系统设计方案报告

系统设计方案报告

一、设计要求

系统主要技术指标及功能

这次电路设计主要包括两部分电路内容：直流电源部分和功率放大部分。

直流稳压电源是由电源变压器、整流、滤波和稳压等四部分组成的。电源变压器是将

220V的交流电电压变为所需的电压值；整流电路是将交流电压变成脉动的直流电压，此脉动的直流电压含有较大的纹波；滤波电路是对纹波进行滤除，得到平缓的直流电压；稳压电路是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。

功率放大电路组成：差动输入放大电路、电压放大电路、自举电路、交越失真消除电

路、复合互补功率放大电路、负反馈电路和扬声器补偿电路。

二、设计思路

分析题目要求，划分模块，系统组成框图，模块功能，系统工作原理，采用的技术，

扩展功能

(1)直流稳压双电源

<1>原理图

图1-1双电源原理图来自：《电子线路图识图技巧》

<2>原理分析

正如大家所熟知的，直流稳压电源是由电源变压器、整流、滤波和稳压等四部分组成

的。电源变压器是将220V的交流电电压变为所需的电压值；整流电路是将交流电压变成脉

动的直流电压，此脉动的直流电压含有较大的纹波；滤波电路是对纹波进行滤除，得到平

缓的直流电压；稳压电路是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。

在本次的制作选类当中，因为将重点放在功放这一块，所以电源是用集成块做的。在

此再对相关的知识做个归纳和总结，串联稳压电源能自动调整输出电压，使其自动达到稳

定。集成稳压器则是将串联型稳压电路和过热、过流等保护电路都集成在一块半导体硅基

片上。其特点：体积小、稳压性能好、可靠性高、接线简单、使用灵活等。同固定式集成

稳压块一样，可调式三端集成稳压器也有输入端、输出端和调整端三个引出端，并有输出

正电压集成稳压器和输出负电压集成稳压之分。在可调式稳压器的调整端和地之间接了一

个电位器Rp用于调整稳压器的输出电压，是稳压器的输出电压连续可调。图中稳压器周围

相连的D4、D2为稳压器的保护二极管，当输入断电时，与D5、D4或D2、D1的两个二极管．电容器C3、C7会向稳压器放电，最外边的二极管D1或D5起到一个短接稳压器的输入和输出端的作用，使稳压器因相连的电容放电而不会烧坏；二极管D1、d5的作用与D2、D4相同，它是当输出端短路时，为电容C2、C6提供一个放电的回路，以免稳压器烧毁。

（2）OCL功率放大电路

<1>原理图

图1-2OCL功放原理图来自：《从零开始学模拟电子技术》

<2>原理分析

功率放大电路组成：差动输入放大电路、电压放大电路、自举电路、交越失真消除电

路、复合互补功率放大电路、负反馈电路和扬声器补偿电路。

全电路采用直接耦合方式，并且温度对电路的影响很大。采用差动输入放大电路

{Q1、Q2、R1、R3、R12}抑制温度温漂效果很好，属于单端输入单端输出的差动放大电路，

其电路特点：用两只同型号、同性能的三极管2N5401，它们的直流电流工作状态相同两只

三极管发射结上的输入信号电压也相同，且只有输入信号电压的一半。此称电路发射极有

共用电阻R2共同作用，达到抑制“零点漂移（在输入信号为零的情况下，输出信号随噪声、温度或直流电源波动而波动不再保持为零或某个定值）”的效果，比单管基本放大电路具有

较强的抑制零漂能力，但放大倍数仅为单管放大电路或双端输出差动的一半，也就是用成

倍的元器件换了取抑制共模信号的能力；同时还能保证直流偏置和变化缓慢的信号被放大。

自举电路{C6、R4、R5}，R4将8点的直流电压与电源电压隔离，C6放电电压和电源放

电电压叠加，起到升压作用，使得NPN型管的偏压稳定，对信号的放大有保证，使电路增

益有所提高。

复合推挽式功率放大电路由NPN（Q5、Q6）和PNP（Q3、Q7）型复合管等组成。复合管

的电流放大倍数是两管电流放大倍数的乘积。它可提供很大的输出电流，整个信号在复合

管互相补充下放大输出。R6为分流电阻，使注入Q6、Q7基极电流不至于过大损坏功率管；R7、R8是发射极反馈电阻，限制功率管集电极电流，防止穿透电流过大损坏功率管。

交流反馈中，Rw2起直流负反馈作用，应用差分电路原理，其作用是调整电路增益和

改善电路的非线性失真，增大Rw2和减少R4都可提高电路的增益。

交越失真消除电路{D1、D2、R11}，为Q5、Q3提供“静态偏置”使输出级工作在甲乙

类状态，以消除输出级的交越失真。微调Rw3电位器使输出级调整到合适的工作点。

D1、D2有温度补偿作用，当温度升高时，输出管电流增大但二极管的压降会因温度升高而

减少，使输出管的偏置电压降低，静态电流趋于稳定。．

交流反馈电路{C2、R2、R12}的作用：调整电路增益和改善电路的非线性失真。增大

R12（或减少R4）都能提高电路的增益。

扬声器补偿电路{R9、C5}系容性负载电路，对扬声器这一感性负载能进行相位补偿，

扬声器在瞬间大动态信号作用下容易损坏，如此能达到保护它的目的。

三、调试测试方案

（1）直流稳压电源

图1-3原理解析图

A．变压器

在查阅直流稳压电源资料的过程中，我知道了变压器的一个知识，在变压器的二次变

压线圈中间接一地线变可实现电压的正负转变，这在给功放提供正负双电源进行调试与测试的时候配上很大的用场，本电源用的变压器的二次压变是24V的，输入自然是交流

220V/50Hz。针对变压器的真正的工作原理并没有去做很深的查阅与了解，这应该说是一个很大的不足之处。

B．整流电路

整流电路的硅桥由四个1N4007二极管构成，而耐压值为100V，在测试中发现在硅桥

的共阳极与共阴极输出电压有些出入，但变压器输出的正负电压的绝对值是非常接近的，几乎一样。我觉得问题出在硅桥上了，虽然用的是同样型号的硅管但他们之间还是有差别的，特别是管压降，考虑到差值没有超过5V就没有再对其进行改进。

C．滤波电路

滤波电路里的滤波电容根据理论联系实际应该是容值越大的其滤波效果越好，滤出的

直流电压纹波是很小的，波形自然也是很平缓的，在实际电路里我们采用了470uF\50V的滤波电容，采用的原因是在仿真过程里输出直流电压的效果很好，但是在测试电源的性能