模拟电子课程设计---高保真音频功率放大器的设计与制作

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1、 高保真音频功率放大器的设计与制作高保真音频功率放大器的设计与制作 一设计题目：高保真音频功率放大器的设计与制作 二设计要求：要求设计制作一个高保真音频功率放大器，输出功率 10W/8，频率响 应 2020KHZ，效率60，失真小。 三题目分析： 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 Hz20 kHz，因此放大器必须在此 频率范围内具有良好的频率响应。 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。 音频功率放大器的特点： 1. 输出功率足够大 为获得足够

2、大的输出功率， 功放管的电压和电流变化范围应很大。 2. 效率要高 功率放大器的效率是指负载上得到的信号功率与电源供给的直流功率之比。 3. 非线性失真要小 功率放大器是在大信号状态下工作，电压、 电流摆动幅度很大，极易超出管子特 性曲线的线性范围而进入非线性区， 造成输出波形的非线性失真，因此，功率放大器 比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。 功率放大电路的电路形式很多，有双电源供电的 OCL 互补对称功放电路，单电源 供电的 OTL 功放电路，BTL 桥式推挽电路和变压器耦合功放电路，等等。我选用的是 双电源供电的 OCL 互补推挽对称功放电路。 此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类。

3、推挽功率放大器的工作状态之所以设为甲 乙类而不是乙类，其目的是为了减少“交越失真”。若设置为乙类状态，由于两管的静态 工作点取在晶体管输入特性曲线的截止点上，因而没有基极偏流。这时由于管子输入特 性曲线有一段死区，而且死区附近非线性又比较严重，因而在有信号输入、引起两管交 替工作时， 在交替点的前后便会出现一段两管电流均为零或非线性严重的波形； 对应地， 在负载上便产生了如图 1（a）所示的交越失真。 将工作状态设置为甲乙类便可大大减少交越失真。这时，由于两管的工作点稍高于 截止点，因而均有一很小的静态工作电流 ICQ。 这样，便可克服管子的死区电压， 使 两管交替工作处的负载中电流能按正弦规

4、律变化，从而克服了交越失真， 波形如图 1 （b）所示。 图 1 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频率，以驱动负载工作。 因此，需要设计两部分，即驱动级和功率输出级。由于题目是高保真音频功率放大 器的设计与制作，因此，必须保证其向负载提供功率，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。 四整体构思： OCL 互补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频率，以驱动负载工作。 图 2 设计电路框图 驱动级应用运算放大器A741 来驱动互补输出级功放电路。 输入 音频 信号 驱动级 运算放大器电路 负反馈电路 末级功放电路 OCL 互补对称 功放电路 输 出 保 护 电 路 输出级 偏置电路 功率输出级由双电源供电的 OCL 互补对称功放电路构成。 为了克服交越失真，由二极管和电阻构成输出级的偏置电路，以使输出级工作于甲 乙类状态。 为了稳定工作状态和功率增益并减小失真，电路中引入电压串联负反馈。 五