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低频功率放大
低频功率放大器
摘要:
本设计采用带恒流源的差分放大器作输入级,共射放大电路作电压放大部分,乙类双电源互补对称功率放大电路作为电流放大部分以实现低频功率放大,为消除交越失真、防止热击穿和抑制空载电流随温度的变动,固采用倍增器偏置的互补对称功放。
关键词:
差分输入共射放大乙类互补对称功率放大
目录
一、设计任务-1-
二、设计思路-1-
三、电路调试-4-
四、系统最终指标参数-6-
五、设计总结及收获-6-
六、参考文献-7-
附:
低频功率放大原理图-附1-
一、设计任务
要求设计一个低频功率放大器,输入级使用差分放大器,输出级使用乙类功放电路,同时达到如下指标:
(1)负载8Ω;
(2)输入信号电压为5~700m;
(3)额定输出功率为POR≥10W;
(4)非线性失真≤3%;
(5)电源效率≥55%;
(6)交流噪声功率≤10mW
二、设计思路
1.电源电压
2.差动放大器设计
图1、差动放大级
3.射极跟随器
如果共射级与差动级直接相连,会发现共射级使得前级(差动极)放大倍数大幅下降,达不到总的电压增益要求,如图2所示,分析其原因,得到如下结论:
多级放大电路前后级互相影响。
图2、多级放大微变等效电路
两级不连接时:
两级连接时:
由于共射级电路输入电阻小,使得
比
小得多。
因此,需要在差动与共射之间加上射极跟随器,隔离使得
经调试证明方法可行,效果理想。
4.OCL电路设计
共射放大及倍增器(如图3左侧所示)
功率放大电路(如图3右侧所示)
图3、OCL电路部分
三、电路调试
图4、调零电阻
1.差动级输出正负半周严重不对称,加调零电阻
可以改善不对称程度,但
影响差动级
,使
大幅下降,因此选用阻值小的
,由于实验室最小的可调电阻为
可在上并联两个
电阻,如图4所示,即:
经调试测得差动级电压放大倍数为100倍。
2.交越失真:
采用乙类功率放大,添加电压倍增环节即
部分,可以使功率管导通,消除交越失真。
3.功率管发热严重:
初次设计电路中只采用一对功率管,由于电流大,功率管发热严重,电流随温度升高很快。
调试后改用两对功率管(
),明显改善发热问题,但由于散热片没有使用专门的1w散热器,电流仍然会随温度上升,但上升缓慢。
可以调节A、B两点的电压,即可调节功率管的空载电流,上电前(不加信号时),必须将
先调到零,上电后,慢慢增大
,直到功率管空载电流上升到30mA为止。
否则,若
时直接上电,
大于
空载电流很大,功率管发热严重,电流很快会上升到1A以上,不及时断电,会烧毁功率管。
4.高频自激振荡严重:
在共射放大级的b与c之间跨接电容可以很好的消除高频自激振荡。
5.必须给功率管加保险丝保护,不然调试过程中容易烧坏功率管。
6.接上
负载后
失真比较严重,将
分别减小一半,使
基极能获得更大电流,再接负载,失真有所改善,但还不理想。
7.提高输出效率的方法:
1)满足输出的情况下,减小共射放大的静态电流(即电流富裕量不需太大)。
2)减小功率管发射极电阻。
3)减小空载电流,只要消除交越失真即可。
四、系统最终指标参数
表1、功率放大电路测试指标
稳压电源电流
输出电压峰峰值
输出功率
电源效率
空载
0.06A
30V
带8Ω电阻
0.6A
26V
10.56w
50%
结果分析:
空载时,峰峰值可达到30v,波形无明显失真。
带负载后,波形出现不对称现象,加负反馈后可解决。
五、设计总结及收获
经过两三个星期的设计研究,与小组成员的通力协作,最终比较圆满地完成了实验项目。
在本次设计的过程中,我们遇到了许多突发事件和各种困难。
尤其是功率放大级的波形失真以及电源效率指标的设计要求使我们的电路设计和调试一度陷入困境,而且由于自身硬件调试经验的匮乏,致使一开始在查错上浪费了很多时间。
但通过团队的仔细分析和自我调整状态后我们终于解决了大多数问题,取得了较为圆满的结果。
经过此次低频功率放大电路的设计让我们对电路的设计、调试有了深刻的印象,加深了模电的理解与应用,同时也深刻的体会到了共同协作、团队精神和沉稳耐心的重要性,提高了我们解决问题的能力,设计中还有欠缺的方面以及以下几点收获需要我们爱今后的学习设计中加以注意:
1.调节电位器时应缓慢,避免电流过大,烧坏电阻。
2.当没有足够大阻值的大功率电阻,可用多个一般电阻并联分流。
3.多看些书,丰富理论知识。
只有掌握好了理论知识,才能更好的分析和调试电路。
4.学会了用万用表测三极管的好坏。
5.焊电路时,先焊一部分,再进行调试,结果出来后,再接着焊下一部分。
一步步进行分析,得出结论。
6.电路的接触不良有可能导致系统的不稳定,焊完后有必要仔细检查。
六、参考文献
【1】《晶体管电路设计(上)》/(日)铃木雅臣著;周南生译。
北京:
科学出版社,2004
【2】《模拟电子技术》/郑国平北京:
清华大学出版社2006.11
附:
低频功率放大原理图
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- 关 键 词:
- 低频 功率 放大