高保真音频功率放大器的仿真设计.docx

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1、电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器的仿真设计一、用途供家庭音乐中心装置中作主放大器用二、主要技术指标及要求1、正弦波不失真功率：大于5W，在频率1KHZ、负载电阻8Ω、示波器观察不出明显失真的条件下考核，相当于输出电压有效值6.325V。2、电源消耗功率：不大于10W，在上述输出功率条件下考核。3、输入信号幅度：当输出功率为5W时，要求输入电压的有效值在200mV到400mV之间。在频率1KHZ，负载电阻8Ω条件下考核，相当于电压放大倍数30倍到15倍之间。4、输入电阻：大于10KΩ，在频率1KHZ的条件下考核。5、频率响应：50HZ到1KHZ。在功率5W，负载电阻8Ω的条件下考核

2、，并要求在频率响应范围内的所有频率点上，放大器都输出5W的功率而观察不到明显的失真。6、温度稳定性：维持5W输出半小时，电源消耗功率应保持在10W以内。7、放大器应该稳定可靠地工作，在测试时或当输入线、输出线、电源线移动时放大器不产生寄生振荡。三、元器件选择范围1、二极管2CP12以及以下各种三极管或稳压管改作二极管用。2、稳压管2CW1、2CW5、2CW11、2DW73、三极管9013,3DX201（β>80）,3DG8(β>50),3DG130(β>80),3CG23(500Mv,β≈50)，3AD30(β>50)，2Z730C(fβ>5KHZ,β>50),3DD15(β>60)，D73

3、-50(β>50).4、场效应管3DJ6F5、运算放大器μA7416、电介电容器2200μf/25V，470μf/16V，100μf/25V，100μf/15V，10μf/15V。7、金属膜电容器0.47μf，0.1μf，0.047μf，0.01μf8、云母电容器470Pf，200Pf，100Pf8、瓷解电容器4700pf，2200pf，1000pf1、电位器470Ω，4.7KΩ，10KΩ，47KΩ，100KΩ，470KΩ。2、绕线电阻0.5Ω/3W，1Ω/3W，8Ω/10W3、碳膜电阻1/8W及1/4W，从10Ω到2MΩ的各档E6系列标称值。一、计算过程1、选择电路形式。OTC功率放大器通

4、常是由功率输出级、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对称电路之分，前者电路简单易行，但由于大功率管β不大，，故推动极要求有一定的功率，复合管准互补电路优点是大功率管可用同一型号，复核后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对高一些，晶体管数目要多一些。推动级通常是甲类放大，其工作电流应该大于功率管基极推动电流，故有一定功率要求。由于推动级电压幅度与输出级相同，通常采用自举电路来达到，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。输入级与推动级之间有阻容耦合和直

5、接耦合多种形式。本例采用较简单的互补对称OTL电路。电路中二极管D是为消除交越失真而设。R111Ω电阻是稳定功率管静态电流用的。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。2、电源电压的确定。当负载电阻一定时，电源电压的大小直接与输出功率有关。Vcc≈1n8PR.其中n为考虑各晶体管饱和压降及R11引起的损失而引入的电源电压利用系数，通常n等于0.8左右，本题中Vcc≈10.88×5×8.=22V。3、功率级的设计功放管的要求：ICM=VCC/2RL=1.375A.VCEM=1/2VCC=11V.PCM=0.2P0=1W.查3

6、DD15（50W、50V、5A、β50），2Z730C(50W、100V、15A、β50)。完全能满足要求而有余，故选用之。功率管需推动电流：Ib3M=ICM/β=1.375A/50=27.5mA。耦合电容C6：C6≈（3~5）/2πfLRL≈2000μf，取2200μf/25V.稳定电阻R11：过大则损失功率太大，过小温度稳定性不良，通常取0.5~1Ω，现取1Ω2W。4、推动级设计：IC2>Ib3m=27.5mA取IC2=30mAVCC2M=VCC=22V.IR8M=Vb2M/R8=0.01V/470Ω=0.02mA。R7+RW上反馈电流的峰值IR7M.IR7M=VCC/2R7+RW=11

7、6.5K=1.7mA总推动信号交流峰值为：IM=Ib2M+IR8M+IR7M=0.5+0.02+1.7=2.22mA1、输入级设计由于推动级需要2.22mA的交流推动信号，故输入级静态电流应大于2.22mA，取IC1=3mA。推动级所需电压只0.2V，故输入级电压的配置可较随便。取R3、R4、R6为2KΩ、2KΩ、1KΩ.故各降落6V、6V、3V,VCC=22V-6V-6V-3V=7V.V，CC=VCC-6V