形式的电路称为“互补”电路；
二只管子的这种交替工作方式称为“互补”工作方式。
五、桥式推挽功率放大电路Balanced Transformerless（BTL电路）
1.电路结构特点：
单电源供电，四只管子特性对称
图9.1.6BTL电路
2.工作原理分析：
静态时，四只晶体管均截止，输出电压为零。工作时，当u i>0时，T1和T4导通，T2和T3截止，负载上获得正半周电压；当u i<0时，T2和T3导通，T1和T4截止，负载上获得负半周电压。因而负载上获得交流功率小结：
1.功率放大电路是在电源电压确定的情况下，以输出最大不失真的信号功率各具有尽可能高的转换效率为组成原则，功放管常常工作在尽限应用状态。
2.低频功放电路有变压器耦合乙类推换电路、OTL电路、OCL电路和BTL电路。
复习：
1.功放电路的性能指标：最大输出电压、最大输出功率和效率
2.功放电路的分类：甲类、乙类、甲乙类、丙类和丁类
变压器耦合、OTL、OCL和BTL
9.2互补功率放大电路（90分钟）
目前使用最广泛的功放是OTL电路和OCL电路
本节主要掌握：功放电路的组成原则
掌握OCL的工作原理、特点。
9.2.1OCL电路的组成及工作原理一、电路组成
1.电路结构特点：
乙类互补功率放大电路如图9.2.1所示。它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组
成。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。
图9.2.1 乙类互补功率放大电路
2.工作原理分析：
当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载R L，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。
当输入信号处于负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负载R L，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。
于是两个三极管一个正半周、一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。如图9.2.2所示。
(a) 波形图(动画17-1) (b) 交越失真(动画17-2)
图9.2.2乙类互补功率放大电路波形的合成
严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。
3.如何消除交越失真
可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图9.2.3所示。
(a)利用二极管提供偏置电压(b)利用三极管恒压源提供偏置
图9.2.3甲乙类互补功率放大电路
9.2.2OCL 电路的输出功率及效率
1．最大不失真输出功率P omax
设互补功率放大电路为乙类工作状态，输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降，负载上的最大不失真功率为
L
2
CC
L 2CES CC L 2CES CC omax 22)(]2/)[(=R V R V V R V V P ≈-=-
2．电源功率P V
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。
L
om
CC π
L
om
CC
π
om CC
CC CC V π2)d(sin 22)d(sin π
22=R V V t t R V V t t I V I V P =
==?
?
ωωπ
ωω
显然P V 近似与电源电压的平方成比例。 3．三极管的管耗PT
电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然
L
2
om
L om CC o V T 2π2=R V R V V P P P -
=- 将P T 画成曲线，如图9.2.4所示。显然，管耗与输出幅度有关，显然管耗与输出幅度有
关，图17.05中画阴影线的部分即代表管耗，P T 与V om 成非线性关系，有一个最大值。可用P T 对V om 求导的办法找出这个最大值。P Tmax 发生在V om =0.64V CC 处，将V om =0.64V CC 代入P T 表达式，可得P Tmax 为
o m a x
o m a x o m a x L
2
CC
2
L 2
CC L
2
CC L CC CC L 2
om L om CC T 4.04.08.0264.02π56.22)64.0(π64.022π2=P P P R V R V R V R V V R V R V V P =-≈-=
-
=-
对一只三极管
omax T 2.0P P ≈
图9.2.4乙类互补功率放大电路的管耗
4．效率η
当V om = V CC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
CC
om
om CC om om V o 4ππ22
V V I V V I P P ===
η
9.2.3OCL 电路中晶体管的选择 一、最大管压降 U CEmax =2V CC
二、集电极最大电流
三、集电极最大功耗
在查阅手册选择晶体管时，应使极限参数 BU CEO ＞2V CC I CM ＞V CC /R L
P CM ＞0.2P om [例9.2.1] 在图9.2.2所示电路中已知V CC ＝15V ，输入电压为正
弦波，晶体管的饱和管压降U CES ＝3V ，电压放大倍数约为1，负载电阻R L ＝4欧，（1）
求解负载上可能获得的最大功率和效率
L
CES1
CC Emax Cmax R U V －＝=
I I ）
－（ ＝＝
4
U U V R 1sin R U )
sin U V (2121P OM
2OM CC L 0
L
OM
OM CC T πωωωπ
ωπ
π
π
?
?
-=
t td t t d i u C CE
（2）若输入电压最大有效值为8V ，则负载上能够获得的最大功率为多少解（1）（2）因
为U O ≈U i ，所以U Om ≈8V 。最大输出功率 小结：
1.功放的输入信号幅值较大。分析时应采用图解法。 （1）求出功放电路负载上可能获得的交流电压的幅值， （2）求出功放电路负载上可能获得的最大交流功率 （3）求出电源提供的直流平均功率 （4）求出转换效率
2.OCL 电路为直接耦合功率电路，为了消除交越失真，应工作在甲乙类状态。
9.4集成功率放大电路（45分钟）OTL 、OCL 和BTL 电路均有各种不同电压
增益多种型号的集成电路。只需外接少量元件，就可成为实用电路。本节主要掌握集成功放的电路组成，工作原理、主要性能指标和典型运用。9.4.1
集成功率放大电路分析
LM386是一种音频集成功放，具有功耗小，电压增益可调节，电源电压范围大，外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。一、LM386
内部
电路
2.电路分析
第一级差分放大电路（双入单出）第二级共射放大电路（恒流源作有源负载）第三级OTL 功放电路输出端应外接输出电容后再接负载。电阻R 7从输出端连接到T 2的发射极形成反馈通道，并与R 5和R 6构成反馈网络，引入深度电压串联负反馈。二、LM386
的电
W m m 18R 2U V R U P L 2CES
CC L O 2O =）－（＝＝628
.0V U V 4P P CC
CES
CC V O =?－＝＝πηm W m m 1648R U P 2L
O 2O =＝＝图9.4.1 LM386内部电路原理图
压放大倍数1.当引脚1和8之间开路时U f =U R5+U R6≈U i /2 2.当引脚1和8之间外接电
阻R 时
3.当引脚1和8之间对交流信号相当于短路时
4.在引脚1和5之间外接电阻，也可改变电路的电压放大倍数
结论：电压放大倍数可以调节，调节范围为20~200。三、LM386
引脚图
9.4.2集成功率放大电路的主要性能指标（略） 9.4.3集成功率放大电路的应用 一、集成OTL 电路的应用1.LM386外接元件最少的用法电路如图9.4.3
静态时输出电容上电压为V CC /2最大不失真输出电压的峰－峰值为电源电压V CC 最大输出
功率为
输入电压有效值
2.LM386电压增益最大的用法引脚1和引脚8接10uF 电解电容器，1和8之间交流短路。
3.LM386的一般用法
引脚1和引脚5接电阻，也可改变电压放大倍数。
结论：学完本节，能根据给定的电压放大倍数、最大输出电压设计功放电路。
O i
O f U U R R R R R U U F ?
?
??≈+++==
276565202)1(26
57
657≈+≈++
≈=
??
R R R R R R U U A i
O u R R R R A u //2657+≈200
25
7
≈≈R R A u 6
57)//(2R R R R A u +≈
图9.4.2
LM386的外形和引脚的排列
W R V R V P L
CC L CC Om 18)22
/(22
≈=≈mV
A V U u
CC
im 2832
/2≈=图9.4.4 LM386电压增益最大的用法
二、集成OCL电路的应用TDA1521的基本接法电路图如图9.4.6
TDA1521为2通道OCL电路，
可作为立体声扩音机左、右两个声道的功放。
最大输出功率
P om＝12W
最大不失真输出电压
U om＝9.8V
三、集成BTL电路的应用
TDA1556为2通道BTL电路。可作为立体声扩音机左，右两个声道的功放。电路如图9.4.7 TDA1556的基本接法
小结：
1.OTL、OCL和BTL均有不同性能的集成电路，只需外科少量元件，就可成为实用电路。
2.在集成功放电路中均有保护电路，以防止功放管过流、过压，过损耗或二次击穿。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1003班 指导教师：葛华工作单位：信息工程学院 题目: 功率放大器的设计 初始条件： 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计一个功率放大器电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.17-11.21对功率放大器进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 功放的工作原理及分类 (1) 1.1功放的工作原理 (1) 1.2功放的分类 (1) 2 软件介绍 (2) 2.1 Proteus (2) 2.1.1 Proteus简介 (2) 2.1.2工作界面 (2) 2.1.3 对象的放置和编辑 (3) 2.1.4 连线 (4) 2.2Cadence软件 (4) 2.2.1 Cadence简介 (4) 2.2.2 Cadence软件的特点 (4) 2.2.3电路PCB的设计步骤 (4) 3 设计方案 (6) 3.1 运算放大电路的设计 (6) 3.2 功率放大电路的设计 (7) 3.3 音频功率放大电路 (9) 3.4方案总结及仿真 (10) 4 Candence软件操作 (11) 4.1 Cadence画电路原理图 (11) 4.2 布线及PCB图 (11) 4.2.1布线注意事项 (11) 4.2.2 PCB制作 (12) 5.心得体会 (14) 6.参考文献 (15)
B类OTL功率放大电路原理 发布: | 作者:－－| 来源: －－| 查看:351次| 用户关注： 三极管Hi-Fi放大器的功率级大部分使用B类SEPP.OTL功率放大电路。因为B类放大电路功率较高，最高达78.5%，除非是发烧级的音响，为求完美的不失真才会用A类。就三极管的散热以及电源电路的容量，B类都比A类好很多。PP电路中虽然有输出电路产生的偶次高谐波可互相抵销的优点，但实际上， 三极管Hi-Fi放大器的功率级大部分使用B类SEPP.OTL功率放大电路。因为B类放大电路功率较高，最高达78.5%，除非是发烧级的音响，为求完美的不失真才会用A类。就三极管的散热以及电源电路的容量，B类都比A类好很多。PP电路中虽然有输出电路产生的偶次高谐波可互相抵销的优点，但实际上，主放大器推动PP电路中的A类驱动级就会产生二次高谐波，因此高谐波还是很多。不过，B类PP电路为减少交叉失真，须特别注意偏压的稳定。以下介绍几个代表性的B类SEPP.OTL电路 图a 半对称互补OTL放大电路 图b 全对称互补OTL放大电路
图一输入变压器式功放电路输入变压器式SEPP电路如图一，利用输入变压器进行相位反转作用。线路简单而中心电压又稳定，如果使用两电源方式，可简单剪掉输出电容器。又，输出短路时，不容易流出大电流，对过载引起的破坏，有很大的防止作用。不过因为输入变压器的影响，不能有较深的负反馈，所以不能获得较低的失真，在高频特性及失真会显著恶化是主要缺点。 CE分割方式
图二CE分割方式 如图二所示，利用三极管Q1 集电极与发射极之相位相反进行反向的方式，与真空管的PK分割相同。因为可以由NPN型三极管构成，所以很容易找到特性整齐的三极管。但是，因为有电路比较复杂，需用的交连电容多，低频特性不好，所以一直不能成为主流的电路。 互补方式
功率放大器种类 传统的数字语音回放系统包含两个主要过程： （1）数字语音数据到模拟语音信号的变换(利用高精度数模转换器DAC)实现； （2）利用模拟功率放大器进行模拟信号放大，如A类、B类和AB类放大器。从1980年代早期，许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器，这种放大器直接从数字语音数据实现功率放大而不需要进行模拟转换，这样的放大器通常称作数字功率放大器或者D类放大器。 1、A类放大器 A类放大器的主要特点是：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近,晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便。但效率较低，晶体管功耗大，功率的理论最大值仅有25％，且有较大的非线性失真。由于效率比较低现在设计基本上不在再使用。 2、B类放大器 B类放大器的主要特点是：放大器的静态点在(VCC，0)处，当没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。在Vi的正半周期内，Q1导通Q2截止，输出端正半周正弦波；同理，当Vi为负半波正弦波(如图虚线部分所示)，所以必须用两管推挽工作。其特点是效率较高(78%)，但是因放大器有一段工作在非线性区域内，故其缺点是"交越失真"较大。即当信号在-0.6V~ 0.6V之间时， Q1 Q2都无法导通而引起的。所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。 3、AB类放大器 AB类放大器的主要特点是：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。有效率较高，晶体管功耗较小的特点。 4、D类放大器 D类(数字音频功率)放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有效率高的突出优点.数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器.放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成.D类放大或数字式放大器。系利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的。 1. 具有很高的效率，通常能够达到85%以上。 2. 体积小，可以比模拟的放大电路节省很大的空间。 3. 无裂噪声接通 4. 低失真，频率响应曲线好。外围元器件少，便于设计调试。 A类、B类和AB类放大器是模拟放大器，D类放大器是数字放大器。B类和AB类推挽放大器比A 类放大器效率高、失真较小，功放晶体管功耗较小，散热好，但B类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不佳或因电路参数选择不当而产生交替失真。而D类放大器具有效率高低失真，频率响应曲线好。外围元器件少优点。AB类放大器和D类放大器是目前音频功率放大器的基本电路形式。 5、T类放大器 T类功率放大器的功率输出电路和脉宽调制D类功率放大器相同，功率晶体管也是工作在开关状态，效率和D类功率放大器相当。但它和普通D类功率放大器不同的是：1、它不是使用脉冲调宽的方法，Tr ipath公司发明了一种称作数码功率放大器处理器“Digital Power Processing （DPP）”的数字功率技术，它是T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过DPP数字处理后，用于控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。2、它的功率晶体管的切换频率不是固定的，无用分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频带内，而是散布在很宽的频带上。使声音的细节在整个频带上都清晰可“闻”。3、此外，T类功率放大器
袁蒁膃蚇腿肀肃功率放大器原理功率放大器原理 图 芃蚆葿艿袂薇蒆要说功率放大器的原理，我们还是先来看看功率放大器的组成：射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。 螆肇葿蚄蚆芈羁功率放大器原理 衿蚈膂袆袆膁螁高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路” 课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。 高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达100％，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制。如果在电路上加以改进，使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。 我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535－1605 kHz的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。 近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率
项目8 实用功率放大电路分析与制作 一、实训目标 (1) 掌握利用万用表、信号发生器、示波器测试功率放大电路的特性的方法。 (2) 利用分立元件制作音频放大电路输出级，学会对电路所出现故障现象进行原因分析及排除。 (3) 利用集成功率放大器制作音频放大电路。 二、实训材料 示波器、二极管、三极管、电阻、导线、运算放大器LM358 三、预习内容 1. 简述乙类互补对称功率放大电路工作原理。 2.简述甲乙类互补对称功率放大电路改造原理。 四、实训内容 1．简单乙类双电源互补对称功放(OCL)电路制作。电路及曲线如下所示。 步骤： （1）VT1和VT2分别采用8050和8055三极管，放置三极管。 （2）输入信号从函数信号发生器输出，幅度VPP为4V的正弦交流信号。 （3）连接电路，用示波器观察输出波形，并记录。 2．甲乙类互补对称电路制作。电路及曲线如下所示。 步骤： （1）VT1和VT2分别采用8050和8055三极管，放置三极管。 （2）输入信号从函数信号发生器输出，幅度VPP为4V的正弦交流信号。 （3）连接电路，用示波器观察输出波形，并记录。 思考：分析甲乙类互补对称电路与乙类双电源互补对称功放在输出波形上的区别。 3．音频放大电路功率输出级的制作，电路如下所示。
1．安装 (1) 应认真理解电路原理，弄清印制板上元件与电原理图的对应关系，并对所装元器件预先进行检查，确保元器件处于良好状态。 (2) 将电阻、二极管IN4148、晶体管8050、8550、D880、电容等元件按图7.7所示连接在实验板上并焊好。 2．调试 (1) 检查印制电路板元器件安装、焊接，应准确无误。 (2) 复审无误后通电，用万用表测试输出级电路J19和J20 静态工作点的电压并记录在表7-2 中，并通过比较理论值值和测量值判别安装有无错误。若出现数值异常，通过修改电路中相应元器件的参数重新进行静态工作点的测试，直至正确为止。 表7-2 输出级静态工作点测量数据 (3) 在电路输入端接入信号发生器，正确连接双踪示波器(将示波器输出测试通道表笔搭在J20 端)，并输出一定频率(1kHz)和幅值(幅值Uim=0.5V)的正弦交流信号。调整输入级电位器阻值，利用双踪示波器观察整个电路输入、输出波形。 (4) 将电位器阻值调至最大，观察输出波形，通过示波器记录波形的幅值，计算此时的电压放大倍数；调整输入信号幅值(0.05V、0.10V、0.20V、0.8V、1.0V、2.0V、5.0V)，将各种信号幅度下的各参数值记录于表7-3 中，记录电压放大倍数，并判别是否正常。（最后一句删掉） 表7-3 不同输入下的输出信号幅值 五、实训总结
放大器的作用： 1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。 原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同， 将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。 2、画图的时候，放大或缩小图形的用具。也叫放大尺。 原理:利用光的折射 一、集成运算放大器的分类介绍 下面对不同特性的集成运算放大器进行介绍。 1.通用型集成运算放大器 通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中，可满足大多数情况下的使用要求。通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、型和型，其中Ⅰ型属低增益运算放大器，Ⅱ型属中增益运算放大器，Ⅲ型为高增益运算放大器。Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品，其输入失调电压在2mV左右，开环增益一般大于80dB。 2.高精度集成运算放大器 高精度集成运算放大器是指那些失调电压小，温度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。这类运算放大器的噪声也比较小。其中单片高
1 AB类功放驱动电路设计目标 在实用电路中，往往要求放大电路的末级(即输出级)输出一定的功率，以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。经典功率放大器有4种类型：A类，AB类，B类和C 类，他们的主要差别在于偏置的情况不同。理想的4类经典放大器的最大效率的理论值与导通角的函数关系如图1所示。 A类功率放大器的线性度好，功率传递能力差，效率最大值为50％，导通角为360°；B类功率放大器通过减少一个周期中晶体管工作的时间来提高效率(最好可达78.5％)，保持了实现线性调制的可能性，工作周期为半周期；C类功率放大器提供了接近100％的效率，但同时归一化的功率传递能力和功率增益都趋于零，线性度差；AB类放大器的效率和线性度在A类和B类放大器之间，其最大的特点是导通角的范围为180°～360°，相应的设计目标就是实现他在一个周期的50％和100％之间的某段时间内导通的工作方式，对于单MOS管来说，就是使他的漏极有电流通过的时间多于半个周期。 2 功放驱动电路的具体设计和仿真 2.1 镜像电流偏置方式
在采用双电源供电的差分放大电路中，两管的静态工作点电流直接由恒流源电路提供。对恒流源偏置电路的要求，除了提供稳定的静态工作点电流外，还应具有高的输出交流电阻。镜像恒流源电路是目前应用最广的一种高稳定恒流源电路，他特别适合于用在集成电路中。图2就是采用镜像电流偏置方式实现的驱动电路结构图。 这个电路是由2个性能上严格匹配的NMOS管和1个电阻、1个电感组成，IM1和IM2分别为电路中两个NMOS管M1和M2的漏极电流。M1管与M2管的衬底与源短接，不存在体效应。由于两个NMOS管宽长比完全一样，因此， 改变VDD或R，IM1和IM2相应的也就随之改变。鉴于IM2犹如IM1的镜像，故将这种恒流源电路称为镜像恒流源电路。图中的C和L作用跟前面分压偏置方式中论述的一样。 当两管完全对称时，温度的变化就不会引起IM1和IM2的变化，因此镜像恒流源电路是一种高热稳定的偏置电路。这一偏置方法还消除了与固定电压栅偏置有关的热漂移问题。 对于AB类功放，给定VDD为3 V，Vin为直流偏置2 V，振幅1 V，频率1 GHz的正弦波，选定R为800 Ω，C为0.5 pF，L为0.065 nH，M1和M2均为宽0.6μm，长0.18 μm的NMOS。从图3晶体管M2的漏极电流HSpice仿真波形图中可以看出Vg≥0.297 V的时长为0.69 ns，大于0.5
分立元件OCL功率放大电路原理分析 OCL是英文Output Capacitor Less的缩写，意思是没有输出电容器。OCL功率放大电路一般采用正、负对称的两组电源供电，电路内部直到负载扬声器全部采用直接耦合，中间无输入、输出变压器（人们将不用输入和输出变压器的功率放大电路称为单端推挽电路），也不需要输出电容器，其好处是通频带宽，信号失真最低。 (1)OCL功率放大器的结构组成 功率放大器的结构如图1所示。OCL功率放大电路分为输入级、激励级、功率输出级三级，此外还有为稳定电路工作而设置的负反馈网络和各种补偿电路，有些还设置有过载保护电路。 图2是一种实际的功放电路，早期一些低档功放机器采用了这一电路。下面结合该电路来认识一下功率放大器的各组成部分。 1)输入级：输入级主要起缓冲作用。输入级多采用差分对管放大电路（也有采用运算放大电路的），通常引入一定量的负反馈，增加整个功放电路的稳定性和降低噪声。差分放大器由两个特性相同的放大电路组成，其左、右两管的参数几乎完全相同。这种电路具有很高的稳定性，能抑制“零点漂移”，保证输出级中点电压的稳定。有些功放机器的差动管发射极采用恒流源电路，常见的有二极管和三极管组成的恒流源和两个三极管组成的镜像恒流源。输入级采用小功率管，工作在甲类状态，静态电流较小。 2)激励级：激励级的作用是给功率输出级提供足够的激励电流及稳定的静态偏压，整个功率放大器的增益主要由这一级提供。多数功放机的激励级采用单管放大电路，也有少数机器采用差分对管放大电路。这一级常采用恒流源负载，不仅能得到较高的电源抑制特性，而且具有工作状态稳定、线性好、失真度低等优点。激励级也是用小功率管，工作在甲类状态。 另外，激励级还要为后一级（功率输出级）提供稳定的偏置电压。功率输出级的偏置电压电路有多种类型。最简单的偏置电路是由激励管的集电极负载电阻构成的，其热稳定性和稳压性都比较差；有些功放采用恒压偏置电路，即由多个二极管串联而成的稳压钳位电路，使功率输出级的偏置电压保持稳定；而更多的则是采用带温度补偿的恒压偏置电路，这种偏置电路由一个三极管和几个电阻组成。
电子技术课程设计论文 ---功率放大器电路设计 院系：电气工程学院 专业：测控技术与仪器 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2014 年 6 月 24 日
目录 第一章绪论 (1) 第二章系统总体设计方案 (2) 2.1 功率放大电路 (2) 2.2放大器原理 (2) 2.3方案设计 (3) 2.3.1 前置放大极 (4) 2.3.3 三极管性能的简单测试 (4) 2.3.3 电路形式的选择 (4) 2.3.4 电路原理 (5) 第三章仿真及电路焊接及调试 (6) 3.1 Protues 简介 (6) 3.2 原理图绘制的方法和步骤 (6) 3.3 电路板的制作 (9) 3.4 电路焊接 (9) 3.5 元器件安装与调试 (10) 第四章元器件介绍 (11) 4.1 LM386 (11) 4.2 9013晶体管 (12) 4.3电容 (13) 4.4 扬声器 (13) 4.5驻极体 (14) 第五章总结 (15) 致谢 (16) 附录 (17)
第一章绪论 现在多用于高校功放课程设计的有两种电路，一种是集成功放 LM386组成的音频功率放大电路，一种是集成功放TDA2030A组成的音频功率放大电路。我们此次的课程设计所用的芯片是集成功放LM386。 本次音频功率放大系统的设计，我们采用了LM386音频功率放大器作为核心元件。它具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，主要应用于低电压消费类产品，广泛应用于录音机和收音机之中。应用LM386时，为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至 200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。
［教学目的］ 1、掌握互补功率放大电路的工作原理，熟悉实际功放OCL电路 2、掌握LM386集成功放的工作原理、引脚图及其使用 ［教学重点和难点］ 1、互补功率放大电路的最大输出功率、转换效率和最大输出电压的计算 2、LM386集成功放的应用 ［教学时数］4学时 ［教学内容］ 第一节功率放大电路概述 一、功率放大电路的特点 二、放大电路的组成 第二节互补功率放大电路 一、OCL电路的组成及工作原理 二、OCL电路的输出功率及效率 第三节集成功率放大电路 一、集成功率放大电路的分析 二、集成功率放大电路的主要性能指标 三、集成功率放大电路的应用 ［电子教案］4学时 本章讨论的问题： 功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大电路有什么区别？2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？ 4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？ 5.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，如何估算出最大输出功率？ 6.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？它们与电路中晶体管的工作状态有关吗？ 7.功放管和小功率放大电路中晶体管的选择有何不同？如何选择？ 9.1 功率放大电路概述（45分钟）
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源（直流）电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。 功放电路的要求： 1.Pomax 大，三极管极限工作； 2.h = Pomax / PV 要高； 3.失真要小 9.1.1功率放大电路的特点 一、主要技术指标1.最大输出功率Pom 功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为Po ＝IoUo 。 最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率 2.转换效率η 功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。 3.最大输出电压Uom 二、功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。晶体管集电极电流最大时接近ICM 晶体管管压降最大时接近U （BR ）CEO 晶体管耗散功率最大时接近PCM 如何选择功放管？ 要注意极限参数的选择，还要注意其散热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施 三、功率放大电路的分析方法 采用图解法9.1.2 功率放大电路的组成一、为什么共射放大电路 不宜用作功率放大电路 1.无输入信号作用时：直流电源提供的直流功率为I CQ V CC ， 即图中矩形ABCO 的面积。 集电极电阻R C 的功率损耗为I 2CQ R C 即图中矩形QBCD 的面积。 晶体管集电极耗散功率为I CQ U CEQ 即图中矩形AQDO 的面积。 2.在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波：直流电源提供的直流功率不变 R /L (=R C //R L )上获得的最大交流功率P /Om 为 图9.1.1小功率共射放大电路的输出功率和效率分析 )(2 1 )2 ( 20L CQ CQ L CQ m R I I R I P '='='
功率放大电路仿真分析 一、甲类输出级 最常见的甲类输出级电路就是射极跟随器。 1、绘制电路图 运行Capture CIS程序，新建空白工程，绘制电路图如下： 选中晶体管，选择Edit | PSpice Model功能菜单项，打开PSpice Model Editor 窗口，将晶体管放大倍数Bf改为100，如下图，并保存。 2、分析电路的直流传输特性 选择PSpice | New Simulation Profile功能选项或单击按钮，打开New
Simulation对话框，在Name文本框中输入DC，单击Create按钮，弹出Simulation Settings-DC对话框，设置如下： 单击“确定”按钮。 启动PSpice A/D仿真程序，得到如下图V o曲线。 可以看出，当扫描电压小于-7.5V时，输出电压V o的幅度几乎保持不变，维持在-8V左右；当扫描电压Vi大于-7.5V和小于12.8V时，输出电压V o的幅度随着输入电压的增加而升高，当扫描电压Vi 大于12.8V时，输出电压V o的幅度也几乎保持不变，大约在12V。 一般希望发射极的输出可以直接接负载电阻，这就要求发射极的输出端的静态直流电位应该设为零，所以较实用的射极跟随器一般采用双电源供电。如果也采取这种静态直流电位为零，该电路的动态输出范围约为8V。 如果要将电路的动态输出范围调整为6 V，需改变电阻R1。 动态范围最早是信号系统的概念，一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。而在实际用途中，多用对数和比值来表示一个信号系统的动态范围，比如在音频工程中，一个放大器的动态范围可以表示为： D = lg（Power_max / Power_min）×20；
2.4G 射频双向功放的设计与实现 在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。现有的产品基本上通信距离都比较小，而且实现双向收发的比较少。本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。 双向功率放大器的设计 双向功率放大器设计指标： 工作频率：2400MHz～2483MHz 最大输出功率：+30dBm（1W） 发射增益：≥27dB 接收增益：≥14dB 接收端噪声系数：< 3.5dB 频率响应：<±1dB 输入端最小输入功率门限：
功率放大器,功率放大器的特点及原理是什么? 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。 功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 一、功率放大器的特点 向负载提供信号功率的放大器，通常称为功率放大器。功率放大器工作时，信号电压和电流的幅度都比较大，因此具有许多不同于小信号放大器的特点。 l．功率放大器的效率 功串放大的实质是通过晶体管的控制作用，把电源提供给放大器的直流功率转换成负载上的交流功率。交流输出功串和直流电源功率息息相关。一个功率放大器的直流电源提供的功率究竟能有多少转换成交流输出功率呢？我们当然希望功率放大器最好能把直流功率（PE= EcIc）百分之百转换成交流输出功率（Psc＝Uscisc）实际上却是不可能的。因为晶体管自身要有一定的功率消耗，各种电路元件（电阻、变压器等）要消耗一定的功率，这就有个效率问题了。放大器的效率η指输出功率Psc与电源供给的直流动率PE之比，即通常用百分比表示： η=Psc/PE 通常用百分比表示： η=Psc/PE×100% 效率越高，表示功率放大器的性能越好。 晶休管在大信号工作条件下，工作点会上下大幅度摆动。一旦工作点跳出输入或输出特性曲线的线性区，就会出现非线性失真。所以对声频功率放大器来说，输出功率总要和非线性失真联系在一起考虑。一般声频功率放大器都有两个指标棗最大输出功率和最大不失真输
一、共发射极放大电路 共发射极放大电路简称共射电路，输入端AA′外接需要放大的信号源;输出端BB′外接负载。发射极为输入信号ui和输出信号uo的公共端。公共端通常称为"地"(实际上并非真正接到大地)，其电位为零，是电路中其他各点电位的参考点，用"⊥"表示。 1.电路的组成及各元件的作用 (1)三极管VNPN管，具有放大功能，是放大电路的核心。 (2)直流电源VCC使三极管工作在放大状态，VCC一般为几伏到几十伏。 (3)基极偏置电阻Rb它使发射结正向偏置，并向基极提供合适的基极电流(。Rb一般为几十千欧至几百千欧。 (4)集电极负载电阻Rc它将集电极电流的变化转换成集-射极之间电压的变化，以实现电压放大。Rc的值一般为几千欧至几十千欧。 (5)耦合电容C1、C2又称隔直电容，起通交流隔直流的作用。C1、C2一般为几微法至几十微法的电解电容器，在联结电路时，应注意电容器的极性，不能接错。 2.放大电路的静态分析:静态是指放大电路没有交流输入信号(ui=0)时的直流工作状态。静态时，电路中只有直流电源VCC作用，三极管各极电流和极间电压都是直流值，电容 C1、C2相当于开路，其等效电路如图6-22所示，该电路称为直流通路。 对放大电路进行静态分析的目的是为了合理设置电路的静态工作点(用Q表示)，即静态时电路中的基极电流IBQ、集电极电流ICQ和集-射间电压UCEQ的值，防止放大电路在放大交流输入信号时产生的非线性失真。 三极管工作于放大状态时，发射结正偏，这时UBEQ基本不变，对于硅管约为0.7V，锗管约为0.3V。 三、功率放大电路 1.功率放大电路的基本概念功率放大电路的任务是输出足够的功率，推动负载工作。例如扬声器发声、继电器动作、电动机旋转等。功率放大电路和电压放大电路都是利用三极管的放大作用将信号放大，不同的是功率放大电路以输出足够的功率为目的，工作在大信号状态;而电压放大电路的目的是输出足够大的电压，工作在小信号状态。 功率放大电路应满足以下要求: (1)输出功率足够大为了获得较大的输出信号电压和电流，往往要求三极管工作在极限状态。实际应用时，应考虑到三极管的极限参数PCM、ICM和U(BR)CEO。
电子技术基础课程设计任务书 20xx－20xx学年第一学期第xx周－xx周 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
目录 一、设计任务 (2) 二、总体方案的设计与选择 (2) 三、总体电路图及印刷板图 (6) 四、计算机仿真 (7) 五、安装调试 (8) 六、焊接实图 (10) 七、心得体会 (11) 参考书籍 (11)
设计题目：OTL功率放大器设计 一、设计任务 （一）设计任务：设计一个OTL功率放大器 （二）设计要求： 1、要求电路采用集成电路组成； 2、额定输出功率大于等于10W； 3、负载阻抗等于８Ω； 4、采用TDA2003集成芯片。 二、总体方案的设计与选择 （一）电路原理 1、OTL功放原理 （1）乙类输出无变压器（output transformerless 简记OTL）功率放大器 图2-5-14所示乙类OTL功放电路， V 1与V 2 为互补对称管，故这种电 路也是互补对称电路。 由于电路结构上的对称性，静态下A、B对地电压均为U G /2，C 1 、C 2 端 电压U C1=U C2 =UG/2。因此，输出耦合电容又相当于一个U G /2的直流电源。图 中的A点又称中点。 图2-5-14 乙类OTL功放 当电路输入正弦信号，且u i >0时，功放管V １ 导通、V ２ 截止，电路为射 极输出器，u Ｏ≈u i ，u Ｏ 输出正半周，其振幅最多可达U Ｇ /2，；u i <0时，V １ 截 止，V ２导通，u Ｏ ≈u i ，u o 输入负半周，振幅最多可达U G /2。当U om ＝U G /2时，
南昌大学实验报告 学生姓名： 学号： 专业班级： 实验类型：□验证□综合□设计□创新 实验日期： 实验成绩： 音频功率放大电路设计 一、设计任务 设计一小功率音频放大电路并进行仿真。 二、设计要求 已知条件：电源9±V 或12±V ；输入音频电压峰值为5mV ；8Ω/0.5W 扬声器；集成运算放大器（TL084）；三极管（9012、9013）；二极管（IN4148）；电阻、电容若干 基本性能指标：P o ≥200mW （输出信号基本不失真）；负载阻抗R L ＝8Ω；截 止频率f L ＝300Hz ，f H ＝3400Hz 扩展性能指标：P o ≥1W （功率管自选） 三、设计方案 音频功率放大电路基本组成框图如下： 音频功放组成框图 由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，通过话音放大器不失真地放大声音 信号，其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗；滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号；功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下，给负载R L （扬声器）提 供一定的输出功率。 应根据设计要求，合理分配各级电路的增益，功率计算应采用有效值。基于 运放TL084构建话音放大器与宽带滤波器，频率要求详见基本性能指标。功率放大器可采用使用最广泛的 OTL （Output Transformerless ）功率放大电路和OCL （Output Capacitorless ）功率放大电路，两者均采用甲乙类互补对称电路，这种功放电路在具有较高效率的同时，又兼顾交越失真小，输出波形好，在实际电路中得到了广泛的应用。
对于负载来说，OTL电路和OCL电路都是射极跟随器，且为双向跟随，它们利用射极跟随器的优点——低输出阻抗，提高了功放电路的带负载能力，这也正是输出级所必需的。由于射极跟随器的电压增益接近且小于1，所以，在OTL电路和OCL电路的输入端必须设有推动级，且为甲类工作状态，要求其能够送出完整的输出电压；又因为射极跟随器的电流增益很大，所以，它的功率增益也很大，这就同时要求推动级能够送出一定的电流。推动级可以采用晶体管共射电路，也可以采用集成运算放大电路，请自行查阅相关资料。 在Multisim软件仿真时，用峰值电压为5mV的正弦波信号代替话筒输出的语音信号；用性能相当的三极管替代9012和9013；用8 电阻替代扬声器。由于三极管（9012、9013）最大功率为500mW，要特别注意工作中三极管的功耗，过大会烧毁三极管，最好不超过400mW。如制作实物，因扬声器呈感性，易引起高频自激，在扬声器旁并入一容性网络（几十欧姆电阻串联100nF电容）可使等效负载呈阻性，改善负载为扬声器时的高频特性。 四、电路仿真与分析 黄色为输入信号，蓝色为输出信号。输出信号峰峰值放大，且波形基本不失真。 输出阻抗用8Ω电阻替代，输出功率为236mW>200mW
实验十 集成功率放大电路 一、实验目的 1.熟悉集成功率放大电路的特点。 2.掌握集成功率放大电路的主要性能指标及测量方法。 二、实验仪器及材料 1.示波器 2.信号发生器 3.万用表 三、预习要求 1.复习集成功率放大电路工作原理，对照图1 2.2分析电路工作原理。 2.在图12.1电路中，若V CC =12V ，R L =8Ω，估算该电路的P cm 、P V 值。 3.阅读实验内容，准备记录表格。 集成功率放大器是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电压电源范围大、外接元件少和总谐波失真少的优点。分析其内部电路，可得到一般集成功放的结构特点。LM386是一个三级放大电路，第一级为直流差动放大电路，它可以减少温飘、加大共模抑制比的特点，由于不存在大电容，所以具有良好低频特性可以放大各类非正弦信号也便于集成。它以两路复合管作为放大管增大放大倍数，以两个三极管组成镜象电路源作差分发大电路的有源负载，使这个双端输入单端输出差分放大电路的放大倍数接近双端输出的放大倍数。第二级为共射放大电路，以恒流源为负载，增大放大倍数减小输出电阻。第三级为双向跟随的准互补放大电路，可以减小输出电阻，使输出信号峰峰值尽量大（接近于电源电压），两个二极管给电路提供合适的偏置电压，可消除交越失真。可用瞬间极性法判断出，引脚2为反相输入端，引脚3位同相输入端，电路是单电源供电，故为OTL （无输出变压器的功放电路），所以输出端应接大电容隔直再带负载。引脚5到引脚1的15K Ω电阻形成反馈通路，与引脚8引脚1之间的1.35K Ω和引脚8三极管发射极间的150Ω电阻形成深度电压串联负反馈。此时：F AF A A A f u 1 1≈+= =，理论分析当引脚1引脚8之间开路时，有： 22)15.035.1151(2=++ ≈K K K A u ，当当引脚1引脚8之间外部串联一个大电容和一个电 阻R 时，)15.035.1151(2K R K K A u ++ ≈，因此当R=0时，202≈u A 。
新型定压输出功率放大器电路分析与维修图解 定压输出的功放过去叫扩音机，在农村和企业常作广播系统使用，近年来在宾馆、饭店、广场播放背景音乐也得到广泛应用。目前流行的定压功放一改过去推挽输出的功率放大电路，而是采用如彩页附图REESOUND MA－300这种新型功放电路。如ET－5350、MP－600P等机型都采用了这种电路。 从电路图中可看出这种功放电路与普通OCL功率放大器有很大区别。普通的家用或专业功放电路功率管均采用发射极输出形式，功率输出由中点通过负载到公共地构成回路。此电路功率管却是集电极输出方式，PNP和NPN不同极性的功率管集电极直接连在一起，输出中点与信号输入地连接。电源变压器B1次级单绕组120V经桥式整流后通过C1、C2、R1、R2分压形成正负电源（±60V)和悬浮地。作为负载的输出变压器B2的初级绕组就跨接在输入地和悬浮地之间。有资料把这种电路形式叫电流源激励共射输出放大电路。功率管不在大环路反馈环之内，克服了功率管温度特性不稳定的缺点，并充分发挥了集电极输出电压增益高的优点ZD1、ZD2两个3V稳压管相对着跨接在输入端与地之间，可防止输入信号过强。T1、T2、T3、T4组成双差分放大电路，反馈信号不象普通电路取自中点而是取自悬浮地。送往下级的信号不是由输入管集电极取出，而是从反向输入管集电极取出，这也是与传统OCL电路的不同之处。T5、T6和T7、T8组成共射共基电压放大电路，用D1、D2，D3、D4发光二极管给T6、T7基极提供稳定的电压可减小因电压波动而引起的
非线性失真。T9是恒压偏置管，热敏电阻Rt并联在T9基极的上偏置电路里，安装在散热片上，起到温度补偿的功能。ZD3、ZD4两个12V稳压管和电阻电容给前两级提供稳定电压，有效的隔离了功率输出引起的电压波动。T10、T11，T12、T13构成复合电流放大级，ZD5、ZD6的加入可防止信号过强时引起对功率管的过激励，是一种新颖的保护电路。T14－T23是五对功率管（原电路板有六对位置只装五对），因采用这种新电路使功率管安装很方便，不用云母片而直接固定在方桶型散热片上（配有风机）。C3、R3是茹贝尔补偿网络，克服输出变压器纯感性负载造成的高频移相自激。T24、T25组成过流检测电路，T26是悬浮地直流检测电路。当电路过流或悬浮地直流偏移严重时两个检测电路就会使继电器驱动电路截止，释放继电器起到保护作用。T27、T28是继电器J驱动电路，温度继电器Jt是常闭型，安装在散热片上。当散热片温度过高时，Jt由常闭转为打开状态，T28失去偏置而截止，继电器J释放，触点JK打开而停止功率输出。因扬声器是通过线间变压器和输出变压器与直流电路隔离，不存在开机电流冲击现象，因此继电器不需要延迟闭合，开机就吸和。也有机型采用继电器常态不吸和，利用常闭触点接通负载，在有故障时继电器吸和断开负载。输出变压器B2次级设置有20V、70V、100V三档，其中20V可直接配接16Ω25W号筒喇叭。100V输出需经过定压式线间变压器再连接号筒喇叭或吸顶扬声器、室外音柱。为适应饭店多套客房背景音乐的控制，有的机型面板还设置了四个选择开关，背后增加了四组接线柱，按下某个选择开关相应一路就接入100V输出端。