音乐盒电路

目录

0. 前言 (1)

1. 方案论证 (2)

2. 单元电路的原理 ............................................................................错误!未定义书签。

2.1 差分电路的原理. (3)

2. 2互补功率放大电路 (4)

2.3元件参数的计算及选取 (5)

3.仿真过程 (8)

3.1 差分放大电路的仿真 (9)

3.2 OCL功率放大电路的仿真 (12)

4. 实验过程 (13)

参考文献 (13)

附录1 元件清单 (14)

附录2 整体电路原理图 (15)

课设体会 (16)

OCL功率放大电路的设计

摘要：本文设计了一个OCL功率放大电路，它的主要功能是向负载提供功率,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.采用了差分放大电路和互补功率放大电路作为核心电路，主要解决方案是实现功率的放大，优点是消除了交越失真。

关键词：OCL；功率放大；交越失真

0. 前言

在日常的生活中，常常要用到OCL功率放大电路，例如收音机中扬声器的音频线圈，电动机控制绕组,计算机监视器以及电视机中的扫描偏转线圈等.

本课题的技术指标或设计要求、研究方案、技术路线与特点。

(1) .本实验要求设计一个OCL功率放大电路,使它的输出功率为1W,电路的

放大倍数为20,负载的阻值为8欧.

(2).功率放大器的特点有以下几点:

要求有尽可能大的输出功率.

为了获得最大的输出功率,要求功率管的电流和电压都有足够高的输出

幅度,即管子往往在接近极限运用状态下工作. 输出功率等于输出电压有效

值和输出电流有效值的乘积.

效率要高.

从能量转换观点来看, 功率放大电路是将直流电源供给的能量转换成交

流电能输送给负载,在能量转换过程中,电源供给的直流功率仅有一部分转

换成交流输出功率,而另一部分则被晶体管集电结所消耗,此外还有一部分

消耗在晶体管偏置电路的电阻上.这就存在一个效率问题.所谓效率就是负

载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率之比.其值越大,意味着效率

越高.对于前置级的电压放大也有效率问题,但是整个电子设备中前置级的

功耗与功放级相比微不足道,所以一般不与考虑.

非线性失真要小

功率放大电路是在大信号下工作,所以不可避免地会产生非线性失真,而

且同一功率管输出功率越大,非线性失真往往越严重,这就使输出功率和非

线性失真成为一对主要矛盾.但是,在不同场合下,对非线性失真的要求不同,

例如,在测量系统和电声设备中,这个问题显得重要,而在工业控制系统等场

合中,则以输出功率为主要目的,对非线性失真的要求就降为次要问题了.

晶体管的散热和保护

在功率放大电路中,有相当大的功率消耗在管子的集电结上,使结温度和

管壳温度升高.为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率,放大器件的散热问题就成为一个重要问题.此外,在功率放大电路中,为了输出较大的信号功率,管子承受的电压要高,通过的电流要大,功率管损坏的可能性也就比较大,所以功率管的参数选择与保护问题也不容忽视.通常对功率管加装一定面积的散热片和电流保护环节.

1. 方案论证

OCL 功率放大电路的基本组成如图1所示。

方案1:

图1 OCL 功率放大电路的原理框图

差分放大电路如图1所示，其原理是：如图，采用了单端输入—单端输出的差分放大电路，其中T1和T2是差分对管，常采用双三极管5G921或BG319。输出级采用功率互补放大电路，能很好的消除交越失真。整个电路的工作原理是:从差分放大电路集电极输出的信号加到OCL 功率放大电路,在无失真的条件下,实现功率的放大. 方案2: :

图2 集成运放驱动的OCL 功率放大电路的原理框图 集成运算放大器由输入级,中间级,输出级,偏置电路四部分组成. 1.

输入级.输入级又称前置级.它往往是一个双端输入的高性能差分放大电路.一般要求其输入电阻高,差模放大倍数大,抑制共模信号的能力强,静态电流小.输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能参数,因此,在几代产品的更新过程中,输入级的变化最大. 2.

中间级.中间级是整个放大电路的主放大器,其作用是使集成运放具有较强的放大能力,多采用共射放大电路.而且为了提高电压放大倍数,经常采用复合管,以横流源做集电极负载.其电压放大倍数可达千倍以上. 3.

输出级.输出级应具有输出电压线性范围宽,输出电阻小,非线性失真小等特点.集成运放的输出级多采用互补输出电路. 4.

偏置电路.偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点.与分立元件不同,集成运放采用电流源电路为各级提供合适的集电级静态工作电流,从而确定了合适的静态工作点.

其原理图为：

+

-

R F

+10V

-10V

L

图3：集成运放驱动的OCL 功率放大电路

根据设计要求，设计了采用输入级为差分放大电路的OCL 功率互补放大电路的方案一,和采用集成运算放大器驱动的OCL 功率放大电路的方案二.方案一的优点是采用了差分放大电路作为输入级抑制了共模信号,输出端能够很好的消除交越失真。综合各方面的因素，采用了方案一。

2．单元电路的原理 2.1 差分电路的原理.

其原理图为：

图4：差分放大电路

两个参数完全有一样的三极管对称的连接，能很好的抑制共模信号，放大差模信号。2. 2互补功率放大电路

图5：互补功率放大电路

OCL功率放大电路如图5所示

它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，非线性失真度尽可能小。

如图：由于T4 T5 T6 T7和R1及R2够成的电路完全对称，所以在静态的时候A点的电位为0，并且在静态时T4基极的电位大于0，T5管基极的电位小于0。当所加的信号按正弦规律变化时，因为D1 D2的动态电阻比较小，而且R3 R4的阻值也比较小，因此可以认为T4 T5管基极电位的变化近视相等，也就是说，可以认为两管基极之间电位差基本是一个恒定值，两个基极的电位随输入信号产生相同的变化。这样，当U I＞0且逐渐增