基于otl音頻功率放大器設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 要求設計一個由二極管、三極管、電容、電阻等元件組合而成的 OTL 音頻功 率放大器。其中二極管 T1 構成前置放大級，對輸入信號進行倒相放大。二極管TT3 的參數一致，互補對稱且均為共集電極接法，保證了輸出電阻低 負載能力強的優點，作用是對輸入的信號進行功率放大。在元件的選取方面，由于互補對稱的兩個三極管工作在共集電極的狀態下，其電壓增益接近且略小于 1，功率增益主要靠它的電流增益來保證，所以電流放大系數β 的選擇很重要，一般要求要選的 β 值大一些，這樣會使得兩互補對稱管的配對性好一些，功率增益提高一些，失真度減少一些。 第二節 設計方案 1 采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。 2 通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大即脈動大。 3 用濾波電路變成平滑、脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。 4 通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出 供給負載 RL。 直流穩壓電源原理 :直流穩壓電源是一種將 220V 工頻交流電轉換成穩壓輸出的直流電壓的裝置 它需要變壓、整流、濾波、穩壓四個環節才能完成。其中: 1 電源變壓器 是降壓變壓器，它將電網 220V 交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 2 整流電路 利用單向導電元件，把 50Hz 的正弦交流電變換成脈動的直流電壓，常用的整流濾波電路有全波整流、橋式整流。此處用的橋式整流電路。3 濾波電路 將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。 4 穩壓電路 穩壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。第三節 OTL 功放各級的作用和電路結構特征 1. 輸入級：主要作用是抑制零點漂移，保證電路穩定工作，同時對前級（音調控制級）送來的信號抑制失真，低噪聲放大。為此，采用帶恒流源的，由復合管組成的差動放大電路，且設置的靜態偏置電流較小。 2. 推動級：主要的作用是獲得足夠高的電壓放大倍數，以及為輸出級提供足夠大的驅動電流，為此，可采用帶集電極有源負載的共射放大電路，其靜態偏置電流比輸入級要大。 3. 輸出級：主要作用是給負載提供足夠大的輸出信號功率，可采有由復合管構成的甲乙類互補對稱功放或互補功放電路。 其工作原理是：為了提高功放的效率，應使功率放大管工作在乙類狀態。但輸出信號只在半個周期的波形，造成嚴重的失真。如果讓兩個特性相同的管子都工作在乙類狀態，且使它們在信號的正負半周輪流導通，即一個管子負責放大正半周的輸入信號，另一個管子負責放大負半周的輸入信號，然后把兩管的輸出波形在負載上疊加起來，就可以得到一個完整的輸出波形，于是解決了效率與失真的矛盾。在這里采用單電源甲乙類互補對稱電路，作用是提高放大器帶負載的能力，減小大信號工作下的非線性失真。4. 此外，還應考慮為穩定靜態工作點須設置直流負反饋電路，為穩定電壓放大倍數和改善電路性能須設置交流負反饋電路，以及過流保護電路等。電路設計時，各級應設置合適的靜態工作點，在組裝完畢后須進行靜態和動態測試，在小型不失真的情況下，使輸出功率最大。動態測試時，要注意消振和接好保險絲，以防損壞元器件。電路基本框圖圖 11 電路基本框圖第四節 簡要原理分析12 電路基本原理圖輸入信號 輸入級 推動級 輸出級 負載揚聲器電路為音頻功率放大器原理圖,其中 TDA2030 是高保真集成功率放大器芯片,輸出功率大于 10W,頻率響應為 10~1400Hz,輸出電流峰值最大可達 。其內部電路包含輸入級、中間級和輸出級,且有短路保護和過熱保護,可確保電路工作安全可靠。TDA2030 使用方便、外圍所需元器少,一般不需要調試即可成功。 RP 是音量調節電位器,C1 是輸入耦合電容,R1 是 TDA2030 同相輸入端偏置電阻。 RR5 決定了該電路交流負反饋的強弱及閉環增益。該電路閉環增益為(R4+R5)/R5=(+150)/150= 倍,C3 起隔直流作用,以使電路直流為 100%負反饋。靜態工作點穩定性好。 CCC7 為電源高頻旁路電容,防止電路產生自激振蕩。R6 用以在電路接有感性負載揚聲器時,保證高頻穩定性。VDVD2 是保護二極管,防止輸出電壓峰值損壞集成塊 TDA2030。圖 13 可調穩壓電源電路可調穩壓電源的工作原理 電路如圖 13 所示。220V 交流電經變壓器 T 降壓，得到 24V 交流電。再經 VDlVD4 組成的全橋整流，由 C1 濾波后得到 33V 左右的直流電壓。該電壓經集成電路 LM317 后得穩壓輸出。調節電位器 RP 即可連續調節輸出電壓。圖中 C2 用以消除寄生振蕩，C3 的作用是抑制載波，C4 用以改善穩壓電源的暫態響應。VDVD7 在輸出端電容漏電或調整端短路時起保護作用。VD5 為本電源的工作指示燈，電阻 R1 是限流電阻。輸出端接微型電壓表 PV,可以直觀地指示輸出電壓值。表 21 注意事項：C2 應盡量靠近 LM317 的輸入端，以免自激，造成輸出電壓不穩定。R2 應靠近LM317 的輸出端和調整端，以避免大電流榆出狀態下，輸出端至 R2 間的引線電壓降造成基準電壓變化。  穩壓塊 LM317 的調整端切勿懸空，接調整電位器 RP 時尤其要注意，以免滑動臂接，觸不良造成 LM317 調整端懸空。  不要任意加大電容量。  集成電路 LM317 應加足夠的散熱器，以確保其長時間穩定工作，否則會因過熱而燒毀。用集成運算放大器放大信號的主要優點：1. 電路設計簡化，組裝方便，只需適當選配外接元件，便可實現輸入、輸出的各種放大關系。 2. 由于運放的開環增益都很高，用其構成的放大電