三极管和场效应管混合驱动方式的音频开关功率放大器设计
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推挽式电路推挽式电路是一种常见的电子电路,其设计理念是采用传统的三极管、场效应管和功率 MOS 管多样化组合的方式,来实现高可靠性、高稳定性的控制。
在日常生活和工业生产中,推挽式电路被广泛应用于功率放大、开关等领域。
下面我们来分步骤阐述推挽式电路的工作原理,以及常见的组成方式。
一、推挽式电路的工作原理推挽式电路的工作原理是通过两个开关电路的交替工作来实现控制。
其中一个开关电路负责将信号从低电平变为高电平进行放大,这个开关电路叫做“驱动电路”;另一个开关电路则负责将信号从高电平变为低电平进行放大,这个开关电路叫做“负载电路”。
两个开关电路工作相互协调,实现推挽放大的效果。
二、推挽式电路的组成方式推挽式电路的组成方式多样,下面我们介绍三种比较常见的组成方式。
1.三极管推挽式电路三极管推挽式电路是一种基本的推挽式电路,主要用于工频音响产品的放大,其组成方式是采用NPN三极管和PNP三极管分别组成驱动电路和负载电路,实现信号放大。
2.场效应管推挽式电路场效应管推挽式电路也是一种常用的推挽式电路,主要用于高频率的放大控制电路中。
该电路的组成方式是采用两个N沟道场效应管或两个P沟道场效应管组成驱动电路和负载电路,实现信号放大。
3.功率 MOS 管推挽式电路功率 MOS 管推挽式电路是一种高性能的推挽式电路,主要用于高速开关控制电路中。
该电路的组成方式是采用两个N沟道功率 MOS管或两个P沟道功率 MOS 管组成驱动电路和负载电路,实现信号放大。
通过以上三种方式的组合,我们可以组成各种不同类型的推挽式电路,满足不同的控制需求。
总之,推挽式电路是一种广泛应用的电路,其工作原理简单,组成方式多样,可以根据不同的应用场景进行组合配置,实现不同的控制需求。
电子课程设计课程设计名称 : 电子课程设计课程设计题目 : 音频放大器设计学院名称:工学院班级:11级通信工程学号:201101030119姓名:陶媛指导教师:朱家兴2013年 8 月 25摘要进入21世纪以后,各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。
从作为通信工具的手机,到作为娱乐设备的MP3播放器,已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。
在一些电子设备中,常常要求放大电路的输出级能够带动较重负载,因而要求放大电路具有较高的效率,能够根据负载的要求提供足够的输出功率。
本系统是基于三极管元件设计而成的一种音频放大器,由前置放大电路、带通滤波电路、混频电路、电源电路四部分构成。
前置放大电路主要由差分放大电路构成,外加恒流源提供偏置,抑制电路的温漂,提高共模增益比。
然后通过由一个二阶压控电压源高通滤波器和一个二阶压控电压源低通滤波器构成的带通滤波器,再接入一个混频电路(可加入背景音乐),最后通过电容耦合到功率放大电路中除去了直流对后级放大电路的影响。
混频电路由一个简单的加法器构成。
本次课程设计整个过程涉及到理论计算,电路板布局,焊接技术,电子仪器的使用等一系列知识要点。
本方案使用MIC驻级体话筒收集人说话的微弱信号,并由话筒变成电信号,经过音频放大电路的多级放大,最后由耳机插座X2输出,输出的信号由外接的耳机或扬声器发出声音关键字:电子设备声音信号电信号放大目录前言 (1)一、设计内容及要求 (2)二、系统组成及工作原理2.1 系统组成 (3)2.2 工作原理 (4)三、功率放大电路设计3.1 功率放大电路 (5)3.2 模块组成及工作原理 (5)四、系统调试4.1 实验与调试 (7)4.2 测试结果与分析 (7)结论 (8)参考文献 (9)前言科学技术是第一生产力。
以前的三次工业革命就使我们的社会发生了翻天覆地的变化,使我们由手工时代进入了现代的电器时代。
同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用,只有科技发展了才能使一个国家变得强大,才能使一个名族变得富强。
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。
1 绪论随着时代科技的高速发展,大量的电子设备应运而生。
在现实生活中,绝大部分电子设备都离不开音频信号的处理,高效率音频放大器直接影响到了许多电子产品的质量。
传统的音频功放工作时,直接对模拟信号进行放大,工作期间必须工作于线性放大区,功率耗散较大,虽然采用推挽输出,减小了功率器件的承受功率,但在较大功率情况下,仍然对功率器件构成极大威胁。
功率输出受到限制。
低失真,大功率,高效率是对功率放大器提出的普遍要求。
高效率功率音频功率放大器设计的关键是功率放大器放大电路的研究,提高功放的效率的根本途径是减小功放管的功耗。
方法之一是减小功放管的导通角,增大其在一个信号周期内的截止时间,从而减小管子所消耗的平均功率,高频大功率放大电路中,功放工作处于丙类(C类)状态。
方法之二是使功放管工作处于开关状态(即D类状态),此时管子仅在饱和导通时消耗功率,而且由于管压降很小,故无论电流大小,管子的瞬时功率都不大,因此管子的平均功耗也就不大,电路的效率必然提高,但是应当指出,当功放中的功放管工作在C类或D类状态时,集电极电流将严重失真,因此必须采取措施消除失真,如采用谐振功率放大电路,从而使负载获得基本不失真的信号功率[1]。
1.1设计高效率功率音频功率放大器的目的和意义音频领域数字化的浪潮以及人们对音频节能环保的要求,要求我们尽快研究开发高效、节能、数字化的音频功率放大器。
传统的音频功率放大器工作于线性放大区,功率耗散较大,虽然采用推挽输出,仍然很难满足大功率输出;而且需要设计复杂的补偿电路和过流,过压,过热等保护电路。
这次音频功率放大器的设计为了达到高效率的设计,采用D类功率放大器,D 功放是基于脉冲宽度调制技术的开关放大器,包括脉冲宽度调制器,功率桥电路,低通滤波器。
这种类型的功放已经展示出了良好的性能,要想设计出并实现电源效率高于90%,THD低于0.01%,低电磁噪音的D类功率放大器,或者甚至包括能将高保真音质技术引入的D类的放大器[2]。
最简单的三极管音频放大电路最简单的三极管音频放大电路调节R1大小,使在最大输出时信号不失真即可,减小R可输出更大的功率。
如果有万用表,可将C极电压调为电源电压的1/2左右。
图一固定偏置,电源电压对偏置电流影响很大基本的共发射极电路图二偏置接入负反馈,放大倍会变小,电源电压对偏置电流影响较小。
电压负反馈接法,适应电压范围更宽。
此种属甲类放大类,效率最低,特点是简单。
低电压电路中极少采用,因为输出功率太小,实际多用在功率推动电路,同时放大电压和电流。
这里介绍一个设计小巧、线路简单但性能不错的三管音频放大器。
其电路见附图。
也许你在一些袖珍晶体管收音机可以看到一些与此类似的电路。
原理分析:电路如图所示,输入极(9014)的基极工作电压等于两输出极三极管的中点电压,一般为电源电压的一半,这个电压的稳定由输出三极管的基极的两个二极管控制。
3.3欧姆电阻串联在输出三极管的发射极上,以稳定偏流。
以减小环境温度、不同器件(如二极管、输出三极管)参数区别对电路的影响。
当偏流增加时,输出三极管发射极与基极间电压会减小,以减小偏流。
此电路输入阻抗为500欧姆,在使用8欧姆扬声器时,电压增益为5。
电路在不失真输出50mW的功率时,扬声器上有约2V左右的电压摆动。
增加电源电压可提高输出功率,但此时应注意输出晶体管散热问题。
在9V电源电压时,电路耗电约30mA。
制作时要注意两个输出功率管放大倍数应接近。
其它器件参数可以参考图示选择。
此电路适合于制作成耳机放大器或其它小功率放大器用。
由于它是一个很典型的功放电路,所以非常适合初学者学习功放电路原理之余,动手实践制作时的参考电路。
摘要功率放大器的作用是给音响放大器的负载(扬声器)提供一定的输出功率。
当负载一定时,希望是功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能小,效率尽可能的高。
功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。
有用集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器,也有专集成电路功率放大器。
本文设计的是一个OTL功率放大器,该放大器采用NPN和PNP晶体三极管组成互补推挽OTL功放电路。
由于每个管子都接成射极输出器形式,因此具有输出电阻低,负载能力强等优点,适合作为功率输出级。
本设计在通入正弦交流信号后,可输出放大的正弦信号。
关键词:OTL功率放大电路晶体三极管输出正弦信号Power amplifier is used for provide power output for the load of audio amplifier (speaker). We hope the power can be as large as possible, the output signal of the nonlinear distortion can be as small as possible, and the efficiency can be as high as possible. The common circuit forms of the power amplifier are OTL circuit and OCL circuits. And there are some which are consist of transistor power amplifier and operational amplifier, and there also have albums into power amplifier circuit. We designed a OTL power amplifier this time, the amplifier adopts the NPN and PNP transistor to form complementary push-pull OTL amplifier circuit. Because every pipe joint into emitter follower forms, it has the advantages of low output resistance, strong load ability, so it is well used for a power output stage. Besides,we can use the product to increase the sine signal.目录摘要------------------------------------------------------------- 1 第一章绪论 -------------------------------------------------- 3 第二章总体方案设计 -------------------------------------- 42.1 功率放大器的种类和特点------------------------- 42.2 设计思路---------------------------------------------- 42.3 OTL功放各级的作用和电路结构特征-------- 42.4 功率放大器的几个主要指标要求---------------- 52.5 设计方案---------------------------------------------- 6 第三章硬件设计 -------------------------------------------- 73.1 OTL功放电路的选管 ------------------------------- 73.2 OTL 电路的主要性能指标: --------------------- 73.3 实验设备与指标------------------------------------- 8 第四章系统调试与测试 ----------------------------------- 94.1 功放电路的调试------------------------------------- 94.2 参数测试--------------------------------------------- 10 第五章总结与展望 ---------------------------------------- 11 第六章谢辞 ------------------------------------------------- 12 附录------------------------------------------------------------ 13第一章绪论功率放大器是机电一体化产品中不可缺少的部分,也是最基本的部分。
做一个简单的三极管放大电路,让MP3推动小喇叭
晶体三极管
是最常用的基本元器件之一,晶体三极管的作用主要是电流放大,他是电子电路的核心元件,现在的大规模集成电路的基本组成部分也就是晶体三极管.
三极管是在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结,组成一个PNP(或NPN)结构。
中间的N区(或P区)叫基区,两边的区域叫发射区和集电区,这三部分各有一条电极引线,分别叫基极B、发射极E和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
三极管是一种控制元件,三极管的作用非常的大,三极管主要用来控制电流的大小,以共发射极接法为例(信号从基极输入,从集电极输出,发射极接地),当基极电压UB有一个微小的变化时,基极电流IB也会随之有一小的变化,受基极电流IB的控制,集电极电流IC 会有一个很大的变化,基极电流IB越大,集电极电流IC也越大,反之,基极电流越小,集电极电流也越小,即基极电流控制集电极电流的变化。
但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多,这就是三极管的电流放大作用。
大家主要记住就是三极管基极和发射极流过很小的电流.在集电极和发射极就会流过很大的电流.这就是三极管电流的放大
下面教大家做一个简单的三极管放大电路.用了一个三极管一个电容一个电阻组成.
原理图
一个MP3做信号源推动一个小喇叭
放大电路中实物的接法。
模拟电子电路课程设计设计三极管多级音频放大器一、设计题目设计三极管多级音频放大器。
二、设计技术参数要求要求输入阻抗大于20KΩ,电压增益大于400倍,输出阻抗小于200Ω,电源电压15V,输出信号峰峰值不小于8V,非线性失真度小于7%。
三、所用设备、仪器及器件1.信号发生器一台,示波器一台,直流稳压电源一台,数字万用表一个,面包板一个。
2.9013NPN三极管4个,150KΩ的电阻1个,100KΩ的电阻3个,30KΩ的电阻1个,20KΩ的电阻2个,10KΩ的电阻2个,7.5KΩ的电阻1个,4.7KΩ的电阻1个,3KΩ的电阻1个,1.5KΩ的电阻一个,200Ω的电阻一个,100Ω的电阻3个,22.4uF的电容7个,四、设计电路图五、原理介绍音频放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大。
前置放大主要完成对小信号的放大,使用多个三极管对输入的音频小信号的电压进行放大。
这个过程可以采用的是三极管组成的共射级放大电路和共基极放大电路,但是为了得到较稳定的静态工作点,我们选择了分压偏置的共射级放大电路,利用基级的偏置电阻的分压来稳定基极电位,从而稳定静态工作点。
如上图所示,此为音频放大器的原理图,其中首尾两级为射级跟随器,利用射级跟随器高输入阻抗、低输出阻抗的特点,来实现所要求的20KΩ高输入阻抗,200Ω的低输出阻抗。
中间为放大区,因为对放大倍数要求较高,而一级放大最大也就200倍左右,因此一级放大不可能实现,所以选用两级放大来实现400倍的放大倍数。
其实可以实现放大的元器件不一定只有三级管组成的放大电路,场效应管也可以代替三级管实现放大,但是由于场效应管的放大倍数较小,一般在10以内,所以对于这样的设计要求,场效应管恐怕很难实现,因此确定用三极管组成的放大电路。
六、相关理论介绍多级放大电路相关知识:单级放大电路的放大倍数有时不能满足我们的需要,为此我们需要把若干个基本的放大电路连接起来,组成多级放大电路。