模电课程设计范本

模电课程设计

1 绪论

功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。音频放大器的目的是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。音频频率范围约为20 Hz～20 kHz，因此放大器必须在此频率范围内具有良好的频率响应。本设计中要求设计一个实用的音频功率放大器。在输入电压=50mV，负载电阻等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥5W，功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。

一、设计目的

根据设计要求，完成对音频功率放大器的设计。

进一步加强对模拟电子技术知识的理解和对Protel软件的应用。

了解集成功率放大器内部电路工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法。

学习音频功率放大器的设计方法与小型电子线路系统的安装调试方法。

二、设计要求

内容：设计并制作一OCL音频功率放大器和与之匹配的直流

稳压电源。

指标：P oM≥5W；

fL≤50Hz，fH≥15KHz；

中点电位≤100mV；

负载：8Ω；

输入电压50mV。

三、方案选择

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。

输出功率指的是功放提供给负载级的功率，为达到这一要求，功放管的电压和电流变化范围应尽可能大。

功率放大器的效率指的是负载上得到的功率与电源提供的直流电源的功率之比，为达到这一要求必须选择合适的电路，下文中会有描述。

非线性失真要小：功率放大器是在大信号状态下工作的，电压、电流摆动幅度交大，很容易超出管子特性曲线的线性变化范围而进入非线性区，造成输出信号波形的非线性失真。因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真严重。为了减小这种失真，本设计选择下文所述方案。

功率放大器的常见电路形式有单电源供电的OTL电路和正负双电源供电的OCL电路。有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。根据设计指标及要求，

选择NE5532功放芯片的双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。

此推挽功率放大器工作在甲乙类状态，其目的是为了减小交越失真。电路在工作时由于每管的工作点稍高于截止点，因此有一很小的静态工作电流

I，这样便可克服管子的截止区电压，使

CQ

两只管子交替工作处的负载电流按标准正弦规律变化，从而克服了交越失真。

OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号，以驱动负载的工作。

四、电路设计

设计框图：

电路分析与计算：

一、复合管准互补推挽电路的实现

电路图如下图所示：由于大功率的NPN和PNP管不容易做到良好的对称性，为了提高功放电路的性能，在实际电路中广泛采用复合功率管。在图中，Q3、Q4为同型的NPN大功率管，容易配对，能够输出较大的电流；Q1、Q2采用异型的NPN和PNP小功率管，也容易配对。这样既获得良好的对称性又获得较大电流输

出。在实际电路中，Q1,Q2的发射极和集电极分别接上一个电阻，使Q3、Q4能有一个合适的工作点。R16的作用是调整电路的整体对称性，减小因管子性能而引起的不对称性。

二、整体电路原理图为：