模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書-音頻功率放大器(編輯修改稿)
2024-12-13 22:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 兩部分，即驅(qū)動級和功率輸出級。由于題目是 高保真音頻功率放大器的設(shè)計與制作，因此，必須保證其 向負載提供功率，要求輸出功率盡可能大，效率盡可能高，非線性失真盡可能小。 整體構(gòu)思： OCL 互補對稱功放電路一般包括驅(qū)動級和功率輸出級，前者為后者提 供一定的電壓幅度，后者則向負載提供足夠的信號頻率，以驅(qū)動負載工作。 武漢理工大學(xué)《 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 》課程設(shè)計說明書 5 圖 21 設(shè)計電路框圖 驅(qū)動級應(yīng)用運算放大器 μA741 來驅(qū)動互補輸出級功放電路。功率輸出級由雙電源供電的 OCL 互補對稱功放電路構(gòu)成。為了克服交越失真，由二極管和電阻構(gòu)成輸出級的偏置電路，以使輸出級工作于甲乙類狀態(tài)。為了穩(wěn)定工作狀態(tài)和功率增益并減小失真，電路中引入電壓串聯(lián)負反饋。 功率放大器的作用是給音響放大器的負載（一般是揚聲器）提供所需要的輸出功率。功率放大器的主要性能指標(biāo)有最大輸出不失 真功率、失真度、信噪比、頻率響應(yīng)和效率。目前常見的電路結(jié)構(gòu)有 OTL 型、 OCL 型、 DC 型和 CL型。有全部采用分立元件晶體管組成的功率放大器；也有采用集成運算放大器和大功率晶體管構(gòu)成的功率放大器；隨著集成電路的發(fā)展，全集成功率放大器應(yīng)用越來越多。由于集成功率放大器使用和調(diào)試方便、體積小、重量輕、成本低、溫度穩(wěn)定性好，功耗低，電源利用率高，失真小，具有過流保護、過熱保護、過壓保護及自啟動、消噪等功能，所以使用非常廣泛。 輸入音頻信號 驅(qū)動級 運算放大器電路 負反饋電路 末級功放電路 OCL 互補對稱功放電路 輸 出 保護電 路 輸出級 偏置電路 武漢理工大學(xué)《 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 》課程設(shè)計說明書 6 3 方案分析 方案的選擇 方案一：采用 uA741 運算放大器設(shè)計電路與四個 三級管相結(jié)合組成， uA741通用高增益運算通用放大器，運放為電路的驅(qū)動級電路。早些年最常用的運放之一。應(yīng)用非常廣泛 , 雙列直插 8 腳或圓筒 8 腳封裝。工作電壓177。 22V，差分電壓177。 30V，輸入電壓177。 18V，允許功耗 500mW。四個三極管構(gòu)成 功率輸出級由雙電源供電的 OCL 互補對稱功放電路構(gòu)成 。為 了克服交越失真，由二極管和電阻構(gòu)成輸出級的偏置電路，使輸出級工作于甲乙類狀態(tài)。為了穩(wěn)定工作狀態(tài)和功率增益并減小失真，電路中引入電壓串聯(lián)負反饋。 功率放大器的作用是給音響放大器的負載（一般是揚聲器）提供所需要的輸出功率 方案二： 采用 LM324 通用四運算放大器，雙列直插 8 腳封裝，其內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。它有 5個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中 ,Vi（ ）為反相輸入端 ,表示運放，輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 方案選?。罕驹O(shè)計選擇方案一采用 uA741 和三級管就能滿足實驗要求了，這樣設(shè)計電路簡單，應(yīng)用簡單。 對所選 方案電路中運放 uA741的簡介 uA741M， uA741I， uA741C（單運放）是高增益運算放大器，用于軍事，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用 。 這類單片硅 集成電路器件 提供輸出短路保護和閉鎖自由運作。 這些類型還具有廣泛的共同模式 ， 差模信號范圍和低失調(diào)電壓調(diào)零能力與使用適當(dāng)?shù)碾娢弧? uA741 的引腳圖如下圖所示 。 武漢理工大學(xué)《 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 》課程設(shè)計說明書 7 圖 31 uA741 的引腳圖 uA741M， uA741I， uA741C 芯片 引腳 和工作說明： 1和 5為偏置 (調(diào)零端 )， 2為正向輸入端， 3為反向輸入端， 4接地， 6為輸出，7接電源 8空腳 。 uA741 的內(nèi)部電路如下圖所示。 圖 32 uA741 的內(nèi)部電路圖 武漢理工大學(xué)《 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 》課程設(shè)計說明書 8 4 電路設(shè)計 本設(shè)計電路的總體設(shè)計圖如下，這是由集成運放與晶體管組成的 OCL 功放電路如圖 41 所示。 其中運放為驅(qū)動級，晶體管 41 T~T 組成復(fù)合式晶體互補對稱電路。 32674 1 5U?U A 7 4 1R21kR31 0 k87%R P 14 7 kR14 7 kD1D IO D ED2D IO D ER51 1 kR41 1 k92%R P 21kR 1 01 0 0T1M P S A 0 6R82 4 0R 1 11 0 0R72 4 0T3M P S A 5 5R81R91R 1 230C21 0 uC11 0 uC30 .1 uB11 2 VRL8B21 2 VT22 N 2 2 2 2T42 N 2 2 2 2 圖 41 功放總電路圖 電路工作原理 三極管 1T 、 2T 為相同類型的 NPN 管，所組成的復(fù)合管仍為 NPN 型。 3T 、 4T為不同類型的晶體管，所組成的復(fù)合管的導(dǎo)電極性由第一支管決定，即為 PNP型。 4R 、 5R 、 2RP 及二極管 1D 、 2D 所組成的支路是兩對復(fù)合管的基級偏置電路，靜態(tài)時支路的電流 0I 可由下式計算：
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