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1、1課程設計說明書課程設計說明書課程設計名稱：課程設計名稱： 模擬電路模擬電路課課程程設設計計 課程設計題目：課程設計題目： OTLOTL 音頻功率放大器音頻功率放大器 學學 院院 名名 稱：稱： 南昌航空大學信息工程學院南昌航空大學信息工程學院 專業(yè)：專業(yè)： 通信工程通信工程 班級：班級： 學號：學號： 姓名：姓名： 評分：評分： 教師：教師： 20132013 年年 3 3 月月 1313 日日2 模擬電路 課課程程設設計計任任務務書書2020121220201313 學年第學年第 2 2 學期學期第第 1 1 周周 3 3 周周 題目題目OTL 音頻功率放大器音頻功率放大器內(nèi)容及要求內(nèi)容及
2、要求一、設計要求一、設計要求1. 設音頻信號為設音頻信號為 vi=10mV, 頻率頻率 f1KHz。2.額定輸出功率額定輸出功率 Po2W； 3.負載負載阻抗阻抗 RL=8； 4.失真度失真度 3%進度安排進度安排第第 1 1 周：查閱資料，到機房學習仿真軟件，確定方案，完成原理圖設計及仿真；周：查閱資料，到機房學習仿真軟件，確定方案，完成原理圖設計及仿真；第第 2 2 周：領元器件、儀器設備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設計；周：領元器件、儀器設備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設計；第第 3 3 周：檢查設計結果、撰寫課設報告。周：檢查設計結果、撰寫課設報告。學生姓名： 指導時間：周
3、一、周三、周四下午指導地點：E 樓 311 室任務下達2013 年 2 月 25 日任務完成2013 年 3 月 15 日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導教師 系（部）主任 3 摘摘 要要功率放大器的作用是給音響放大器的負載提供一定的輸出功率。當負載一定時，希望輸出的功率盡可能大，輸出的信號的非線性失真盡可能小，效率盡可能高。如今功率放大器常見的是 OTL 和 OCL 電路。本文設計的是一個 OTL 音頻放大器，該放大器采用 LM386 芯片，確保功率大于 2W，并減少失真。關鍵詞：關鍵詞：OTL 功頻放大電路，交越失真，輸出功率功頻放大電路，交越失真，輸出功率4 目錄目
4、錄第一章第一章 設計任務設計任務.51.1 課設題目.51.2 設計內(nèi)容與要求.5第二章第二章 電路設計原理電路設計原理.52.1 電路原理.52.2 設計思路.52.3 OTL 功放各級的作用和電路結構特征.62.4 功放計算過程.7第三章第三章 安裝與調(diào)試安裝與調(diào)試.83.1 電路調(diào)整與測試.83.2 通電觀察.8第四章第四章 仿真結果與說明仿真結果與說明.9第五章第五章 結論結論.10第六章第六章 參考文獻參考文獻.10附錄附錄 元器件清單元器件清單.11LM386 的特性.11UA741 的特性.125第一章第一章 設計任務設計任務1.1 課設題目課設題目OTL 音頻功率放大器1.2
5、設計內(nèi)容與要求設計內(nèi)容與要求1.設音頻信號為 vi=10mV, 頻率 f1KHz。2.額定輸出功率 Po2W3.負載阻抗 RL=84.失真度 3%第二章第二章 電路設計原理電路設計原理2.1 電路原理電路原理LM386 是一種音頻集成功放，LM386 具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點。當一個 10mv，10kHz 的小信號輸入到電路中時，先進過 UA741 的一級放大，再輸入到二級電路中經(jīng) LM386 放大，得到想要的信號。當電源電壓為 12v 時，在 8 歐姆電阻的負載情況下，可提供幾百 mw的功率，可達到設計要求。同時，電路中特定的電容和電阻夠
6、成了一個選頻網(wǎng)絡，篩選了不合格的信號，之后調(diào)節(jié)滑動變阻器，得到合適的信號并在示波器上顯示出來。62.2 設計思路設計思路功率放大器的作用是給負載 RL 提供一定的輸出功率。當 RL 一定時希望輸出功率盡可能的大，輸出信號的非線性失真盡可能的小，且效率盡可能的高。由于 OTL 電路采用的是直接耦合方式，為了保證電路的工作穩(wěn)定，必須采取有效措施抑制零點漂移。為了獲得足夠大的輸出功率驅動負載工作。故需要有足夠大的電壓放大倍數(shù)。因此性能良好的 OTL 功率放大器應由輸入級，推動級和輸出級等組成部分2.3 OTL 功放各級的作用和電路結構特征功放各級的作用和電路結構特征1) 輸入級：主要是抑制零點漂移，
7、保證電路工作穩(wěn)定同時對前級，音調(diào)控制級，傳來的信號作低失真，低噪音放大。為此采用帶恒流源由復合管組成的差分放大電路，切設置的靜態(tài)偏置電流較小。 2) 推動級：推動級的作用是獲得足夠高地電壓放大倍數(shù)以及輸出級提供足夠大的驅動電流。為此采用帶集電極有源負載的共射放大電路，切靜態(tài)偏置電流比輸入入級大。 3) 輸出級：輸出級的主要作用是為負載提供足夠大的輸入信號功率?？刹捎糜蓮秃瞎軜嫵傻募滓一パa對稱功放的準互補功放電路。1）實驗原理圖：72）實物圖：2.4 功放計算過程功放計算過程 欲使 Po=2w , UoUom=Po*R(L), R(L)=8 所 以 Uo=4v , 2.2Uom=Vcc 有 8V
8、cc=12 Uom=4.24v 4.244 滿足設計要求 Ui=10mv Au=Uom/Ui=4.24v/10mv=424 即 Au=400 對 LM386 來說最大的放大倍數(shù)為 200 倍，無法滿足 400 倍的設計要求，故需在 LM386 前面串一個 ua741。 Aumax =424 ua741 放大的倍數(shù)為 2 倍左右， 取 R1=1k, Au1=2, Au1=Rx/R1=2 Rx 用 5K 的電位器 取 C1=C5=10uf C2=0.1uf C3=0.05uf 521RCf C5=250uf 綜上所述，電路符合要求。第三章第三章 安裝與調(diào)試安裝與調(diào)試3.1 電路調(diào)整與測試電路調(diào)整與
9、測試根據(jù)理論，利用調(diào)試時間，在焊電路板之前，按照電路圖在試驗箱上連線做實驗，成功后就進行了電路板的焊接。焊接后，進了實驗室調(diào)試了多次，直流電源部分因為之前其完成測試，所以在課程設計的調(diào)試中對直流源的測試就相對少了用萬用表測出電壓分別為 11.7V 左右。對功能部分前幾次調(diào)試，均不成功，輸出的電壓達不到設計要求，隨后重新焊接了一塊電路板，測試時測出 741 的 U6Q=11.68V,而LM386 的靜態(tài)輸出電壓為 5.89V，真實的最大不失真輸出電壓為 3.76V. 實踐證明，新安裝的電路板往往難以達到預期的效果，這是因為我們在設計的時候不可能周全地考慮元件的誤差、器件參數(shù)的分散性、寄生參數(shù)等各
10、種各樣的客觀因素。此外，電路板的安裝中仍存在有可能沒有查出來的錯誤。通過電路板整體測試與調(diào)整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設計方案中的不足，并查出電路安裝中的錯誤然后采取措施加以改進和糾正，就可以使之達到預定的技術要求。在電路調(diào)整與測試的應注意的問題較多. 通電前的檢查通電前的檢查 電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對電路板進行認真細致的檢查，以便糾正安裝錯誤。檢查應特別注意： （1） 元器件引腳之間有無短路。在檢查電路引腳間的有無短路的時候出現(xiàn)了不少的問題。所以在用萬用表測量的時候真的是處處短路，而有的地方就是處處斷路，為了保證的電路的正確性，只有通過萬用表一條條的線路檢查是否導通，引腳間是否短路。所以
11、本次設計實物的走線用導線和焊錫補了不少，同時為了避免短路很多地方用小刀刮了不少。（2） 電源的正負、負極性有沒有接反，正、負極之間有沒有短路現(xiàn)象，電源線、地線是否接觸良好。關于電源正、負極問題主要是在本次設計中的單電源供電的導9線插在功放電路的插座上，在此應特別注意在測試極性的時候，應注意紅、黑表筆不要弄反。紅表筆接正極，黑表筆接負極。(3) 二極管有電解電容極性有沒有接反,三極管、集成器件引腳有沒有接錯,集成電路的型號及安插方向對不對,引腳連接處有無接觸不良等。在安裝的時候我們嚴格按照測量晶體管的步驟和要求進行,用萬用表分別判斷出二極管的陽、陰極,小功率三極管的類型、B 極、C 極、E 極,
12、大功率三極管的類型、B 極、C 極、E 極;并作了相應的標注。 3.2 通電觀察通電觀察 改變 RP 電阻值或調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的頻率計幅度,在器件允許承受范圍,用示波器觀察輸出與輸入波形,并對比。同時觀察喇叭發(fā)出的聲音是否產(chǎn)生異同。第四章第四章 仿真結果與說明仿真結果與說明1)前置放大級信號輸出：芯片 UA741的輸出信號：幅度：200Mv;頻率：5000Hz；實驗是先從輸入端輸入10mv的正弦波，經(jīng)過第一級放大電路，放大至200mv，充分利用了芯片的放大作用，得到了合適的信號。2）負載端信號輸出：10 負載上的信號：幅度：7v;頻率：10KHz；經(jīng)過 UA741的放大，向第二級放大電路輸出
13、了合適的正弦信號，經(jīng)過濾波、選頻，負載端輸出了7v 的信號，達到了實驗效果第五章第五章 結論結論 本設計還可以選擇其它集成塊來完成.例如，選用 TDA2030 來完成此實驗。TDA2030 和 LM386 一樣是音頻集成功放，同樣可以實現(xiàn)同樣的功能。 通過這次開放性實驗，我學會了制作電路，熟練了電路焊接方法以及掌握調(diào)試方法與測試參數(shù)，同時還提高了我們的動手能力和測試技術能力。 在此次試驗中遇到一些困難，比如有一些元器件不能買到，我只能用其他元件代替，或買的與要求的參數(shù)稍有偏差，致使好多參數(shù)達不到要求。 LM386 的一號腳和八號腳之間即使不接電阻也很難達到 200 倍的放大要求，所以當要放大倍
14、數(shù)大時，一般選擇在LM386 之前接個 ua741 一起來調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。本實驗時 LM386 的一號腳與八號腳之間接個電位器來調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)確保放大倍數(shù)的可調(diào)。 靜態(tài)工作點得調(diào)試一定要合理，否則后面的是要內(nèi)容就很難達到設計要求。一開始調(diào)試時靜態(tài)工作點沒達到要求所以后面的設計要求也就無法達到要求。后面調(diào)整電路后靜態(tài)工作點達到要求后，后面的要求也就基本上就滿足了關鍵點還是靜態(tài)工作點。 電路的布局要合理。電路板中的線如果過長的話，容易產(chǎn)生自激振蕩。所以布局一定要合理不讓其產(chǎn)生子激振蕩。 11第六章第六章 參考文獻參考文獻1.童詩白, 華成英， 模擬電子技術基礎, 北京： 高等教育出版社 2.畢滿清
15、， 電子技術實驗與課程設計, 天津： 機械工業(yè)大學出版社 3.謝自美, 電子線路設計、試驗、測試第二版， 湖南：華中理工大學出版社 4. 李萬臣， 模擬電子技術基礎與課程設計 ， 哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社 5. 張友漢， 電子線路設計應用手冊 ， 福建：福建科學技術出版社6. 陳兆仁， 電子技術基礎實驗研究與設計 ， 北京：電子工業(yè)出版社7. 康華光， 電子技術基礎.模擬部分（第五版） ， 北京： 高等教育出版社 附錄附錄 元器件清單元器件清單元件清單：器件數(shù)量（個）器件數(shù)量（個）函數(shù)信號發(fā)生器1100nf 電容3直流穩(wěn)壓電源15.1k 電阻1UA741 芯片110k 電阻1LM386 芯
16、片110k 電阻110uf 電容35.1k 電位器147uf 電容21k 電位器112LM386 的特性的特性LM386 的外形和引腳的排列如上圖所示。引腳 2 為反相輸入端，3 為同相輸入端；引腳 5 為輸出端；引腳 6 和 4 分別為電源和地；引腳 1 和 8 為電壓增益設定端；使用時在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10F。 靜態(tài)功耗低,約為 4mA,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V。 外圍元件少。 電壓增益可調(diào),20-200。 低失真度。 LM386 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。為 使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)
17、置為 20。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在 6V 電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得 LM386 特別適用于電池供電的場合。13UA741 的特性的特性UA741 是高增益運算放大器，用于軍事，工業(yè)和商業(yè)應用.這類單片硅集成電路器件提供輸出短路保護和閉鎖自由運作。這些類型還具有廣泛的共同模式，差模信號范圍和低失調(diào)電壓調(diào)零能力與使用適當?shù)碾娢弧A741 芯片引腳：1 和 5 為偏置(調(diào)零端)，2 為正向輸入端，3 為反向輸入端，4 接地，6 為輸出，7 接電源 8 空腳
OTL音頻功率放大器模電課設報告
