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模电课程设计报告《OCL功率放大器设计》1

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电子信息工程专业 模电课程设计报告

班 级 09级通信3班

学 号 09022030xx

姓 名 x x

设计时间 2011.05.20--06.01_ __

指导老师 x x x

华侨大学厦门工学院 2011年05月29日 前言 摘要: 放大电路实质上都是能量转换电路。从能量控制的观点来看，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。但是，功率放大电路和电压放大电路所要完成的任务是不同的。对电压放大电路的主要要求是使其输出端得到不失真的电压信号，讨论的主要指标是电压增益，输入和输出阻抗等，输出的功率并不一定大。而功率放大电路则不同，它主要要求获得一定的不失真（或失真较小）的输出功率，因此功率放大电路包含这一系列在电压放大电路中没有出现过的特殊问题，这些问题是： (1）要求输出功率尽可能大 为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此器件往往在接近极限运用状态下工作。 （2）效率更高 由于输出功率大，因此直流电源消耗的功率也大，这就存在一个效率问题。所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。这个比值越大，意味着效率越高。 （3）非线性失真小 功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管输出功率越大，非线性失真往往越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。但是，在不同场合下，对非线性失真的要求不同。例如，在测量系统和电声设备中，这个问题显得很重要，而在工业系统等场合中，则以输出功率为主要目的，对非线性失真的要求就降为次要问题了。 (4)功率器件的散热问题 在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，器件承受的电压高。为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率，放大器件的散热就成为一个重要问题了。 此外，在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，器件承受的电压要高，通过的电流要大，功率管损坏的可能性也就比较大，所以功率管的损坏与保护问题也不容忽视。 OCL功率放大器是一种一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽，保真度高，动态特性好及易于集成化等特点。OCL是英文Output Capacitor Less 的缩写，意为无输出电容。采用两组电源供电，使用了正负电源，在电压不太高的情况下，也能获得比较大的输出功率，省去了输出端的耦合电容。使放大器低频特性得到扩展。OCL功放电路也是定压式输出电路，为钏电路由于性能比较好，所以广泛地应用在高保真扩音设备中。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大地方便。为了培养学生的设计能力，本课题主要采用分立元件电路进行设计。 一、课程设计目的、任务与要求 1、设计目的： ①．掌握电子系统的一般设计方法 ②．掌握模拟电路器件的应用 ③．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 ④．掌握常用元器件的识别和测试 ⑤．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 2、设计指标 ①．采用全部或部分分立元件设计一种OCL音频功率放大器； ②．额定输出功率WP100； ③．负载阻抗8LR； ④．失真度%3； ⑤．设计放大器所需的±15V的直流稳压电源。 3、设计要求 ①．画出电路原理图（或仿真电路图）； ②．元器件及参数选择； ③．电路的仿真与调试； 分析设计要求，明确性能指标；查阅资料、设计方案分析对比。 4、制作要求： ①．业余制作手绘电路图，或用Protel绘制； ②．根据电路原理图中所用的元件形状和印刷板面积的大小合理安排元件的密度和各元件的位置。确定元件位置应按照先大后小、先整体后局部的原则进行，使电路中相邻元件就近放置，排列整齐均匀。 ③．各元件之间的连接导线在拐弯处和两线相交处不能拐直角，须用曲线过渡，也不能相互交叉和迂回太远。有些导线实在做不到这一点时，可以考虑在印刷板的反面印制导线，再用穿钉与正面电路连接，或在焊接元件时另外用绝缘导线连接。 ④．输入部分和输出部分距离远一些为好，以免互相干扰。 5、制作流程： ①．原稿制作（喷墨【硫酸纸】、激光【硫酸纸/透明菲林】、 光绘非林） ②．曝光 (曝光机60～180秒；太阳光5-10分钟；日光灯8-10分钟) ③．显像 （专用显像剂） ④．蚀刻 （三氯化铁） ⑥钻孔 （小电钻）  热转印法制板基本流程： ①．用protel或PowerPCB直接画PCB图（不会PROTEL、PowerPCB的，也可以用Windows的画笔程序），以备打印。画出您所需要的印刷电路板图 ②．将图打印到热转印纸(比如:不干胶贴纸的光滑底衬纸) ;打印出来后仔细观察，检查是否有断线的地方。 ③．将打印好PCB的转印纸平铺在覆铜板上，准备转印 ; ④．将热转印纸上的碳粉通过热转印机转印到敷铜板上;(也可用很热的电熨斗加温----约140～170℃之间，加压将转印纸上黑色塑料粉压在覆铜板上形成高精度的抗腐层，等温度稍低后再慢慢将转印纸揭下来 ) ⑤．将敷铜板放入三氯化铁腐蚀液进行腐蚀;（注意不要腐蚀过度） ⑥．用清洗剂清洗电路板上的黑色碳粉; ⑦．用打孔机在电路板打孔。 6、焊接 焊点：圆滑光亮、无气孔、无尖角、无拖尾；大小一致；焊料适当，使焊锡充布焊盘，不堆锡，更不能粘连，焊接时时间不宜超过3s，防止损坏元件；焊接CMOS器件时应使用防静电烙铁，防止将其极性击穿。当元件焊错后需要拆器件时要特别注意焊板上的铜片，一旦铜片脱落，就会在电路的连接上造成困难。 7、OCL功率放大器各单元具体电路设计。总体方案分解成若干子系统或单元电路，逐个设计，计算电路元件参数；分析工作性能。 8、完成整体电路设计及论证。 9、编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 二、总体方案设计 1、设计思路 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尽可能小，且效率尽可能高。 由于OCL电路采用直接耦合方式，为了保证工作稳定，必须采用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，性能良好的OCL功率放大器应由输入级，推动级和输出机等部分组成。如下图所示：

2、OCL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（音调控制级）送来的信号作用低失真，低噪声放大。为此，采用带恒流源的，由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。 （2）推动级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要大。 （3）输出级的作用是给负载提供足够大的输出信号功率，可采用有复合管构成的甲乙类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交流负反馈电路，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，在波形不失真的情况下，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、功放部分电路计算简介 ①．确定电源电压

②．末级功放管的选取 0

25(9)8(1.5~2)2510(1.2~1.5)(2~3)1221081221.2121.51214.41815()LOMOCCOMOOOMLOLCCPWWRPPWVUVUPURPVRVVVV指标：为优

考虑到器件工作的安全性， 和输出功率的富余量，设计要做适当调整:取　考虑饱和压降

则，由

折中取：应该是不小于该值　此即：稳压，才能满足电源输出应功率要求。在1　5V以上

maxmaxmax,,15100.222303~56,6,60CMCMCECCOM

CMOMCCCM

L

CECC

CMCMCE

PIVVPWPPWVIARUVVPWIAUV功放管的选取指标：基于上一节的结果，以，为归算条件则， 集电极最大耗散功率

集电极饱和穿透电流　２ 最大反向电压（耐压）　以上结果给予极限工作条件保障，均放大倍故： ③．复合管的选取 功放原理图如下：

④．电阻R6-R11的估算 R7,R8用来减小复合管的穿透电流,其值太小会影响复合管的稳

maxmax6max221530(1.1~1.5)/(1.1CECCCCVTCVVIIP 末级复合，一是为了提高推动电流，二是为了减轻前级的驱动负担所以，OCL电路常采用这种形式。如图示：VT4与VT6,VT5与VT7分别组成复合管 复合管的参数与功放管的参数一样，主要有3个： 耐压U 最大穿透电流和耗散功率，可参照下式计算： max66max6max~1.5)/1018(1.1~1.5)/=(1.1~1.5)1/30000.37~0.5(A)(1.1~1.CVT

OMCvt

L

CCVTCPPIARIIP功放小 上两式中的应为复合管两级的积据此，设功放管的=30，与之复合的小功率管=100 则，总的=3000而，所以复合小功率管的： max65)/(1.1~1.5)2/30000.74~1()CVTPW

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OCL功率放大器

OCL功率放大器

带三段均衡的OCL功率放大器（C题）设计报告功率放大器摘要：本设计主要是音频放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。

当负载一定时，输出的功率尽可能大（功放管的电压和电流变化范围很大），输出信号的非线性失真尽可能的小（在大信号状态下，电压、电流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区），效率尽可能高（负载上得到的信号功率与电源供给的直流功率之比），实现了对功率的放大作用。

功率放大电路的电路形式很多，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。

我选用的是双电源供电的OCL互补对称功放电路。

本次设计选用了双运放LM358、二端接口若干、三极管9013、9012、BD237、BD238、TIP41、TIP42、L7812、L7912、电阻若干、电容若干、构成了三段均衡电路和功率放大电路。

经测试成功的使功率放大，达到了对声音的放大效果。

关键字：LM358 功率放大1 方案比较与论证方案一：采用LM358双运放设计电路和四个三极管组成，运放为电路的驱动级电路。

差分电压±30V，输入电压±16.5V。

四个三极管构成功率输出级由双电源供电的OCL互补功放电路构成。

为了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路。

为了稳定工作状态和功率增益并减小失真，电路中引入电压串联负反馈。

功率放大器的作用是给音响放大器的负载（一般是扬声器）提供所需要的输出功率。

方案二：采用LM324通用四运算放大器，双列直插8脚封装，其内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。

它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“V o”为输出端。

两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放，输出端V o的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。

otl功率放大器实验报告（共8篇）

otl功率放大器实验报告（共8篇）

otl功率放大器实验报告(共8篇)OTL功率放大器实验报告课程设计课程名称题目名称专业班级学生姓名学号指导教师二○一三年十二月二十三日目录引言 (2)模拟电子技术功率放大器12网络工程本2郭能51202032019 孙艳孙长伟一、设计任务与要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)二、方案设计...................................................（3）三、总原理图及元器件清单....................................（4）四、电路仿真与调试.............................................（6）五、性能测试与分析..........................................（7）六、总结......................................................（8）七、参考文献 (8)OTL功率放大器引言：OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。

过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。

但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。

OTL 电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。

它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。

两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)。

OCL功率放大电路课程设计(数电)

OCL功率放大电路课程设计(数电)

《电子电路课程设计》说明书题目:姓名/学号: / // 班级:指导教师: 闫改珍、张平娟职称: 讲师2012 年 6月1日……………………………….OCL功率放大电路的设计………………………….目录1.1设计要求……………………………………………………………….( 3 )1.1.1系统功能………………………………………………………( 3 )1.1.2性能指标………………………………………………………( 3 )1.2系统设计………………………………………………………………3 )设计目的………………………………………………………( 3 )1.1.1设计思路………………………………………………………( 4 )1.1.2原理总图………………………………………………………( 5 )1.2单元电路设计1.3系统的仿真1.1设计要求：1.1.1系统功能OCL是英文Output Capacitor Less 的缩写，意为无输出电容。

采用两组电源供电，使用了正负电源，在电压不太高的情况下，也能获得比较大的输出功率，省去了输出端的耦合电容，使放大器低频特性得到扩展。

OCL功率放大电路实质上是一种能量转换电路，主要用以获得一定的不失真（或失真较小）的输出功率。

OCL功放电路也是定压式输出电路，为钏电路由于性能比较好，所以广泛地应用在高保真扩音设备中。

性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大地方便。

1.1.2性能指标①．利用运放741、三极管等元器件设计基本的OCL功率放大电路；②．电路的最大输出功率>15W；③．电路的效率>60%。

1.2系统设计1.2.1设计目的①．掌握电子系统的一般设计方法②．掌握模拟电路器件的应用③．培养综合应用所学知识来指导实践的能力④．掌握常用元器件的识别和测试⑤．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法1.2.2设计思路功率放大器的作用是给负载Rl 提供一定的输出功率，当RI一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。

OCL功率放大器设计

OCL功率放大器设计

OCL功率放大器设计一．主要技术指标：1.最大不失真输出功率：Pom≥8W;2.负载阻抗（扬声器）：RL=10Ω；3.频率响应：f=50Hz~20KHz(±3dB);4.非线性失真系数：r≤功率放大器1%；5.输入灵敏度：Vi≤300mV;6.稳定性：电源升高和降低±20%时输出零点漂移≤100mV；7.躁声电压：Vn≤15mV;二．实验仪器：直流稳压电源低频信号发生器一台一台低频毫伏表示波器万用表一台一台一块一台一台晶体管图示仪失真度测量仪三．实验要求：1．认真阅读指导书中OCL电路的设计和调试方法，体会和掌握工程估算方法。

2．对各级电路进行估算，确定具体电路形式，选定元件参数，对主要指标校核验算。

3．元件测试挑选，组装焊接，调试和测量电路性能指标。

经过实验，修改预设计方案，直到达到指标要求为止。

4．按规范写出设计报告。

四、电路设计：（一）选择电路形式：说明：输出级是由T6、T8和T7、T9组成的复合互补对称电路，可以得到较大的功率输出，电阻R12、R14用来减小复合管的穿透电流，增加电路的稳定性。

偏置电路用三极管T5组成恒压电路。

激励采用T4组成的共射放大电路。

输入级是由T1、T2、T3组成的带恒流源的差分放大电路，减小直流漂移，并且引入深度负反馈，进一步稳定输出点的静态零电平。

（二）确定电源电压电源电压的高低决定着输出电压的大小，而输出电压又由输出功率来决定。

当输出功率达到最大是，管子已接近饱和，此时输出电压接近电源电压，所以为保证功放的最大不失真功率Pom达到指标，电源电压必须大于最大输出电压。

考虑到管子的饱和压降以及发射级电阻的降压作用，我们用下式表示电源电压与最大输出电压的关系：Vom=η2PomRL所以Ec=15v其中η称为电源利用效率。

一般取0.6-0.81.电源电压设Pom=8wRL=10欧电源利用效率取0.8Ec=15v（三）估算功率输出级电路2.选择大功率管T8,T9Vcema某≈2Ec=30v忽略管压降，则Ic8ma某≈Ec/RL=1.5AIc9ma某≈Ec/RL=1.5A单管最大集电极功耗：Pc8ma某=Pc9ma某=0.2Poma某+IoEc=1.8w其中Io为功率管的静态电流，一般取Io=20~30mA根据功率管极限参数选择T8和T9:选择合适的大功率管，其极限参数应满足：R920Ohmw1T4Key=A50100pFW2R25kOhm2N3906Q1V116V某SC1GTR8Key=A2.23kOhm500kOhmT5R61.56kOhmR72N2222A2N4401T8ZT某851ABC110uF-POLT1T2R1280Ohm2N2222A2N2222A30kOhmR5449OhmC547uF-POL2N2222AD1R43.32kOhm1N4003GPC447uF-POLR101.6kOhmR138.8OhmT3某FG1RL10OhmC2R10.01uF30kOhm2N4403T7T9ZT某851R30.35kOhmD21N4003GPR11R14600Ohm80Ohm某MM1图2.1整机电路︳V(BR)CEO︳≥Vcema某ICM≥Ic8ma某PCM≥Pc8ma某因为互补对称电路要求两管参数尽量对称，故应使两管的放大倍数相等。