OCL功率放大器的設(shè)計ppt課件

1、LOGOOCLOCL功率放大器的設(shè)計功率放大器的設(shè)計 模電課程設(shè)計模電課程設(shè)計一、課設(shè)設(shè)計目的、義務(wù)與要求一、課設(shè)設(shè)計目的、義務(wù)與要求 v設(shè)計目的：v 1掌握電子系統(tǒng)的普通設(shè)計方法v 2掌握模擬電路器件的運用v 3培育綜合運用所學(xué)知識來指點實際的才干v 4掌握常用元器件的識別和測試v 5熟習(xí)常用儀表，了解電路調(diào)試的根本方法v設(shè)計義務(wù) v v設(shè)計要求v第一：輸出功率要盡能夠大v 為了獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度，因此器件往往在接近極限運用形狀下任務(wù)。v第二：功率效率要盡能夠高v 由于輸出功率大，因此直流電源耗費的功率也大，這就存在一個效率問題。所謂效率就是負(fù)載得到

2、的有用信號功率和電源供應(yīng)的直流功率的比值。這個比值越大，意味著效率越高。第三：非線性失真要盡能夠小第三：非線性失真要盡能夠小 功率放大電路是在大信號下任務(wù)，所以不可防功率放大電路是在大信號下任務(wù)，所以不可防止地會產(chǎn)生非線性失真，而且同一功放管輸出功止地會產(chǎn)生非線性失真，而且同一功放管輸出功率越大，非線性失真往往越嚴(yán)重，這就使輸出功率越大，非線性失真往往越嚴(yán)重，這就使輸出功率和非線性失真成為一對主要矛盾。率和非線性失真成為一對主要矛盾。 但是，在不同場所下，對非線性失真的要求但是，在不同場所下，對非線性失真的要求不同。不同。 例如，例如， 在丈量系統(tǒng)和電聲設(shè)備中，這個問題顯得很在丈量系統(tǒng)和電聲設(shè)

3、備中，這個問題顯得很重要，重要， 而在其它工業(yè)系統(tǒng)中，那么以輸出功率為主而在其它工業(yè)系統(tǒng)中，那么以輸出功率為主要目的，對非線性失真的要求就降為次要問題了。要目的，對非線性失真的要求就降為次要問題了。第四：功率器件的散熱要盡能夠好第四：功率器件的散熱要盡能夠好 在功率放大電路中，為了輸出較大的信號在功率放大電路中，為了輸出較大的信號功率，器件要接受較高的電源電壓。功率，器件要接受較高的電源電壓。 其次，為了充分利用允許的管耗而使管其次，為了充分利用允許的管耗而使管子輸出足夠大的功率，放大器器件的散熱就子輸出足夠大的功率，放大器器件的散熱就成為設(shè)備能否平安可靠任務(wù)的重要保證。成為設(shè)備能否平安可靠任

4、務(wù)的重要保證。 此外，在功率放大電路中，為了輸出較此外，在功率放大電路中，為了輸出較大的信號功率，器件要接受較大的動態(tài)電流，大的信號功率，器件要接受較大的動態(tài)電流，這也會添加功率管損壞的概率。這也會添加功率管損壞的概率。 所以，功率管的損壞與維護問題是產(chǎn)品所以，功率管的損壞與維護問題是產(chǎn)品設(shè)計中不容忽視環(huán)節(jié)。設(shè)計中不容忽視環(huán)節(jié)。v OCL是英文是英文Output Capacitor Less 的縮寫，意為無輸出的縮寫，意為無輸出電容。電容。 v OCL功率放大器是一種一種直接耦合的功率放大器，它具功率放大器是一種一種直接耦合的功率放大器，它具有頻響寬，保真度高，動態(tài)特性好及易于集成化等特點。有

5、頻響寬，保真度高，動態(tài)特性好及易于集成化等特點。v OCL電路通常采用兩組電源供電，運用了正負(fù)電源，在電電路通常采用兩組電源供電，運用了正負(fù)電源，在電壓不太高的情況下，也能獲得比較大的輸出功率，省去了壓不太高的情況下，也能獲得比較大的輸出功率，省去了輸出端的耦合電容。使放大器低頻特性得到擴展。輸出端的耦合電容。使放大器低頻特性得到擴展。v OCL功放電路也是定壓式輸出電路，該電路由于性能比較功放電路也是定壓式輸出電路，該電路由于性能比較好，所以廣泛地運用在高保真擴音設(shè)備中。好，所以廣泛地運用在高保真擴音設(shè)備中。v 雖然性能優(yōu)良的集勝利率放大器給電子電路功放級的調(diào)試雖然性能優(yōu)良的集勝利率放大器給

6、電子電路功放級的調(diào)試帶來了極大地方便。帶來了極大地方便。v 但為了培育學(xué)生的設(shè)計才干，本課題要求采用分立但為了培育學(xué)生的設(shè)計才干，本課題要求采用分立元件電路進展設(shè)計。元件電路進展設(shè)計。二、產(chǎn)品目的及設(shè)計要求二、產(chǎn)品目的及設(shè)計要求1、設(shè)計目的、設(shè)計目的 采用分采用分“立元件立元件+集成電路設(shè)計集成電路設(shè)計 額定輸出功率額定輸出功率 負(fù)載阻抗負(fù)載阻抗 失真度失真度 設(shè)計放大器所需的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計放大器所需的直流穩(wěn)壓電源010PW8LR 3%12V2、設(shè)計、制造過程、設(shè)計、制造過程 分析設(shè)計要求，明確性能目的；分析設(shè)計要求，明確性能目的； 查閱相關(guān)資料、分析對比方案。查閱相關(guān)資料、分析對比方案。

7、畫出電原理圖；畫出電原理圖； 分析計算元器件的性能及參數(shù)；分析計算元器件的性能及參數(shù)； 電路的仿真與調(diào)試；電路的仿真與調(diào)試； 論證并確定合理的總體設(shè)計方案，繪制論證并確定合理的總體設(shè)計方案，繪制功能構(gòu)造框圖。功能構(gòu)造框圖。 OCL功率放大器各單元詳細(xì)電路設(shè)計: a.分解總體設(shè)計方案 b.以子系統(tǒng)或單元電路為單元，逐個細(xì)化設(shè)計。 c.電路計算 根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合“方案，對各單元電路的元器件參數(shù)進展分析計算，確定其參數(shù)。 印刷電路板制造： 根據(jù)最后確定的各單元電路，繪制出總的印刷電路圖，制造印刷電路板PCB板。制造要求： a、業(yè)余制造手繪電路圖，或用Protel繪制； b、根據(jù)電路原理圖中所用的元

8、件外形和印刷板面積的大小合理安排元件的密度和各元件的位置。 確定元件位置應(yīng)按照先大后小、先整體后部分的原那么進展，使電路中相鄰元件就近放置，陳列整齊均勻。 c、各元件之間的銜接導(dǎo)線在拐彎處和兩線相交處不能拐直角，須用曲線過渡，也不能相互交叉和迂回太遠。 有些導(dǎo)線真實做不到這一點時，可以思索在印刷板的反面印制導(dǎo)線，再用穿釘與正面電路銜接，或在焊接元件時另外用絕緣導(dǎo)線銜接。 d、輸入部分和輸出部分間隔遠一些為好，以免相互關(guān)擾。制造流程： 1.原稿制造 噴墨【硫酸紙】、激光【硫酸紙/透明菲林】、 光繪非林 2.曝光 (曝光機60180秒；太陽光5-10分鐘；日光燈8-10分鐘) 3.顯像 公用顯像劑

9、 4.蝕刻 三氯化鐵 5.鉆孔 小電鉆 1、用protel或PowerPCB直接畫PCB圖不會PROTEL、PowerPCB的，也可以用Windows的畫筆程序，以備打印。畫出您所需求的印刷電路板圖 2、將圖打印到熱轉(zhuǎn)印紙(比如:不干膠貼紙的光滑底襯紙) ; 打印出來后仔細(xì)察看，檢查能否有斷線的地方。 3、將打印好PCB的轉(zhuǎn)印紙平鋪在覆銅板上，預(yù)備轉(zhuǎn)印 ; 4、將熱轉(zhuǎn)印紙上的碳粉經(jīng)過熱轉(zhuǎn)印機轉(zhuǎn)印到敷銅板上; (也可用很熱的電熨斗加溫-約140170之間，加壓將轉(zhuǎn)印紙上黑色塑料粉壓在覆銅板上構(gòu)成高精度的抗腐層，等溫度稍低后再漸漸將轉(zhuǎn)印紙揭下來 ) 4、將敷銅板放入三氯化鐵腐蝕液進展腐蝕; 留意不

10、要腐蝕過度 5、用清洗劑清洗電路板上的黑色碳粉; 6、用打孔機在電路板打孔。v熱轉(zhuǎn)印法制板根本流程：熱轉(zhuǎn)印法制板根本流程：焊接焊接 焊點：圓滑光亮、無氣孔、無尖角、無拖尾；焊點：圓滑光亮、無氣孔、無尖角、無拖尾；大小一致；焊料適當(dāng)，使焊錫充布焊盤，不堆錫，大小一致；焊料適當(dāng)，使焊錫充布焊盤，不堆錫，更不能粘連，焊接時時間不宜超越更不能粘連，焊接時時間不宜超越3s，防止損壞元，防止損壞元件；焊接件；焊接CMOS器件時應(yīng)運用防靜電烙鐵，防止將器件時應(yīng)運用防靜電烙鐵，防止將其極性擊穿。其極性擊穿。 當(dāng)元件焊錯后需求拆器件時要特別留意焊板上當(dāng)元件焊錯后需求拆器件時要特別留意焊板上的銅片，一旦銅片零落，

11、就會在電路的銜接上呵斥的銅片，一旦銅片零落，就會在電路的銜接上呵斥困難。困難。檢查、調(diào)試各電路板檢查、調(diào)試各電路板通電測試性能參數(shù)通電測試性能參數(shù)撰寫設(shè)計報告撰寫設(shè)計報告1、功率放大器的作用是給負(fù)載RL提供一定的輸出功率，當(dāng)RL一定時，希望輸出功率盡能夠大，輸出信號的非線性失真盡能夠小，且效率盡能夠高。2、由于OCL電路采用直接耦合方式，為了保證任務(wù)穩(wěn)定，必需采用有效措施抑制零點漂移，為了獲得足夠大的輸出功率驅(qū)動負(fù)載任務(wù)，故需求有足夠高的電壓放大倍數(shù)。 因此，性能良好的OCL功率放大器應(yīng)由輸入級，推進級和輸出機等部分組成，如以下圖所示。3、設(shè)計思緒、設(shè)計思緒3、OCL功放各級的作用和電路構(gòu)造特

12、征功放各級的作用和電路構(gòu)造特征 輸入級：輸入級： 主要作用是抑制零點漂移，保證電路任務(wù)穩(wěn)主要作用是抑制零點漂移，保證電路任務(wù)穩(wěn)定，同時對前級音量控制級送來的信號作定，同時對前級音量控制級送來的信號作用低失真，低噪聲放大。為此，通常都采用帶用低失真，低噪聲放大。為此，通常都采用帶恒流源的，由復(fù)合管組成的差動放大電路，且恒流源的，由復(fù)合管組成的差動放大電路，且設(shè)置的靜態(tài)偏置電流較小。設(shè)置的靜態(tài)偏置電流較小。 推進級：推進級： 作用是獲得足夠高的電壓放大倍數(shù)，以及為作用是獲得足夠高的電壓放大倍數(shù)，以及為輸出級提供足夠大的驅(qū)動電流，為此，可采帶輸出級提供足夠大的驅(qū)動電流，為此，可采帶集電極有源負(fù)載的共

13、射放大電路，其靜態(tài)偏置集電極有源負(fù)載的共射放大電路，其靜態(tài)偏置電流比輸入級要大。電流比輸入級要大。輸出級：輸出級： 的作用是給負(fù)載提供足夠大的輸出信號功率，可的作用是給負(fù)載提供足夠大的輸出信號功率，可采用有采用有復(fù)合管構(gòu)成的甲乙類互補對稱功放或準(zhǔn)互補功放電路。復(fù)合管構(gòu)成的甲乙類互補對稱功放或準(zhǔn)互補功放電路。此外，此外， 還應(yīng)思索為穩(wěn)定靜態(tài)任務(wù)點須設(shè)置直流負(fù)反響電還應(yīng)思索為穩(wěn)定靜態(tài)任務(wù)點須設(shè)置直流負(fù)反響電路，為路，為穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)和改善電路性能須設(shè)置交流負(fù)反響穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)和改善電路性能須設(shè)置交流負(fù)反響電路，電路，以及過流維護電路等。以及過流維護電路等。 電路設(shè)計時各級應(yīng)設(shè)置適宜的靜態(tài)任務(wù)點

14、，在組電路設(shè)計時各級應(yīng)設(shè)置適宜的靜態(tài)任務(wù)點，在組裝終了裝終了后須進展靜態(tài)和動態(tài)測試，在波形不失真的情況下，后須進展靜態(tài)和動態(tài)測試，在波形不失真的情況下，使輸出使輸出功率最大。功率最大。 動態(tài)測試時，要留意消振和接好保險絲，以防損動態(tài)測試時，要留意消振和接好保險絲，以防損壞元器壞元器件。件。確定電源電壓確定電源電壓 025(9)8(1.5 2)2 510(1.2 1.5)(23 )122 10 81221.2 121.5 1214.41815 ()LOMOCCOMOOOMLOLCCPWWRPPWVUVUPUR PVRVVVV 指標(biāo)：為優(yōu) 考慮到器件工作的安全性， 和輸出功率的富余量，設(shè)計要做適當(dāng)

15、調(diào)整:取考慮飽和壓降則，由 折中?。簯?yīng)該是不小于該值此即：穩(wěn)壓，才能滿足電源輸出應(yīng)功率要求。在15V以上4、功放部分電路計算簡介、功放部分電路計算簡介末級功放管的選取末級功放管的選取maxmaxmax,15100.222303 56,6 ,60CMCMCECCOMCMOMCCCMLCECCCMCMCEPIVVPWPPWVIARUVVPW IA UV功放管的選取指標(biāo)：基于上一節(jié)的結(jié)果，以，為歸算條件則，集電極最大耗散功率集電極飽和穿透電流最大反向電壓（耐壓）以上結(jié)果給予極限工作條件保障，均放大倍故：復(fù)合管的選取復(fù)合管的選取maxmax6max22 15 30(1.11.5)/(1.1CECCCC

16、VTCVVIIP 末級復(fù)合，一是為了提高推動電流，二是為了減輕前級的驅(qū)動負(fù)擔(dān)所以，OCL電路常采用這種形式。如圖示：VT4與VT6,VT5與VT7分別組成復(fù)合管 復(fù)合管的參數(shù)與功放管的參數(shù)一樣，主要有3個： 耐壓U 最大穿透電流和耗散功率，可參照下式計算： max66max6max1.5)/1018(1.11.5)/ =(1.11.5) 1/30000.370.5(A)(1.11.CVTOMCvtLCCVTCPPIARIIP功放小 上兩式中的 應(yīng)為復(fù)合管兩級 的積據(jù)此，設(shè)功放管的=30，與之復(fù)合的小功率管=100 則，總的 =3000而，所以復(fù)合小功率管的：max65)/(1.11.5) 2/

17、30000.741( )CVTPW其他參數(shù)確定其他參數(shù)確定iT5iT5beT5T5beT1491113iT55VTr1r1RCR =R510RRR1113為管的等效輸入電阻，其大小為（）部分重要電阻的參數(shù)選擇：、與組成的串聯(lián)消振網(wǎng)絡(luò)： 其取值視揚聲器的頻率響應(yīng)而定，以效果最佳為好。2、R 與R 用以減小復(fù)合管的穿透電流， 取值太小會影響管子的穩(wěn)定性，而太大又會影響輸出功率： 一般?。?）510121113iT5103RRRR/R1012、R 和R 為平衡電阻，常取 5、前置放大部分電路計算簡介、前置放大部分電路計算簡介1 4,11502fofVfoLHRRRARfHzRcf 其中為反饋電阻，并聯(lián)小電容防自激為負(fù)反饋電阻。前端放大用以完成對音頻小信號的電壓放大任務(wù)、提高其信噪比。本次設(shè)計允許使用運放，下圖為典型的雙運放電路的同相放大形式。 運放的反相端串聯(lián)一個電解電容，形成交流信號全反饋。 運放的電壓放大倍數(shù)為：注意：通路指標(biāo) 而指標(biāo)則取決于運放的“增益帶寬積”故，運放的具體型號一定要慎重選?。要確定運放的選型，需求先確定電路總的電壓放大倍數(shù)，請按設(shè)計要求自行計算。v 典型電路中的運放供電分別取自電源的正負(fù)極，由兩組R4R5和C2、C3、C6、C7構(gòu)成分壓濾波供應(yīng)運放任務(wù)。v電源用10F、