【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文課題名稱： 音頻小信號功率放大電路設(shè)計(jì)與制作 音頻小信號功率放大電路設(shè)計(jì)與制作摘 要音頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域,幾十年來,人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐?無論從線路技術(shù)還是元器件方面,乃至于思想認(rèn)識上都取得了長足的進(jìn)步。本設(shè)計(jì)主要描述了音頻功率放大器的設(shè)計(jì)思路，硬件電路的調(diào)試過程及測試結(jié)果。本設(shè)計(jì)采用OTL功率放大電路用于音頻信號的放大，是本電路設(shè)計(jì)的重要組成部分。OTL功放電路由于它不需要變壓器就減少了體積和信號的失真。本設(shè)計(jì)主要由前級電路和功率放大電路兩部分組成，前級電路用于音頻信號的一級放大，功率放大電路用于音頻信號的二級放大，保證信號有足夠的功率可以從揚(yáng)聲器輸出。關(guān)鍵詞：OTL功率放大電路；前級電路；音頻功率放大器；音頻信號 目 錄摘 要 I第1章 緒論 1 引言 1 音頻功率放大器的發(fā)展 2 本課題設(shè)計(jì)意義 3第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 4 設(shè)計(jì)要求 4 設(shè)計(jì)依據(jù) 4 基本要求 4 設(shè)計(jì)思路 4 整體框圖 5 方案比較與論證 5 方案一 5 方案二 7 方案三 9第3章 單元電路設(shè)計(jì) 11 前級放大電路的設(shè)計(jì) 11 負(fù)反饋的概念 11 負(fù)反饋對放大電路的影響 12 前級放大電路對負(fù)反饋的應(yīng)用 13 功率放大電路的設(shè)計(jì) 13 OTL電路的概念 13 OTL功率放大電路的工作原理 14 OTL電路的主要性能指標(biāo) 15 復(fù)合管的概念 16 復(fù)合管在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 17 總電路的設(shè)計(jì) 18第4章 硬件電路的制作與調(diào)試 21 硬件設(shè)計(jì) 21 系統(tǒng)調(diào)試主要測量儀器 21 系統(tǒng)調(diào)試 22 誤差分析 22第5章 結(jié)論 24參考文獻(xiàn) 25致謝 26附件1 元器件清單 27附件2 硬件電路板 28第1章 緒論 引言隨著社會和技術(shù)的不斷發(fā)展，音頻功率放大器已經(jīng)達(dá)到一個(gè)成熟的階段。音頻功率放大器簡稱音頻功放，它主要用于推動揚(yáng)聲器發(fā)聲，凡發(fā)聲的電子產(chǎn)品中都要用到音頻功放，比如手機(jī)、MP4播放器、筆記本電腦、電視機(jī)、音響設(shè)備等，給我們的生活和學(xué)習(xí)工作帶來了不可替代的方便享受。利用三極管的電流控制作用或場效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號，這現(xiàn)象稱為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流放大，就完成了功率放大?！? 常見的功率放大器工作方式有以下幾種：A類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的工作點(diǎn)Q設(shè)定在負(fù)載線的中點(diǎn)附近，晶體管在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通。放大器可單管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲線的線性范圍內(nèi)，所以瞬態(tài)失真和交替失真較小。電路簡單，調(diào)試方便。但效率較低，晶體管功耗大，功率的理論最大值僅有25%，且有較大的非線性失真。由于效率比較低 現(xiàn)在設(shè)計(jì)基本上不在再使用。 　　B類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的靜態(tài)點(diǎn)在(VCC，0)處，當(dāng)沒有信號輸入時(shí)，輸出端幾乎不消耗功率。在Vi的正半周期內(nèi)，Q1導(dǎo)通Q2截止，輸出端正半周正弦波：所以必須用兩管推挽工作。其特點(diǎn)是效率較高(78%)，但是因放大器有一段工作在非線性區(qū)域內(nèi)，故其缺點(diǎn)是交越失真較大。~ ，Q1 Q2都無法導(dǎo)通而引起的。所以這類放大器也逐漸被設(shè)計(jì)師摒棄。 　　AB類放大器的主要特點(diǎn)是：晶體管的導(dǎo)通時(shí)間稍大于半周期，必須用兩管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真有效率較高，晶體管功耗較小的特點(diǎn)。 　　D類(數(shù)字音頻功率)放大器是一種將輸入模擬音頻信號或PCM數(shù)字信息變換成PWM（脈沖寬度調(diào)制)或PDM(脈沖密度調(diào)制)的脈沖信號,然后用PWM或PDM的脈沖信號去控制大功率開關(guān)器件通/斷音頻功率放大器，也稱為開關(guān)放大器。具有效率高的突出優(yōu)點(diǎn)。T類功率放大器的功率輸出電路和脈寬調(diào)制D類功率放大器相同，功率晶體管也是工作在開關(guān)狀態(tài)，效率和D類功率放大器相當(dāng)。音頻功率放大器的出現(xiàn)讓我們的生活充滿了活力與色彩，它是音響技術(shù)領(lǐng)域無法或缺的一部分。有了它，把我們帶進(jìn)了電子產(chǎn)品的有聲世界。 音頻功率放大器的發(fā)展回顧一下功率放大器的發(fā)展歷程，對我們廣大音響愛好者來說也許是一件饒有趣味的事情。 音頻功率放大器的應(yīng)用主要是音響技術(shù)領(lǐng)域。音響技術(shù)的發(fā)展歷史可以分為電子管、晶體管、集成電路、場效應(yīng)管四個(gè)階段。 1906年美國人德福雷斯特發(fā)明了真空三極管，開創(chuàng)了人類電聲技術(shù)的先河。1927年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了負(fù)反饋技術(shù)后，使音響技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，比較有代表性的如威廉遜放大器，較成功地運(yùn)用了負(fù)反饋技術(shù)，使放大器的失真度大大降低。至50年代電子管放大器的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)高潮時(shí)期，各種電子管放大器層出不窮。由于電子管放大器音色甜美、圓潤，至今仍為發(fā)燒友所偏愛。 60年代晶體管的出現(xiàn)，使廣大音響愛好者進(jìn)入了一個(gè)更為廣闊的音響天地。晶體管放大器具有細(xì)膩動人的音色、較低的失真、較寬的頻響及動態(tài)范圍等特點(diǎn)。 在60年代初，美國首先推出音響技術(shù)中的新成員—集成電路。到了70年代初，集成電路以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、體積小、功能多等特點(diǎn)，逐步被音響界所認(rèn)識。發(fā)展至今，厚膜音響集成電路、運(yùn)算放大集成電路被廣泛用于音響電路。 70年代的中期，日本生產(chǎn)出第一只場效應(yīng)功率管。由于場效應(yīng)功率管同時(shí)具有電子管純厚、甜美的音色，以及動態(tài)范圍達(dá)90dB、THD%（100kHz時(shí)）的特點(diǎn)，很快在音響界流行?，F(xiàn)今的許多放大器中都采用了場效應(yīng)管作為末級輸出。 80年代,數(shù)字功放成為了新一代的寵兒。 本課題設(shè)計(jì)意義隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，音頻小信號功率放大器的用途也越來越廣泛。許多電子產(chǎn)品都要用到音頻功率放大器，諸如音響、電視機(jī)、收音機(jī)等，均要求放大電路的末級有足夠的功率去推動揚(yáng)聲器（喇叭）音圈振動發(fā)出聲音。這種用于向負(fù)載提供足夠信號功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。音頻功率放大器的作用是將微弱的聲音電信號放大為功率或幅度足夠大、且與原來信號變化規(guī)律一致的信號，即進(jìn)行不失真的放大。音頻功率放大器應(yīng)用最廣的是音響技術(shù)領(lǐng)域，用于揚(yáng)聲器的發(fā)聲，是音響設(shè)計(jì)與制作中必不可少的一部分。本設(shè)計(jì)音頻功率放大器是如今使用非常廣泛的一類器件，為電子產(chǎn)品的發(fā)聲提供了許多的解決方案。本文設(shè)計(jì)的是一種音頻小信號功率放大器，設(shè)計(jì)中采用了OTL功放作為本課題的主要組成部分，通過前級放大電路與音頻功率放大電路的結(jié)合，利用兩次放大，從而實(shí)現(xiàn)音頻信號的輸出。本設(shè)計(jì)制作的基本技術(shù)指標(biāo)要求：（1）當(dāng)輸入正弦信號電壓有效值為5mv時(shí)，在8Ω電阻負(fù)載（一端接地）上，輸出功率≥8w，輸出波形無明顯失真。（2）通頻帶為20Hz~150kHz。（3）輸入電阻為600Ω。（4）盡可能提高功率放大器的整機(jī)效率。本設(shè)計(jì)音頻功率放大器實(shí)際上就是對比較小的音頻信號進(jìn)行放大，使其功率增加，然后輸出。前級放大主要完成對小信號的放大，使用一個(gè)由電阻和電容組成的電路對輸入的音頻小信號的電壓進(jìn)行放大，得到后一級所需要的輸入。后一級主要是對音頻進(jìn)行功率放大，使其能夠驅(qū)動電阻而得到需要的音頻。本設(shè)計(jì)用到了兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致。組成互補(bǔ)對稱式射極輸出器。還用到了OTL功率放大器，這些是本設(shè)計(jì)的核心部分。新的技術(shù)飛躍往往是新材料、新理論、新方法的出現(xiàn)之后產(chǎn)生的，音頻功率放大器同樣也不會例外。在科技日新月異的時(shí)代，我們有理由期待更完美的功率放大器的出現(xiàn)。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)依據(jù) （1）與電子電路設(shè)計(jì)有關(guān)的國家和行業(yè)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等；（2）本音頻功率放大器設(shè)計(jì)任務(wù)書要求的技術(shù)范圍。 基本要求（1）當(dāng)輸入正弦信號電壓有效值為5mv時(shí)，在8Ω電阻負(fù)載（一端接地）上，輸出功率≥8w，輸出波形無明顯失真。（2）通頻帶為20Hz~150kHz。（3）輸入電阻為600Ω。（4）盡可能提高功率放大器的整機(jī)效率。