OCL功率放大器

带三段均衡的OCL

功率放大器（C题）设计报告

功率放大器

摘要：本设计主要是音频放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，输出的功率尽可能大（功放管的电压和电流变化范围很大），输出信号的非线性失真尽可能的小（在大信号状态下，电压、电流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区），效率尽可能高（负载上得到的信号功率与电源供给的直流功率之比），实现了对功率的放大作用。

功率放大电路的电路形式很多，有双电源供电的OCL互补对称功放电路，单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推挽电路和变压器耦合功放电路，等等。我选用的是双电源供电的OCL互补对称功放电路。

本次设计选用了双运放LM358、二端接口若干、三极管9013、9012、BD237、BD238、TIP41、TIP42、L7812、L7912、电阻若干、电容若干、构成了三段均衡电路和功率放大电路。经测试成功的使功率放大，达到了对声音的放大效果。

关键字：LM358 功率放大

1 方案比较与论证

方案一：采用LM358双运放设计电路和四个三极管组成，运放为电路的驱动级电路。差分电压±30V，输入电压±16.5V。四个三极管构成功率输出级由双电源供电的OCL互补功放电路构成。为了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路。为了稳定工作状态和功率增益并减小失真，电路中引入电压串联负反馈。功率放大器的作用是给音响放大器的负载（一般是扬声器）提供所需要的输出功率。

方案二：采用LM324通用四运算放大器，双列直插8脚封装，其内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“V o”为输出端。两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放，输出端V o的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。

方案选取：本设计选择方案一采用LM358和三级管就能满足实验要求了，这样设计电路简单，应用简单。

2 方案设计

2.1 设计方案方框图

驱动级应用运算放大器LM358来驱动互补输出级功放电路。功率输出级由双电源供电的OCL互补对称功放电路构成。为了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路。为了稳定工作状态和功率增益并减小失真，电路中引入电压串联负反馈。功率放大器的作用是给音响放大器的负载（一般是扬声器）提供所需要的输出功率。功率放大器的主要性能指标有最大输出不失真功率、失真度、信噪比、频率响应和效率。目前常见的电路结构有OTL型、OCL型、DC型和CL型。有全部采用分立元件晶体管组成的功率放大器；也有采用集成运算放大器和大功率晶体管构成的功率放大器；随着集成电路的发展，全集成功率放大器应用越来越多。由于集成功率放大器使用和调试方便、体积小、重量轻、成本低、温度稳定性好，功耗低，电源利用率高，失真小，具有过流保护、过热保护、过压保护及自启动、消噪等功能，所以使用非常广泛。

2.2 三段均衡部分

这是实现均衡的器件，是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备。均衡器通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器的缺陷，补

偿和修饰各种声源及其它作用，一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。

三段均衡的主要功能是调整音色、调整声扬、抑制声反馈，调整方法：超低音：20Hz—-40Hz，适当时声音强而有力。能控制雷声、低音鼓、管风琴和贝司的声音，过度提升会使音乐变得混浊不清。低音：40Hz-150Hz，是声音的基础部分，其能量占整个音频能量的70%，是表现音乐风格的重要成分。适当时：低音张弛得宜，声音丰满柔和，不足时声音单薄，150Hz，过度提升时会使声音发闷，明亮度下降，鼻音增强。

中低音：150Hz-500Hz，是声音的结构部分，人声位于这个位置，不足时，演唱声会被音乐淹没，声音软而无力，适当提升时会感到浑厚有力，提高声音的力度和响度。提升过度时会使低音变得生硬，300Hz处过度提升3-6dB，如再加上混响，则会严重影响声音的清晰度。中音：500Hz-2KHz，包含大多数乐器的低次谐波和泛音，是小军鼓和打击乐器的特征音。适当时声音透彻明亮，不足时声音朦胧。过度提升时会产生类似电话的声音。中高音：2KHz-5KHz，是弦乐的特征音（拉弦乐的弓与弦的摩搡声，弹拔乐的手指触弦的声音某）。不足时声音的穿透力下降，过强时会掩蔽语言音节的识别。高音：7KHz-8KHz，是影响声音层次感的频率。过度提升会使短笛、长笛声音突出，语言的齿音加重和音色发毛。极高音：8KHz-10KHz，合适时，三角铁和立*的金属感通透率高，沙钟的节奏清晰可辨。过度提升会使声音不自然，易烧毁高频单元。

2.3 功率放大器部分

音频功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，效率尽可能高。非线性失真尽可能小。功放的性能指标参数如下：

（一）灵敏度

对放大器来说，灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度；对音箱来说，灵敏度是指给音箱施加1W的输入功率, 在喇叭正前方1米远处能产生多少分贝的声压值。

（二）阻尼系数

负载阻抗与放大器输出阻抗之比。使用负反的晶体管放大器输出阻抗极低，仅零点几欧姆甚至更小，所以阻尼系数可达数十到数百。

（三）反馈

也称为回授，一种将输出信号的一部分或全部回送到放大器的输入端以改变电路放大倍数的技术。

负反馈

导致放大倍数减小的反馈称为负反馈。负反馈虽然使放大倍数蒙受损失，但能够有效地拓宽频响，减小失真，因此应用极为广泛。

正反馈

使放大倍数增大的反馈称为正反馈。正反馈的作用与负反馈刚好相反，因此使用时应当小心谨慎。

（四）动态范围

信号最强的部分与最微弱部分之间的电平差.对器材来说,动态范围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理能力。

（五）响应

频率响应

简称频响，衡量一件器材对高、中、低各频段信号均匀再现的能力。对器材频响的要求有两方面，一是范围尽量宽，即能够重播的频率下限尽量低，上限尽量高；二是频率范围内各点的响应尽量平坦，避免出现过大的波动。

瞬态响应

器材对音乐中突发信号的跟随能力。瞬态响应好的器材应当是信号一来就立即响应，信号一停就嘎然而止，决不拖泥带水。

（六）信噪比(S/N)

又称为讯噪比，信号的有用成份与杂音的强弱对比，常常用分贝数表示。设备的信噪比越高表明它产生的杂音越少。

（七）屏蔽