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：

OCL功率放大电路通常由输入电路、激励电路、功率输出电路三部分组成。 此外OCL电路还包含一些辅助电路。如：负反馈电路、香味校正电路，自举电路等。图2.1为我采用的电路。

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0.6-0.8

1 .电源电压 设Pom=8w RL=10欧 电源利用效率取0.8 Ec=15v

（三）估算功率输出级电路 2 .选择大功率管T8,T9 Vcemax≈2Ec=30v 忽略管压降，则 Ic8max≈Ec/RL=1.5A Ic9max≈Ec/RL=1.5A

单管最大集电极功耗：

Pc8max=Pc9max=0.2Pomax+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：

R920 Ohm w1T4Key = A 50?100pFW2R25kOhm 2N3906Q1V116 V XSC1GTR8Key = A 2.23kOhm 500kOhm T5R61.56kOhm R72N2222A2N4401T8ZTX851ABC110uF-POLT1T2R1280 Ohm 2N2222A2N2222A30kOhm R5449 Ohm C547uF-POL2N2222AD1R43.32kOhm 1N4003GPC447uF-POLR101.6kOhm R138.8 Ohm T3XFG1RL10 Ohm C2R10.01uF 30kOhm 2N4403T7T9ZTX851R30.35kOhm D21N4003GPR11R14600 Ohm 80 Ohm XMM1

图2.1整机电路

︳V(BR)CEO︳≥Vcemax ICM≥Ic8max PCM≥Pc8max

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。 3．选择互补管T6,T7，计算R12,R13,R14

(1) 确定R12,R14

确定的原则是：应使T6,T7的输出电流大部分能注入T8,T9的基极。 T8,T9管的输入电阻为：ri8=rbe8 Ri9=rbe9

大功率管的rbe一般为10欧左右。 通常取R12=(5~10)ri8=60Ω R14=(5~10)ri9=60Ω (2)计算R13 R13=R12//ri8=8Ω (3)选择T6,T7管 Vcemax≈2Ec=30v Ic6max=(1.1~1.5)Ic8max/β8 Ic7max=(1.1~1.5)Ic9max/β9

Pc7max=Pc6max=(1.1~1.5)Pc8max/β8 选择，使其极限参数满足： PcM>(1.1~1.5)Pc8max/β8 ICM>(1.1~1.5)Icmax/β8 ︳V(BR)CEO︳≥2Ec=30v

故T6,T7取9013，9015三极管。 4．计算偏置电路： Pcm>(1.1~1.5)Icmax/β8

Vb6-Vb7=VBE6+VBE8+︳VBE7︳=1.7v 又VCE5=VB6-VB7=VBE5×(R8+R6)/R6 设VBE5=0.7v 则(R=+R6)/R6=17/7 即R8=10/7R6

为了保证T5基极电位稳定，取IR8=(5-10)ICQ5/β5 所以R6≈VBE5/IR8=1.5KΩ R8≈10/7R6=2.2KΩ

5．估算推动级电路： （1）

确定T4的静态工作电流：

T4工作在甲类放大状态，一般取：ICQ4=2-10mA (2)计算R10,R11

R10+R11=(Ec-︳VB7︳)/ICQ4 1/3(R10+R11)>R11>20RL 则R11=0.65K R10=1.6K (3)设计自举电容C5 C5=(3-10)1/2∏fLR11=47uF (4)选择T4

因为T4工作在甲类放大状态，则： ︳V(BR)CEO︳>Vce4max=2Ec=24v PCM>5(Ec×ICQ4) (5)估算输入级电路

1．确定差分放大电路静态工作电流：一般选 Ic1=Ic2=(0.5-2)mA Ic3=Ic1+Ic2 2．计算R2,R3,R4 一般取ID≥3mA

R4=[Ec-（VD1+VD2）]/ID=3.3K R3=(VD1+VD2-VBE3)/Ic3=360Ω 3．T1,T2,T=管的选择

为使差分电路稳定工作，T1,T2满足 ︳V(BR)CEO︳>1.2Ec=14.4v P=>5(Ic1×Ec)=90mw T3选用同类管 （六）估算反馈电路： 取R1=30k R7=R1=30K 又因为Avf=1+R7/R5

所以R5=R7/(Avf-1)=442Ω C4≥(3-10)1/2∏fLR5=1.6uF C1≥(3-10)1/2∏fLR1=0.06uF （七）补偿元件的选取 C3=100pF

五、OCL功放的调整和测试：

（一）静态调试： 1.检查电路

OCL功放焊接以后，首先对照安装图检查每个元件所在位置是否正确，特别是有极性的电容，以及三极管和二极管的管脚是否有焊接错，再测量+Ec、-Ec两点对地的电阻值，如小于50Ω则属于不正常，必须排除故障后再进行下一步的调试。

2．测量各级静态工作点

先不接负载，同时接通±15V电源，观察直流稳压电源面板上的电流读数，应小于50mA，否则属于不正常。逐级测量各管的VBE、VCE,若VBE=0(管子截止)，若VCE=0（管子饱和），说明工作状态都不在放大区，在放大状态的硅管VBE=0.6-0.7V。

如出现上述情况，应先排除故障，方可进行下面的调试.

3.先不接负载，测量输出端A点的对地电位，调节W1使VA=0，若不能，可能是T1、T2严重不对称引起的，也可能是正，负电源不对称引起的，查明原因，排除故障，是VA=0V。

4.调节W2，使VCE5=1.6-1.8V，观察直流稳压电源面板上的电流读数，接近0. （二）动态测试：

按图2.2所示电路接线，进行指示测试。

示波器 =低频信号 发生器 图2.2测试接线图

1.输入最大功率的测量：

输入信号频率为f=1KHZ，逐渐加大输入信号电压Vi，使输出Vo≥8V(有效值)并测量此时的失真度，如符合条件，则达到了指标。 2.输入灵敏度测量:

输入信号频率f=1KHZ，逐渐增加输入信号，使Vo=8V(有效值)，测量此时的输入信号电压Vi≤300mv，即达到指标。 3.频率响应测量：

先使f=1KHZ，Vo=50%Vom，测得此时的vi，保持Vi不变，改变信号率从20Hz-50KHz，测得对应的Vo。注意测试过程中波形不应失真，不能有振荡产生，如在20Hz-50KHz范围内，Vo保持在50%Vom±3dB的范围内，则达到指标。

毫伏表 OCL功率 放大器 失真度仪

4.失真度测量：

分别输入100Hz，1KHz,10KHz的信号，输出达到最大功率时，测出对应的失

真度数值。 5.测量噪声电压：

将输入端短路，用毫伏表测量输出端电压，如输出端电压Vn≤15mV，则满足要求。

（三）调试记录： 1.整机静态工作电流：

分别取下保险丝，将电流表串接入电路，读出数据， 得 I+=21.5mA I-=28.1mA

2.静态工作点：静态时，A点对地电位：VA=0.016V 3．最大不失真输出功率Pom和输入不灵敏度。

输入信号f=1KHz,R=10Ω 测出γ≤1%时的Vom=8.7V,Pom=7.57W。此时信号Vi=120mV。

4．频率响应：

使信号频率f=1KHz，测出输出电压V=50%Vom=4.35 ,Vi=70mV，保持Vi不变，测出下表中的输出电压： f（HZ） 20 电压 Vo（V） 3.8 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.4 100 500 1000 10000 20000 30000 40000

5.噪声系数： Vn=2.5mV

6．稳定性的检查：

（1）Ec=±15V时VA=0.016v； （2）Ec=±12v时VA=0.012v； （3）Ec=±18v时VA=0.018。

若均小于100mv，说明放大器工作稳定。

设计体会与总结: 1、

在这次设计中，让我确实遇了很多难以解决的问题，同时也学到了很多知识。掌握了功率放大器电路的设计与制作，掌握晶体管极性的判断，还有如何去检查电路中的错误与线路是否导通，进一步熟练万用表的使用，如何焊接电路。更让我明白团体精神的重要性。更懂得做好一件事情的不容易。

2、

在接电路的过程中要仔细并且得有耐心，在检查错误时要更耐心，，当出现错误时，首先检查线接对了没有，如果没有错误就看是不是元件存在问题，遇见错误要一步一步的来，不要这里弄一下那里弄一下，这样是不行的。总之检测电路是要有耐心的慢慢的检查。虽然本次设计做出的实物并不是很美观，但看见制作成功确实也有一种成就感。

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