高保真音频功率放大器设计

电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器

上海大学机自学院自动化系

自动化

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2018年6月29日

一、项目名称

高传真音频功率放大器

二、用途

家庭、音乐中心装置中作主放大器

三、主要技术指标

1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8Ω)

2. 电源消耗功率P E＜10W ( Po＞5W )

3. 输入信号幅度VS=200～400mV （f=1kHz，RL=8Ω，

Po＞5W )

4. 输入电阻Ri＞10kΩ( f=1kHz )

5. 频率响应BW=50Hz～10kHz ( R L=8Ω，Po＞5W)

四、设计步骤

1．电路形式

电路特点分析：

较典型的OTL 电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。

功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。

功率输出级由互补对称电路组成。推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。

2.设计计算：

设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。 （1）

电源电压的确定

输出功率 W P 50> )(228588

.01

V V cc =⨯⨯= （2）

输出级（功率级）的计算

W

P P V Vcc V A RL V I M M C ce cc CM 12.0112

1

375.18/112/0=======

功率管需推动电流：mA I I CM M b 5.2750/375.1/3===β 耦合电容：uF R f C L

L 200021

)

5~3(6≈=π,现取2200uF/25V 稳定电阻R 12：过大则损失功率过大，过小温度稳定性不良，通常取0.5~1欧姆。

（3）推动级（中间级）的计算

mA I I M b C 5.2732=> 取I C2=40mA

V V V CC C 222==

222/C CC M C I V P •=mW 4404011=⨯=

消除交越失真二极管D1N4148

Ω

=-=-=+25040)111(223109mA V I V V R R C M

bc CC

因为L R R R ≥>109 取R 9=170Ω,R 10=80Ω

uF

R R f C L 110//21

)5~3(1093≈=π，取C 3=110uF/15V

mA mA

I I C b 4.0100

402

2===β

典型电路中R 7+W 1、R3之路电流应不小于（3~5）I b2 取I R8=1.4mA,则R 8=580Ω

Ω≈=+=

+K mA

V

I I V R R b R CC W 1.68.1112/2817

选取R7=2.5ΩK ,R W1=4.7ΩK ，以达到调节的最佳点。

当功放级达尽限运用时，推动级也达尽限运用，故推动级基极信号电流的峰值I b2M 应与静态I b2相等即0.4mA 。

R 7+R W1上反馈电流的峰值:I R7M =

mA K V

R R V W CC 8.11.6112/7=Ω

=+ 因为M R M R I I 87>>,所以M R I 8可以忽略不计。

mA

mA mA I I T I I I M R M b M R M R M b M 2.28.14.072872=+≅+≅++=

（4）输入级计算

由于推动级需要2.2mA 的交流推动信号，故输入级静态电流需大于2.2mA,取I C1=4mA 。推动级所需电压信号只0.2V ，故输入级电压的配置可较随便，取R 3，R 4为2K ，R 6为1K ，各压降分别为8V ，8V ，4V ，V CC =22V-20V=2V 。

mA I I C b 04.0100

4

1

1===β

取mA I I b R 16.0412==

则Ω

≅-=Ω

≅+Ω•=K mA

V V R K mA

V K mA R 6216.07.8205416.07.02412(R2取54K,R1取62K) 耦合电容选取C2=10uF/10V C3=C4=100uF/15V （5）负反馈设计

取R 5=Ω10，不宜太大以免降低总开环倍数 由题意知P 0=5W,即V R P V i 3.60≅•>

213003.60===mV

V V V A i if 倍

且55

121R R R F Ai i f +==

所以Ω≅20012R

取R 12=Ω100(电阻)+Ω470（电位器） （6）电路指标验算：

输出功率P 0

W R V P L

OM 522

0>=

达到指标 ②电源消耗功率P E W R V V P L

OM

CC E 10<=

π

达到指标

3、电路仿真及调试 （1）静态调试

输出级中点电压V V V CC

112

0==

（1） 动态调试

①输出功率Po ：

在f=1kHz ，RL=8Ω,输出波形基本不失真时，测出输出电压值VO 必须大于6.325V ，计算出输出功率大于5W 。