【正文】 論文） 目錄4第六章 系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù) ..............................................................................................................36 基本要求部分 ...............................................................................................................................36 發(fā)揮部分 .......................................................................................................................................37 要求指標(biāo)與實測指標(biāo)對比 ...........................................................................................................37 測試結(jié)果分析 ...............................................................................................................................38第七章 設(shè)計總結(jié) ..................................................................................................................................41 對設(shè)計的小結(jié): ..............................................................................................................................41 設(shè)計收獲體會: ..............................................................................................................................41第八章 附錄 ..........................................................................................................................................43 系統(tǒng)整體電路圖：（見附圖） ...................................................................................................43 儀器設(shè)備清單: ..............................................................................................................................43第九章 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................44第十章 致謝 ..........................................................................................................................................45河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 前言5第一章 前言 在模擬電子線路中信號經(jīng)過放大后，往往要去推動執(zhí)行機構(gòu)完成人們所預(yù)期的功能，例如推動喇叭發(fā)出聲音，推動繼電器實現(xiàn)控制等等。這些執(zhí)行機構(gòu)是把電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的器件，他們正常工作需要從電路中獲取較大的能量。所以放大電路的末級多有功率放大器組成，以便為負(fù)載提供足夠的信號功率。本次課程設(shè)計就是簡易低頻功率放大器。隨著現(xiàn)代社會電子科技的迅速發(fā)展，要求我們要理論聯(lián)系實際，畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)行使我們有了這個非常重要的機會，通過這種綜合性訓(xùn)練，要求我們達(dá)到以下目的和要求：結(jié)合設(shè)計中所學(xué)到的理論知識，獨立設(shè)計方案。學(xué)會查閱相關(guān)手冊于資料，通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步熟悉常用電子器件類型和特性，并掌握合理選用的原則，培養(yǎng)獨立分析于解決問題的能力。這次畢業(yè)設(shè)計是對我們所學(xué)習(xí)的電子技術(shù)的一次實際應(yīng)用,也是對我們所學(xué)知識的一次練習(xí)和提高。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 低頻功率放大器概述6第二章 低頻功率放大器概述　低頻功率放大器的基本要求功率放大器和電壓放大器是有區(qū)別的，電壓放大器的主要任務(wù)是把微弱的信號電壓進(jìn)行放大，一般輸入及輸出的電壓的電流都比較小，是小信號放大器。它消耗能量少，信號失真小，輸出信號的功率小。功率放大器的主要任務(wù)是輸出大的信號功率，它的輸入、輸出電壓和電流都較大，是大信號放大器。它消耗能量多，信號容易失真，輸出信號的功率大。這就決定了一個性能良好的功率放大器應(yīng)滿足下列幾點基本要求：為了得到足夠大的輸出功率，三極管工作時的電壓和電流應(yīng)盡可能接近極限參數(shù)。功率放大器是利用晶體管的電流控制作用，把電源的直流功率轉(zhuǎn)換成交流信號功率輸出，由于晶體管有一定的內(nèi)阻，所以它會有一定的功率損耗。我們把負(fù)載獲得的功率 Po與電源提供的功率 PE之比定義為功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率η ，用公式表示為：η ＝ 100%PoPE顯然，功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率越高越好。功率大、動態(tài)范圍大，由晶體管的非線性引起的失真也大。因此提高輸出功率與減少非線性失真是有矛盾的，但是依然要設(shè)法盡可能減小非線性失真。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 低頻功率放大器概述7　低頻功率放大器的分類一、以晶體管的靜態(tài)工作點位置分類常見的功率放大器按晶體管靜態(tài)工作點 Q 在交流負(fù)載線上的位置不同，可分為甲類、乙類和甲乙類 3 種，如圖 所示。(a)3 種工作狀態(tài)下對應(yīng)的工作點位置(b)甲類功放的輸出波形 (c)乙類功放的輸出波形　(d)甲乙類功放的輸出波形圖 　功率放大器的 3 種工作狀態(tài)工作在甲類工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點 Q 選在交流負(fù)載線的中點附近，如圖 (a)所示。在輸入信號的整個周期內(nèi)，晶體管都處于放大區(qū)內(nèi)，輸出的是沒有削波失真的完整信號，如圖 (b)所示它允許輸入信號的動態(tài)范圍較大，但其靜態(tài)電流大、損耗大、效率低。工作在乙類工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點 Q 選在晶體管放大區(qū)和截止區(qū)的交界處，即交流負(fù)載線和 IB＝0 的交點處，如圖 (a)所示。在輸入信號的整個周期內(nèi)，三極管半個周期工作在放大區(qū)，半個周期工作在截止區(qū)，放大器只河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 低頻功率放大器概述8有半波輸出，如圖 (c)所示。乙類工作狀態(tài)的靜態(tài)電流為零，故損耗小、效率高，但非線性失真太大。如果采用兩個不同類型的晶體管組合起來交替工作，則可以放大輸出完整的不失真的全波信號。工作在甲乙類工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點 Q 選在甲類和乙類之間，如圖(a)所示。在輸入信號的一個周期內(nèi)，晶體管有時工作在放大區(qū)，有時工作在截止區(qū)，其輸出為單邊失真的信號，如圖 (d)所示。甲乙類工作狀態(tài)的電流較小，效率也比較高。二、以功率放大器輸出端特點分類(1)有輸出變壓器功放電路。(2)無輸出變壓器功放電路(又稱 OTL 功放電路)。(3)無輸出電容器功放電路(又稱 OCL 功放電路)。(4)橋接無輸出變壓器功放電路(又稱 BTL 功放電路)。三、功率管的安全使用知識就功率管而言，為了保證其安全運用，必須做到以下幾個方面：(1)避免發(fā)生集電結(jié)的擊穿。(2)避免集電結(jié)過熱，集電極的功率損耗應(yīng)低于最大容許值 PCM。晶體管的集電極容許損耗 PCM不是一個固定不變的值，它和器件的散熱情況有關(guān)，根據(jù)環(huán)境溫度和器件的散熱裝置不同而有所不同。(3)功率管在工作時不能進(jìn)入二次擊穿區(qū)。 功率放大電路的主要特點 1．功率放大電路的任務(wù)和特點 基于輸出較大功率的基本任務(wù)， 對功率放大電路的討論主要針對以下幾個方面： 1）大信號工作狀態(tài) 為輸出足夠大的功率， 功率放大電路的輸出電壓、 電流幅度都比較大， 因此， 功率放大管的動態(tài)工作范圍很大， 功放管中的電壓、 電流信號都是大信號狀態(tài)， 一般以不超過晶體管的極限參數(shù)為限度。 2）非線性失真問題 由于功放管的非線性， 功率放大電路又工作在大信號工作狀態(tài)， 必然導(dǎo)致工作過程中會產(chǎn)生較大的非線性失真。 輸出功率越大， 電壓和電流的幅度就河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 低頻功率放大器概述9越大， 信號的非線性失真就越嚴(yán)重。 因而如何減小非線性失真是功率放大電路的一個重要問題。 3）提高功率放大電路的效率、 降低功放管的管耗 從能量轉(zhuǎn)換的觀點來看， 功率放大電路提供給負(fù)載的交流功率是在輸入交流信號的控制下將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換成交流能量而來的。 任何電路都只能將直流電能的一部分轉(zhuǎn)換成交流能量輸出， 其余的部分主要是以熱量的形式損耗在電路內(nèi)部的功放管和電阻上， 并且主要是功放管的損耗。 對于同樣功率的直流電能， 轉(zhuǎn)換成的交流輸出能量越多， 功率放大電路的效率就越高。 因為功率大， 所以效率的問題就變得十分重要， 否則， 不僅會帶來能源的浪費， 還會引起功放管的發(fā)熱而損毀。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 總體方案設(shè)計10第三章 總體方案設(shè)計 總體方案論證低頻功率放大器的基本要求功率放大器和電壓放大器是有區(qū)別的，電壓放大器的主要任務(wù)是把微弱的信號電壓進(jìn)行放大，一般輸入及輸出的電壓的電流都比較小，是小信號放大器。它消耗能量少，信號失真小，輸出信號的功率小。功率放大器的主要任務(wù)是輸出大的信號功率，它的輸入、輸出電壓和電流都較大，是大信號放大器。它消耗能量多，信號容易失真，輸出信號的功率大。這就決定了一個性能良好的功率放大器應(yīng)滿足下列幾點基本要求：為了得到足夠大的輸出功率，三極管工作時的電壓和電流應(yīng)盡可能接近極限參數(shù)。功率放大器是利用晶體管的電流控制作用，把電源的直流功率轉(zhuǎn)換成交流信號功率輸出，由于晶體管有一定的內(nèi)阻，所以它會有一定的功率損耗。我們把負(fù)載獲得的功率 Po與電源提供的功率 PE之比定義為功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率η ，用公式表示為：η ＝ 100%PoPE顯然，功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率越高越好。功率大、動態(tài)范圍大，由晶體管的非線性引起的失真也大。因此提高輸出功率與減少非線性失真是有矛盾的，但是依然要設(shè)法盡可能減小非線性失真。系統(tǒng)原理方框圖如圖 1 所示。根據(jù)題目任務(wù), 我們設(shè)計有四個基本電路①正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路②弱信號前置放大級電路③功率放大電路④自制穩(wěn)壓電源電路。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 總體方案設(shè)計11 圖 系統(tǒng)原理框圖 其中前置級主要完成小信號的電壓放大任務(wù)；功率放大級則實現(xiàn)對信號的電壓和電流放大任務(wù)；直流穩(wěn)壓電源部分則為整個功放電路提供能量．由于方波中含有豐富的高次諧波分量，波形變換電路提供方波，可通過對方波信號的測試來檢驗功放的轉(zhuǎn)換速率、失真度、效率等指標(biāo)。該系統(tǒng)是一個高增益、高保真、高效率、低噪聲、寬頻帶、快響應(yīng)的音響與脈沖傳輸、放大兼容的實用電路。下面對每個單元電路分別進(jìn)行論證。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 總體方案設(shè)計12 單元模塊方案論證與比較： 波形變換電路：方案一： 利用運放在開環(huán)狀態(tài)下的飽和特性, 正弦波信號經(jīng)過兩級運放放大后, 產(chǎn)生了正弦波飽和失真的方波信號, 由于輸出方波幅值遠(yuǎn)大于題目要求, 于是采用開關(guān)三極管腳與腳短接當(dāng)成兩個二極管削波（用兩個鍺開關(guān)管也可以）, 便將電壓鉗制在700mv左右, 然后通過電阻分壓, 最終得到題目要求的正負(fù)極性對稱的200mVpp的方波信號。方案二：直接采用施密特觸發(fā)器進(jìn)行變換與整形。而施密特電路可用高精度、高速運算電路搭接而成，也可采用專用施密特觸發(fā)器構(gòu)成，還可以選用NE5532電路構(gòu)成。方案三：利用運放的正反饋作用，使轉(zhuǎn)換部分的波形上升沿和下降沿都變得很陡，利用穩(wěn)壓管將電壓穩(wěn)定在6