【正文】 率放大級(jí) .............................................. 11 測(cè)量 和顯示 部分 .......................................... 12 測(cè)量顯示模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖 .............................. 12 系統(tǒng)測(cè)試 .................................................... 14 ................................................ 14 .............................................. 15 放大倍數(shù)的測(cè)試 ........................................ 15 輸入電阻的測(cè)試 ........................................ 15 通頻帶的測(cè)試 .......................................... 15 低頻放大器效率的測(cè)試 .................................. 16 結(jié)論 ............................................................... 17 謝辭 ............................................................... 17 參考文獻(xiàn) ........................................................... 18 附件 ............................................................... 19 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 緒論 在模擬電子線路中信號(hào)經(jīng)過放大后，往往要去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成人們所預(yù)期的功能，例如推動(dòng)喇叭發(fā)出聲音，推動(dòng)繼電器實(shí)現(xiàn)控制等等。所以放大 電路的末級(jí)多有功率放大器組成，以便為負(fù)載提供足夠的信號(hào)功率。隨著現(xiàn)代社會(huì)電子科技的迅速發(fā)展， 伴隨著人們生活水平的提高，近年來隨著國內(nèi)外音響技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子管音頻放大器以他獨(dú)特的魅力重出江湖，各種電子管層出不窮，日新月異，成為廣大音響愛好者追求的熱點(diǎn)。低頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，幾十年來人們?yōu)橹冻霾恍傅呐?，無論從線路技術(shù)還是元器件方面，乃 至思想認(rèn)識(shí)上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。低頻功率放大器的的設(shè)計(jì)是有很多意義的：它可將音源器材輸入的較微弱信號(hào)進(jìn)行放大，產(chǎn)生足夠大的電流去推動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的重放。以其主要用途來說，功放可以分做兩大類別，即專業(yè)功放與家用功放。而用于家庭的 Hi－ Fi 音樂欣賞， AV 系統(tǒng)放音，以及卡拉 OK 娛樂的功放，通常我們稱為家用功放。 功放可以分為電子管放大器、晶體放大器和集成電路放大器。但電子管功放也存在兩個(gè)問題，一是內(nèi)阻大導(dǎo)致放大器阻尼系數(shù)小，影響瞬態(tài)特性，二是電子管需高壓供電，離不開變壓器，變壓器不僅功耗大、體積大，還會(huì)導(dǎo)致失真。最后一種是集成電路放大器，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、外圍電路簡(jiǎn)單、組裝方便，不足之處是電聲指標(biāo) (功率、頻響、失真度、信噪比等 )和音質(zhì)皆不如前兩類放大器。 它消耗能量少，信號(hào)失真小，輸出信號(hào)的功率小。它消耗能量多，信號(hào)容易失真，輸出信號(hào)的功率大。 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(hào)功率輸出，由于晶體管有一定的內(nèi)阻，所以它會(huì)有一定的功率損耗。 功率大、動(dòng)態(tài)范圍大，由晶體管的非線性引起的失真也大。 低頻功率放大器的分類 以晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)位置分類 常見的功率放大器按晶體管靜態(tài)工作點(diǎn) 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 。在輸入信號(hào)的整個(gè)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(hào)，如圖 (a)所示它允許輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較大，但其靜態(tài)電流大、損耗大、效率低。在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，三極管半個(gè)周期工作在放大區(qū)，半個(gè)周期工作在截止區(qū)，放大器只有半波輸出，如圖(b)所示。如果采用兩個(gè)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(hào)。在輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，晶體管有時(shí)工作在放大區(qū)，有時(shí)工作在截止區(qū)，其輸出為單邊失真的信號(hào)，如圖 (c)所示。 以功率放大器輸出端特點(diǎn)分類 ① 有輸出變壓器功放電路。 ③ 無輸出電容器功放電路 (又稱 OCL功放電路 )。 功率管的安全使用知識(shí) 就功率管而言，為了保證其安 全運(yùn)用，必須做到以下幾個(gè)方面： ① 避免發(fā)生集電結(jié)的擊穿。晶體管的集電極容許損耗 PCM 不是一個(gè)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。 功率放大電路的主要特點(diǎn) 功率放大電路的任務(wù)和特點(diǎn) 基于輸出較大功率的基本任務(wù)，對(duì)功率放大電路的討論主要針對(duì)以下幾個(gè)方面： ①大信號(hào)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(dòng)態(tài)工作范圍很大，功放管中的電壓、電流信號(hào)都是大信號(hào)狀態(tài)，一般以不超過晶體管的極限參數(shù)為限度。輸出功率越大，電壓和電流的幅度就越大，信號(hào)的非線性失真就越嚴(yán)重。 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(diǎn)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(hào)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。對(duì)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。 3 基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路 的設(shè)計(jì) 基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路 設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容 設(shè)計(jì)并制作一個(gè) 基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路 ， 要求 末級(jí)功放管采 用 分立的MOS 管。 ② 通頻帶為 20Hz～ 20kHz。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 ④ 功率放大器的整機(jī)效率盡量提高。 ⑥ 在滿足輸出功率≥ 5W、通頻帶為 20Hz～ 20kHz 的前提下 ,輸入信號(hào)幅度 可降。其中功率放大部分包括：前置放大級(jí)、中間放大級(jí)和功率放大級(jí)。為實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別做了幾種不同的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了論證。 圖 各模塊方案選擇和論證 ①高效率、寬帶功率放大器的類型選擇 我們知道，為了提高功 率和效率，一般的方法是降低三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)及由甲類（θ =3600 ，η %50? ）到乙類（θ =1800 ，η %? ），丙類（θ ,1800? η %? ），甚至 D類（ η =100% ）。工作在乙類狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生交越失真。 甲乙類放大電路管耗小、效率高、可克服交越失真，雖然其效率比 D類、乙類低，但其能滿足題目要求且較 D 類易制作。用小功率三極管組成差分放大電路作為輸入級(jí)。 方案二： 采用集成電路構(gòu)成。 低頻功率放大器 測(cè)量電路 顯示電路 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 根據(jù)題目要求需要低輸入電阻，高增益 的前置放大級(jí)。而方案二具有更大的優(yōu)越性和靈活性，因此選用方案二。 ③中間放大級(jí) 方案一：采用分立元件組成多級(jí)放大。 方案二：采用集成芯片和分立元件相結(jié)合組成多級(jí)放大。方案一各放大級(jí)如直接耦合，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，難以設(shè)置；如采用電容耦合，通頻帶將受影響，放大倍數(shù)要達(dá)到要求，放大級(jí)數(shù)多，難以達(dá)到要求 。因此選方案二。 采用復(fù)合管構(gòu)成 MOS 配對(duì)管，增大輸出電流。 圖 方案相比較，方案二輸出電流大，故而使輸出功率也增 大了，故采用方案二。 方案一：直接采用配對(duì)的 Mos管組成甲乙類功率輸出級(jí)。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)