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上海大学模拟电子技术课程设计——高保真

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电子技术课程设计报告——高传真音频功率放大器魔都大学机自学院自动化系自动化专业姓名:学号:指导老师:2018年6月29日一、用途家庭、音乐中心装置中作主放大器二、主要技术指标1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,R L=8Ω，Pomax＞5W )2. 电源消耗功率P E＜10W3. 输入信号幅度V S=200～400mV（f=1kHz，R L=8Ω，Po＞5W )4. 输入电阻R i＞10kΩ( f=1kHz )5. 频率响应BW=50Hz～15kHz ( R L=8Ω，Po＞5W)三、设计步骤1．选择电路形式功率放大器的电路有双电源供电的OCL互补对称功放电路，单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推挽电路和变压器耦合功放电路等等。

这里选用OTL电路。

OTL 功率放大器通常由功率输出级、推动级和输入级三部分组成。

功率输出级有互补对称电路和复合管准互补对称电路，前者电路简单易行，但由于大功率管β不大，故推动级要求有一定功率，复合管准互补对称电路的优点是大功率管可用同一型号，复合后β较大，推动级只要小功率管就可以了，但复合管饱和压降增大故电源电压要相应高一些，晶体管数目要多一些。

推动级通常是甲类放大，其工作电流大于功率管基极推动电流，故有一定电流要求。

由于推动极电压幅度与输出级相同，通常采用自举电路达到，一般推动级都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。

输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

本次设计采用较简单的互补对称OTL 电路，电路中的二极管是为消除交越失真而设。

推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈形式进行，起稳定工作点的作用，整体交流电压串联负反馈改善放大器各项指标。

输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

电路中的R11是稳定功放管静态电流用的;推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈，起稳定工作点的作用;整体交流电压负反馈改善放大器各项指标。

特点：较典型的OTL电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。

图1 总设计图2.设计计算2.1电源电压确定V cc≈1.25√8R L P o=1.25√8×8×5≈22 V 2.2功率级设计功放管参数：I CM=V CC2R L =222∗8=1.375AV CEM=V CC2=222=11VP CM= 0.2 ∗P0 = 0.2 ∗ 5 = 1W经查，BD137（12.5W、60V、1.5A）、BD136（12.5W、60V、1.5A）能满足上述要求。

功率管所需推动电流：I b3M=I CMβ=1.375A50=27.5mA耦合电容C6:C6=(3~5)12πf L R L≈2200μF (取2200μF/25V)稳定电阻：过大则功率损失太大，过小温度稳定性不良，通常取0.5~1Ω。

2.3推动级设计I C2>I B3M=30mA取I C2=44mA,V CE2M=V CC=22VP C2M=V CC2×I C2=22V2×44mA=0.48W为了消除交越失真，这里选用二极管1N4002.R9+R10=V CC2−V BC3MI C2=250Ω一般有R10>R9≫R L, 故取R9=80Ω，R10=170Ω。

C5=(3~5)12πf L R9||R10≈110μF,故取 110μF/15V。

I B2=I C2β=44mA100=0.4mA典型电路中R7+W1，R8支路电流应不小于（3~5）I B2,取I R8=1.2mA，则R8=0.7V1.2mA=580Ω,R7+R W1=(V CC2)I R8+I B2=111.2+0.4≈6.875kΩ选择R7=2.5kΩ，W1=4.7kΩ进行调节以达到最佳工作点。

R7+R W1上反馈电流的峰值：I b2M=I b2=0.4mAR be2=(1+β)26I e=65Ω R be3=(1+β3)26I e=1.8Ω其中，R be3为大功率管的输入电阻，由于乙类放大I e 是变化的，难以准确计算，以I CM /2为I e 的计算值。

R L2′=170||1.8+(1+50)×8||80=372ΩAv 2=−β2R L2′R be2=−100×37265=−572V b2M =V CC 2/Av2=11/572=0.02VI R8M ̃=V b2M R 8=0.02V583=0.03mA I R7M ̃=V CC /2R 7+R W =11V6.9=1.6mA由于I R7M ≫I R8M ,所以I R8M 可以忽略不计I M =I B2M +I R7M +I R8M ≈I B2M +I R7M =2.03mA2.4 输入级设计由于推动级需要 2.2mA 的交流推动信号，故输入级静态电流需大于 2.2mA ，取I C1=0.4mA ,推动级所需电压信号只有0.2V ，故输入级电压的配置可以比较随意，取R3、R4为2k Ω,R6为1k Ω，各压降分别为8V ，8V ，4V 。

V CE =22−20=2V ,取T1为BD137I B1=I C1β=0.04mA 取I R2=4I B1=0.16mA , 则 R 2=(4mA×2K+0.7V )0.16mA≈54.4kΩ ,取R2=51k ΩR1=20V−8.7V0.16mA≈70.6kΩ，取R1=62 kΩ耦合电容选取C2=10μF/ 10V，C3=C4=100μF/ 15V 2.5负反馈设计取R5=8Ω,不宜太大以免降低总开环倍数。

由Po>6W,即V i>√Po×R5≈6.3VA vf=V OV i=6.3V300mV=21A vf=1F v =(R12+R5)R5=21解得R12≈169Ω取R12≈100Ω+470Ω（滑动变阻器）以便于调试。

2.6电路指标验算不失真功率P0设Q1、Q2 的V CES等大约要损失电源电压2V，则实际输出幅度V OM＝9V电源消耗功率P E灵敏度（可计算闭环增益A Vf）A vf=(R12+R5)R5=160+88=21A vf=(V O)V i=√P O R LV iV i=√P O R LA vf =√5×821=303mV满足要求。

输入电阻R iR i = R1 ∥ R2 ∥ {[r be1 + (1 + β1) R5](1+ A V0 F V )= 62k∥ 51k∥ {[850+ 101x10]x16}=28K> 10 K符合指标要求。

3.1 静态调试图2如图2所示，输出级中点电压V0=11.168V≈V CC2=11V3.2动态调试输出功率Po在f=1kHz，R L=8Ω,输出波形基本不失真时，测出输出电压值V O有效值必须大于6.325V ，计算出输出功率大于5W。

在f=1KHz、R L= 8Ω，输出波形即将失真时，波形如下图 3 所示：V OM=18.1072=9.0535VP o=V O×V O2R L=9.0535V×9.0535V2×8≈5.13W,符合要求图3（幅值大的为输出）灵敏度测试在f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W 时，测出VS 的值，必须控制在200～400mV 之间。

将信号略减小使输出保持约 6.325（实际 6.327V）伏，测得输入电压的值220mV 在200～400mV 之间，仿真结果如图4 所示。

图4当输出电压为6.325V时，此时Vs为222.4mV>200mV,符合条件。

电源消耗功率用电流表测量电源电流，计算电源消耗的功率，如下图5。

图5由图5 可知：电流I = 419.93mA，电源功率P = UI = 22V × 419.93mA = 9.24W < 10W，满足题意。

输入阻抗R i在放大器输入端串一只10k电阻R1，保持输出5W功率（即输出电压6.325V），分别测出R1前端电压值V1和后端电压值V2，由R i=V2V1−V2×R1计算出输入电阻。

图6图7由图6得，V1≈221.8mV,由图7得，V2≈126.6mVR i=V2V1−V2×R1=126.6221.8−126.6×10K≈13.3kΩ>10kΩ,符合条件频率响应在上述情况下增加或降低输入信号频率（幅度不变），输出电压随之下降，当其下降到原来的0.707倍时，或输出波形产生明显失真，记下放大器的上、下限频率值。

为了测出上限频率，将Q4的Zero-bias B-C junction capacitance (CJC)参数，把原来的0改为pF级的电容值（如9e－12）。

这里我采取-3dB测量。

测试结果如下图：图8 最高分贝图9 f L图10 f H由图9得下限频率f L=10.781Hz，由图10得上限频率f H=69.251kHz，符合要求四、小结及感想这次课程设计对于我是一个不小的挑战。

在这次设计中也让我认识到了自己的很多问题，如在学习时太偏重于理论，到了实际应用时才发现自己对于电路设计的经验过于不足。

我在设计的过程中遇到了以下一些困难：首先最重要的困难是不了解三极管的选用。

平时学习中我们用的都是理想三极管，而到了设计时就要考虑三极管的参数，否则很容易出现三极管被击穿的现象。

在经历多次失败后，最终我在网上搜索到了常用的音频放大器三极管型号，从中选择了BD136 与BD137，符合本次设计要求。

其次是不了解电阻的选用。

在设计计算时，有好几个电阻按照我计算的值仿真出来达不到设计要求，我只能在网上查阅资料，不断调整各个电阻的值，使电路在输出波形无明显失真的情况下达到设计要求。

这也让我明白好多时候计算出的值和实际是不同的，要根据经验对许多元件的值进行适当的调整。

最后是搭建电路，调试时不够细心。

在一开始调试时，我发现我的电路静态指标和输出功率总是达不到设计要求并且相差很多，各种元件进行调整后仍旧不达标。

调试了几个小时后，最终我发现我的三极管Q4放错了位置，导致Q4的集电极和发射极接反了。

这样一个低级错误导致我数个小时毫无进展。

也使我明白在搭建电路时一定要细心，仔细检查每一个元件，否则调试时除了问题很难找到原因。

总之通过本次课程设计，我对模电有了更多应用上的理解，而不是只会做题。

希望以后能有更多的机会积累实验经验。

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高保真音频功率放大器设计

高保真音频功率放大器设计

…电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器'上海大学机自学院自动化系自动化**:***·学号:****: ***2018年6月29日一、项目名称高传真音频功率放大器!二、用途家庭、音乐中心装置中作主放大器三、主要技术指标1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8)2. 电源消耗功率P E＜10W ( Po＞5W )3. 输入信号幅度VS=200～400mV （f=1kHz，RL=8Ω，Po＞5W )4. 输入电阻 Ri＞10k ( f=1kHz )'5. 频率响应 BW=50Hz～10kHz ( R L=8，Po＞5W)四、设计步骤1．电路形式电路特点分析：较典型的OTL电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。

功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。

功率输出级由互补对称电路组成。

推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。

输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

2.设计计算：、设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。

（1）电源电压的确定输出功率 W P 50> )(228588.01V V cc =⨯⨯=（2） 输出级（功率级）的计算WP P V Vcc V ARL V I MM C ce cc CM 12.01121375.18/112/0=======功率管需推动电流：mA I I CM M b 5.2750/375.1/3===β 耦合电容：uF R f C LL 200021)5~3(6≈=π,现取2200uF/25V 稳定电阻R 12：过大则损失功率过大，过小温度稳定性不良，通常取~1欧姆。

/（3）推动级（中间级）的计算mA I I M b C 5.2732=> 取I C2=40mAV V V CC C 222==222/C CC M C I V P •=mW 4404011=⨯=消除交越失真二极管D1N4148Ω=-=-=+25040)111(223109mA VI V V R R C Mbc CC因为L R R R ≥>109 取R 9=170Ω,R 10=80Ω.uFR R f C L 110//21)5~3(1093≈=π，取C 3=110uF/15VmA mAI I C b 4.01004022===β典型电路中R 7+W 1、R3之路电流应不小于（3~5）I b2 取I R8=,则R 8=580ΩΩ≈=+=+K mAVI I V R R b R CC W 1.68.1112/2817选取R7=ΩK ,R W1=ΩK ，以达到调节的最佳点。

放大器课程设计--高保真音频放大器

放大器课程设计--高保真音频放大器

一、设计电路的结构和框图OCL音频放大器总体方框图音频放大器主要用来对音频信号（频率范围大约为数十赫兹至数千赫兹）进行放大，他应具有以下几方面功能。

1．对音频信号进行电压放大和功率放大，能输出大的交流功率。

2．具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，负载能力很强。

3．非线性失真和频率失真要小（高保真）。

4．能对输入信号中的高频和低频部分（高低音）分别进行调解（增强或减弱），即具有音调控制能力。

为了实现音频放大电路的上述功能，构成电路时可采用多种方案，但无论哪种，都包括以下3部分。

（1）输入级主要是把输入的音频信号有效的传递到下一级，并完成信号源的阻抗变换。

（2）音调控制电路完成高低音的提升和衰减，为了与音调控制电路配合，这部分还应设置电压放大电路。

（3）输出级将电压信号惊醒功率放大，以便在扬声器上得到足够大的不失真功率。

音频放大电路组成方框图如图1。

图1 音频放大器组成方框图二、OCL音频放大器单元电路设计1.输入级此电路采用射级输出器作为输入级，利用它的高输入电阻以减小信号电流，并且为了提高输入电阻，该级的个电阻（R2、R3、R4、R5、RW1）的阻值都选择的较大。

该输入级的输出信号经电容耦合到电位器（RW1）上，RW1是音量调节电位器，通过他来调节输入到下一级（电压放大电路）信号电压的大小。

2.电压放大电路电压放大电路由运算器A1（5G23）构成，A1和外接的电阻元件构成典型的同相输入放大电路。

该电路放大倍数Au1=1+R9/R7该电路图中的R6为直流平衡电阻，C13为外接电容，用来消除电路可能产生的高频振荡，它应接在运放的补偿端上，如果采用带有内部校正的运算放大器时他就可以省去。

3音调控制电路音调控制电路有多种类型，常用的有3种。

1）衰减式RC控制电路。

2）反馈式音调控制电路。

3）混合式音调控制电路。

典型的衰减式音调控制电路如图2所示。

电路中的元件参数满足下列关系：C1和C2容量远小于C3和C4，电位器R W1和R W2的阻值。

课程设计报告 高保真音频功率放大器

课程设计报告 高保真音频功率放大器

题目名称：高保真音频功率放大器姓名：朱**班级：测控112学号：日期：2013年*月*日模拟电子电路课程设计任务书适用专业：测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及其自动化设计周期：一周一、设计题目：高保真音频功率放大器的设计与调试二、设计目的音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。

音频频率范围约为20 Hz～20 kHz，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。

音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，效率尽可能高。

非线性失真尽可能小。

三、设计要求及主要电路指标设计要求：设计并仿真高保真音频功率放大器。

1、方案论证，确定总体电路原理方框图。

2、单元电路设计，元器件选择。

3、仿真调试及测量结果。

主要电路指标输出功率10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。

四、仿真需要的主要电子元器件1、运算放大电路2、BJT 三极管3、滑线变阻器4、电阻器、电容器等五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。

1、对所测结果进行全面分析，总结消除交越失真的办法。

2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。

3、给出完整的电路仿真图。

4、体会与收获。

一、方案论证与比较1.1 方案提出方案一：甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引人的音质。

甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。

因此，不存在开关失真和交越失真等问题。

甲类放大器始终保持大电流的工作状态。

方案二：OCL互补对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。

驱动级应用运算放大器μA741来驱动互补输出级功放电路。

功率输出级由双电源供电的OCL互补对称功放电路构成。

上海大学年电子技术课程设计模拟部分完整版

上海大学年电子技术课程设计模拟部分完整版

上海大学年电子技术课程设计模拟部分HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器上海大学机自学院自动化系电气工程及其自动化姓名:XXX学号:指导老师:徐昱琳2015年6月26日目录目录任务及要求1.用中、小型规模集成电路设计所要求的电路；2.在 EDA 软件上完成硬件系统功能的仿真；3.写出设计、调试、总结报告。

4.正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8Ω)5.电源消耗功率PE＜10W ( Po＞5W )6.输入信号幅度VS=200 ～400mV （f=1kHz ，RL=8，Po＞5W )7.输入电阻Ri＞10kΩ( f=1kHz )8.频率响应 BW=50Hz～15kHz方案特点是较典型的OTL电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。

组成部分及其工作原理功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。

功率输出级由互补对称电路组成。

推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。

输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

输入级输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

中间放大级推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。

二极管D1是为了消除交越失真，R11稳定功放管静态电流用。

推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈形式，可稳定工作点。

输出级输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

R11是稳定功放管静态电流用的。

反馈回路整体交流电压负反馈改善放大器各项指标。

单元电路设计与调试设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。

电源电压√8∗5∗822VV VV10.8输出级（功率级）的计算V VV=V VV=V.VVVVV ceV =12V VV=11VV VV=0.2V0=1V查3DD15（50W、50V、5A、β50）。