功率放大器课程设计

你提供的是1875的单电源工作电路图，R1 R2 E4 R3是提供1\2VCC的偏置电压给1脚，1875才会正常工作，R6  R5  E3是反馈电路，R6\R5决定放大倍数，本电路是20倍的放大倍数。1脚   2脚   4脚电阻跟电容的时间常数决定最低的工作频率。一般上不会采用单电源工作，都采用双电源，可以省去4脚的输出电容，对拓展1875的低频相应能力是很好的措施。双电源的电路图：

音频功率放大器电路设计

一、题目 音频功率放大器

二、电路特点

本电路由于采用了集成四运算放大器μPC324C和高传真功率集成块TDA2030,使该电路在调试中显得比较简单，不存在令初学者感到头疼的调试问题；与此同时它还具有优良的电气性能:

① 输出功率大:在±16V的电源电压下，该电路能在4Ω负载上输出每路不少于15W的不失真功率，或在8Ω负载上输出每路不少于10W的不失真功率，其相对应的音乐功率分别为30W和20W。

② 失真小：放大器在输出上述功率时，最大非线性失真系数小于1%，而频宽却能达到14kHz以上，音域范围内的频率失真很小，具备高传真重放的基本条件。

③ 噪音低：若把输入端短路，在扬声器1米外基本上听不到噪音，放送高传真节目时有一种宁静、舒适的感觉；另外由于使用性能优异的功率集成块，放大器的开机冲击声也很小。

该电路所采用的高传真功率集成块TDA2030是意大利SGS公司的产品，是目前音质较好的一种集成块,其电气性能稳定、可靠，能适应常时间连续工作，集成块内具有过载保护和热切断保护电路。电气性能参数如下：

电源电压Vcc

±6V～±18V

输出峰值电流

3.5A

功率带宽（-3dB）BW

10Hz～140KHz

静态电流Icco(电源电流)

＜60μA

谐波失真度

＜0.5%

三、电路图（另附）

四、电路原理

该电路是由前置输入级、中间级和输出级三部分组成的。

前置输入级是由集成运放1/4μPC324C组成的源级输出器，它具有输入阻抗较高而输出阻抗较低的特点。

中间级是由集成运放1/4μPC324C以及由R4、R5、R6；C4、C5、C6；Rw2、Rw3、组成的选频网络一起构成的电压并联负反馈式音调控制放大电路。它具有高低音提升或衰减功能。其工作原理如下：输入信号通过C4耦合，分两路输入运放，一路由R4、C4、Rw3输入到5反相端。集成运放B输出端经过R6、C5反馈到反相端，形成电压并联反馈；另一路由Rw2、C6、 R5、输入到反相端。在此电路中，选频网络中电容量较大的C4、C5对高频信号（高音）可看作短路，电容量叫小的C6对低频信号(低音)可看作开路，所有这些电容对中频信号（中音）可认为开路。根据反相比例运算关系可知，当Rw2、Rw3滑臂在中点时，放大倍数为-1。当Rw3滑点在A端，C4被短路，C5、Rw3并联与R6串联后阻抗增加，对低频信号来说负反馈增强，增益下降，其低音衰减过程，当Rw2滑至C处，R5、R6和R3并联后的阻抗减小，对高频信号负反馈削弱，增益提高，对高音起提升作用；在D点，R5、C6与R6并联后的阻抗减小，并联后阻抗减小,对高频信号负反馈增强，对高音起衰减作用。

输出级是功率放大器，它由集成运放TDA2030和桥式整流电路组成，其中组件C8、R9为电源退耦电路。

由于该电路为双声道功率放大器，所以下部分电路与上部分电路完全对称，故电路原理同上。

五、印刷电路板设计图（另附）

六、元器件清单及使用仪表工具

电阻：

R1

1K

R2

1K

R3

10

R4

100K

R5

100K

R6

3.3K

R7

100K

R8

3.3K

R9

10

R10

100K

R11

100K

R12

100K

R13

10K

R14

10K

R15

10K

R16

10K

R17

1K

R18

1K

R19

1.5K

R20

1.5K

R21

10K

R22

10K

R23

20K

R24

20K

R25

100K

R26

10K

R27

100K

R28

10K

电容：

C1

2200μ/16V

C2

2200μ/16V

C3

33μ/16V

C4

33μ/16V

C6

0.1

C7

220μ/16V

C8

220μ/16V

C9

10μ/16V

C11

10μ/16V

C12

10μ/16V

C13

33μ/16V

C14

33μ/16V

C16

10μ/16V

C17

0.033

C18

0.033

C19

3300

C21

10μ/6V

C22

10μ/16V

C23

0.047

C23

0.047

C25

300

C26

300

C20

3300

C15

10μ/16V

C5

0.1

C10

10μ/16V

其它组件：

TDA2030（两块）、QSZ2A50V、μPC324C（四块）、滑动变阻器Rw1、Rw2、Rw3、Rw4，散热片。

仪表工具：万用表。

七、电路制作及调试过程

首先在拿到电路图纸后,看清、弄懂逻辑电路图和印刷电路图。在熟知电路的原理和特性后，将印有印刷电路图的贴纸贴在所分发的金属板上，接着用小刀对其进行雕刻，将多余的贴纸刮去，并用盐酸和双氧水比例为1：3的溶液进行腐蚀。然后用清水把腐蚀后的电路板洗净，并在其上对照印刷电路板进行描点、打点，过后用砂纸将其打磨光滑，再用松香水均匀地涂抹在电路板上。收集齐所需的元件，并对元器件的质量进行判定。（注意：预留的集成块管脚的空间要准确，不能有太大的误差；同时二极管、电解电容的极性一定不能接反。）最后进行元器件的焊接，必须在集成块焊好的情况下才能接着对二极管、RC元件及导线等进行焊接。（因为集成块不能受热，所以动作一定要干净利落。）

在确认电路焊接无误后，开始进行电路的调试。先把电源接在③、④线上，⑥、①线接地，②、⑤线接入扬声器，用万用表对集成运放TDA2030和μPC324C的各引出管脚测出它们之间的电压与电流，并与其典型值进行对比，看看是否有明显的差距，判断集成电路工作是否正常。

功率放大器要驱动几瓦、几十瓦乃至更大功率的负载。所以必须考虑效率问题。若效率很低，则管耗很大，管子发热问题很难解决，电源效率很低，消耗很大，不符合绿色环保原则。

单管共射、共集、共基电阻性放大器效率只有不足10%，而磁耦合放大器及甲类双管射随器(互补射随器)效率可高达50%，甲乙类放大器效率高达78.5%，所以功率放大器只能在磁耦合放大器、甲类双管射随器(互补射随器)及甲乙类放大器之间选择。因为磁耦合放大器所用变压器笨重，所以目前功率放大器一般在甲类双管射随器(互补射随器)及甲乙类放大器之间选择。

“OTL功率放大器”设计报告一个电子系统总要带上一定的输出系统，例如使扬声器发出声音等等。为了使负载能正常工作，与负载相连的最后一级放大电路不仅要向负载提供足够的电压，还要向负载提供足够的电流，即提供足够的功率，因此放大电路的最后一级一般称为功率放大器，简称为功放级。在通信系统和各种电子设备中有着广泛的应用。由于我家的收音机的功放部分坏了，我想设计一个功放修好它，看了几本参考书，知道了有关功放方面以下几个知识点：一、我对低频功率放大器的几点认识1、低频功率放大器的几个主要指标要求即：输出功率，效率和非线性失真。[1]输出功率要足够大。功率放大器的基本任务是放大信号功率，所以它是主要的技术指标也就是保证向负载输出足够大的信号功率。为此，要求晶体管必须提供尽可能大的电压和电流，它经常要早接近管子的极限状态下工作。这样设计功率放大器时，首先要根据输出功率的大小，选择合适的晶体管，以保证在大功率输出下管子能正常工作。[2]效率要高。功率放大器实质上是把小输入信号放大成大输出功率信号，这是一个将电源电能转化为信号能量，输送给负载的过程。因此在电路中，存在一个转换效率问题。如果能把电源供给的直流功率较多地变成交流输出功率则电路的效率就高。反之，电路效率就低。[3]非线性失真小。功率放大器的晶体管工作在大信号放大状态，管子输入和输出特性曲线都存在着非线性，不可避免地会产生非线性失真。应当正确选择管子的静态工作点和集电极等效负载电阻（RL’），另外根据输出功率的大小，适当选择激励级的内阻Rs（输出电阻），也可减少非线性失真。 2、功率放大器的种类和特点功率放大器由于三极管工作状态和电路形式不同，可分成不同的种类，按晶体管工作状态可分为：甲类，乙类和甲乙类。所谓甲类是指在整个信号周期内晶体管一直是导通的，它的集电极总有电流流过；乙类是指在信号的半个周期内晶体管导通，另半个周期晶体管截止；而甲乙类是公于甲类和乙类之间，晶体管导通时间大于半个周期，小于一个周期。按电路形式分：有输出变压器耦合功率放大器和（OTL）无输出变压器耦合功率放大器。无输出变压器的乙类推挽功率放大器简称为OTL电路。相当于采用输出变压器的乙类推挽功率放大器而言，OTL电路具有便于集成化，频率性好等优点。二、课题技术指标输出功率Po = 1W负载（喇叭阻抗）RL= 8 欧姆三、设计OTL功率放大器1、OTL功率放大器设计原则1、设计指标的给出：输出功率Po=1W；负载电阻RL =8欧姆2、电路设计图中，是我设计的功放输出级，它由互补对称电路组成，T1是NPN型管，T2是PNP型管，当Vi在正半周时，T2截止，T1导通。T1有放大作用，电流I1流过负载RL。在Vi负半周时，T1截止，T2导通。T2有放大作用，I2流过负载RL。这种电路无论哪个管子工作，都相当一个射级输出器，使输出电流足够大，而且输出电阻很小，负载可以得到很大的有效功率 。这种电路利用两只特性对称的反型管相辅组成，互相补足来完成推挽放大的功能，我们家他为互补对称电路。但是，由于每只管子输出电压Vbe和IC之间都不是理想线性关系，并且都是死区电压VT。为次，在管子的基极和发射级之间，应加有一定的静态偏压VBE，以便克服交越失真。 3、设计步骤 （1）决定电源电压Ec根据输出功率和负载的设计要求，已知Pom=1W ，RL=8欧姆所以 Ec=（8PomRL）1/2=10V（2）选取R16和R17R16和R17是射极电流电阻，主要用来稳定静态工作点，一般取：R16= R17=0.5欧姆。（3）选择大功率管T1和T2 SD05C选取大功率管只要考虑三个参数，即晶体管C-E极间承受的最大反向电压BVCEO，集电极最大电流ICM和集电极最大功耗PCM。（A）当电源电压EC确定之后，T1和T2承受的最大反压：VCEMAX=EC（B）若忽略管压降，每管最大集电极电流为：IC1MAX=（EC/（RL+R16））/2因为T1和T2的射级电阻R16和R17选得过小，符合管稳定性差，过大又会损耗较多的输出功率。一般取： R16=R17=（0.05-0.1）RL（C）单管最大集电极功耗：--

简单说

1）找出OCL功率放大电路的功率计算公式，把输出功率换算成输出电压，这样就可以计算出整个放大电路的增益，以及功率管的最大输出电流等参数；

2）根据电路增益，可以得到反馈网络的基本参数，然后去确定运放是采用反相放电路大结构还是同相放大电路结构，这里没有提出对输入阻抗的要求，那么两种电路形式都可以采用；

很好。学这些：第1章 半导体器件

1.1 半导体基础知识

1.1.1 本征半导体

1.1.2 杂质半导体

1.1.3 PN结及其单向导电性

1.2 二极管

1.2.1 二极管的结构

1.2.2 二极管的伏安特性

1.2.3 二极管的主要参数

1.2.4 稳压管

1.3 双极型晶体管

1.3.1 晶体管的结构和类型

1.3.2 晶体管电流控制作用

1.3.3 晶体管的共射特性曲线

1.3.4 晶体管的主要参数

1.4 绝缘栅型场效应晶体管

1.4.1 基本结构和工作原理

1.4.2 绝缘栅型场效应晶体管的特性曲线

1.4.3 绝缘栅型场效应晶体管的主要参数

习题

第2章 基本放大电路

2.1 共射极放大电路

2.1.1 共射极放大电路的组成

2.1.2 直流通道和交流通道

2.2 放大电路的静态分析

2.3 放大电路的动态分析

2.3.1 图解法的动态分析

2.3.2 微变等效电路法的动态分析

2.4 静态工作点稳定的放大电路

2.4.1 温度对静态工作点的影响

2.4.2 分压式偏置电路

2.5 基本共集放大电路

2.5.1 电路组成

2.5.2 电路分析

2.6 场效应晶体管基本放大电路

2.6.1 电路的组成

2.6.2 静态分析

2.6.3 动态分析

2.7 多级放大电路

2.7.1 多级放大电路的耦合方式

2.7.2多级放大电路的动态分析

2.8 差分放大电路

2.8.1 电路组成

2.8.2 差分放大电路的分析

2.9 功率放大电路

2.9.1 功率放大电路的特点

2.9.2 功率放大器的工作状态

2.9.3 互补对称功率放大电路

2.9.4 OCL电路

习题

第3章 集成运算放大电路

3.1 集成运算放大电路

3.1.1 集成运放的组成及其各部分的作用

3.1.2 集成运放的主要性能指标

3.1.3 集成运放的电压传输特性

3.1.4 理想集成运放

3.2 集成运放在信号运算方面的应用

3.2.1 比例运算电路

3.2.2 加法运算电路

3.2.3 微分和积分运算电路

3.2.4 对数和指数运算电路

3.2.5 乘法和除法运算电路

3.3 理想集成运放的非线性应用——电压比较器

3.3.1 单限电压比较器

……

第4章 数字逻辑基础

第5章 门电路和组合逻辑电路

第6章 触发器和时序逻辑电路

第7章 半导体存储器件

第8章 可编程逻辑器件

第9章 信号的发生与变换

第10章 电力电子技术

OTL电路为单端推挽式无输出变压器功率放大电路。通常采用电源供电，从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。 OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。 但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。 它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。 “两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)。 OTL电路的优点是只需要一组电源供电。缺点是需要能把一组电源变成了两组对称正、负电源的大电容；低频特性差。

功率放大器（英文名称：power amplifier），简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

由于步进电机的驱动电流比较大,所以单片机与步进电机的连接需要专门的功率放大电路和驱动电路。油门控制要求响应速度快,运动曲线复杂,所以要求步进电机提高运行特性和反应速度.因此控制系统对于功率放大驱动电路的核心要求是:

(1)

按总体要求提供步进电机的驱动电流。

(2)

实现对信号电流的快速响应。

(3)

保证步进电机的运行平稳性。

(4)

保证步进电机的运行精度,即做到步进电机不失一步。

对于基于16位单片机的步进电机控制系统来说，驱动电源的输出直接作用于步进电机的绕组，因而驱动电源性能好坏直接影响步进电机的运行性能。

在实时控制领域，16位单片机由于其运算速度和精度已得到广泛的应用，尤其在工业过程控制及仪表中，16位单片机对于步进电机的精确控制具有特别重要的意义。在对某型船用燃油机的油门控制器的研制过程中,步进电机作为执行元件，如何提高步进电机的运动平稳性、抗干扰性、可靠性成为研究的核心问题。

用AD620做放大电路，把信号放大100倍很容易，只要把仪表放大器第一级的外接比例电阻设置为500Ω就行。但是调零不容易，因为AD620把仪表放大器第二级的比例电阻制造在芯片内部，而正常的仪表放大器调零电路是要调整比例电阻的阻值。

其中R1是调增益电阻，R8是调零电阻，但是AD620把R2~R7都制作在芯片内部（如虚线框内），只留出了R1的接线端。

扩展资料：

电压放大器 - 这是放大器的最常见的类型。输入电压被放大到较大的输出电压。放大器的输入阻抗高，输出阻抗低。

电流放大器 - 该放大器能将输入电流变为一个较大的输出电流。放大器的输入阻抗低，输出阻抗高。

互导放大器 - 该放大器在变化的输入电压下的响应为提供一个相关的变化的输出电流。

互阻放大器 - 该放大器在变化的输入电流下的响应为提供一个相关的变化的输出电压。该设备的其他名称是跨阻放大器和电流电压转换器。

在实践中，一个放大器的功率增益将取决于所用的源阻抗和负载阻抗以及内在的电压/电流增益而一个射频（RF）放大器可以具有其最大功率传输的阻抗，音频和仪表放大器通常优化输入和输出阻抗，以使用最小的负载并获得最高的信号完整性。

一个声称增益为20 dB的放大器可能具有10倍的电压增益和远超过20 dB（100功率比）的可用功率增益，但实际上可以提供一个低得多的功率增益，比如输入是一个600 Ω的麦克风，输出接在一个47 kΩ的功率放大器的输入端上。

参考资料来源：百度百科-放大电路