OTL音频功率放大器--模电课设报告.doc

OTL音频功率放大器--模电课设报告

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课程设计说明书

课程设计名称： 模拟电路课程设计

课程设计题目： OTL音频功率放大器

学 院 名 称: 南昌航空大学信息工程学院

专业: 通信工程 班级：

学号: 姓名：

评分： 教师：

2013年 3 月 13日

模拟电路 课程设计任务书
2012－2013 学年第 2学期　第 1 周－ 3 周
题目
OTL音频功率放大器
内容及要求
一、设计要求
1。 设音频信号为vi=10mV， 频率f＝1KHz.2。额定输出功率Po≥2W; 3。负载阻抗RL=8Ω； 4。失真度γ≤3％

进度安排
第1周：查阅资料,到机房学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；
第2周：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；
第3周：检查设计结果、撰写课设报告。
学生姓名：
指导时间：周一、周三、周四下午
指导地点：E 楼 311室
任务下达
2013 年2月25日
任务完成
2013 年 3 月15日
考核方式
1.评阅 　 2。答辩 □ 3.实际操作 　4。其它□
指导教师

系（部）主任

摘 要

功率放大器的作用是给音响放大器的负载提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大,输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。如今功率放大器常见的是OTL和OCL电路。本文设计的是一个OTL音频放大器，该放大器采用LM386芯片，确保功率大于2W,并减少失真。

关键词：OTL功频放大电路，交越失真，输出功率

目录
第一章 设计任务 5
1。1课设题目 5
1.2设计内容与要求 5
第二章 电路设计原理 5
2.1电路原理 5
2.2设计思路 5
2.3 OTL功放各级的作用和电路结构特征 6
2.4 功放计算过程 7
第三章 安装与调试 8
3.1电路调整与测试 8
3。2通电观察 8
第四章 仿真结果与说明 9
第五章 结论 10
第六章 参考文献 10
附录 元器件清单 11
LM386的特性 11
UA741的特性 12

第一章 设计任务
1.1课设题目
OTL音频功率放大器
1.2设计内容与要求
1。设音频信号为vi=10mV, 频率f＝1KHz。
2.额定输出功率Po≥2W
3.负载阻抗RL=8Ω
4.失真度γ≤3%

第二章 电路设计原理
2。1电路原理
LM386是一种音频集成功放，LM386具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点。当一个10mv,10kHz的小信号输入到电路中时,先进过UA741的一级放大，再输入到二级电路中经LM386放大,得到想要的信号.当电源电压为12v时，在8欧姆电阻的负载情况下，可提供几百mw的功率，可达到设计要求。同时,电路中特定的电容和电阻够成了一个选频网络，筛选了不合格的信号，之后调节滑动变阻器，得到合适的信号并在示波器上显示出来。

2。2设计思路
功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率。当RL一定时希望输出功率尽可能的大，输出信号的非线性失真尽可能的小,且效率尽可能的高。
由于OTL电路采用的是直接耦合方式,为了保证电路的工作稳定，必须采取有效措施抑制零点漂移。为了获得足够大的输出功率驱动负载工作.故需要有足够大的电压放大倍数。因此性能良好的OTL功率放大器应由输入级，推动级和输出级等组成部分

2.3 OTL功放各级的作用和电路结构特征
1） 输入级：主要是抑制零点漂移，保证电路工作稳定同时对前级，音调控制级，传来的信号作低失真,低噪音放大。为此采用带恒流源由复合管组成的差分放大电路,切设置的静态偏置电流较小. 2) 推动级：推动级的作用是获得足够高地电压放大倍数以及输出级提供足够大的驱动电流.为此采用带集电极有源负载的共射放大电路，切静态偏置电流比输入入级大. 3) 输出级:输出级的主要作用是为负载提供足够大的输入信号功率.可采用由复合管构成的甲乙互补对称功放的准互补功放电路。

1）实验原理图：

2）实物图：

2.4 功放计算过程
欲使Po〉=2w , UoUom=Po*R（L）, R(L）=8 所 以 Uo〉=4v , 2。2Uom=Vcc 有
Vcc=12 Uom=4.24v 4。24>4 满足设计要求 Ui=10mv Au=Uom/Ui=4。24v/10mv=424 即Au〉=400 对LM386来说最大的放大倍数为200倍，无法满足400倍的设计要求,故需在LM386前面串一个ua741. Aumax =424 ua741放大的倍数为2倍左右, 取R1=1k, Au1=2, Au1=Rx/R1=2 Rx用5K的电位器 取C1=C5=10uf C2=0.1uf C3=0。05uf 521RCf C5>=250uf 综上所述，电路符合要求.

第三章 安装与调试
3。1电路调整与测试
根据理论，利用调试时间，在焊电路板之前,按照电路图在试验箱上连线做实验，成功后就进行了电路板的焊接。焊接后，进了实验室调试了多次，直流电源部分因为之前其完成测试，所以在课程设计的调试中对直流源的测试就相对少了用万用表测出电压分别为11.7V左右。对功能部分前几次调试，均不成功,输出的电压达不到设计要求，随后重新焊接了一块电路板，测试时测出741的U6Q=11。68V,而LM386的静态输出电压为5.89V，真实的最大不失真输出电压为3.76V. 实践证明，新安装的电路板往往难以达到预期的效果，这是因为我们在设计的时候不可能周全地考虑元件的误差、器件参数的分散性、寄生参数等各种各样的客观因素。此外，电路板的安装中仍存在有可能没有查出来的错误。通过电路板整体测试与调整，可发现和纠正设计方案中的不足，并查出电路安装中的错误然后采取措施加以改进和纠正，就可以使之达到预定的技术要求。在电路调整与测试的应注意的问题较多。
通电前的检查
电路安装完毕后，必须在不通电的情况下,对电路板进行认真细致的检查,以便纠正安装错误。
检查应特别注意:
（1） 元器件引脚之间有无短路。在检查电路引脚间的有无短路的时候出现了不少的问题。所以在用万用表测量的时候真的是处处短路，而有的地方就是处处断路，为了保证的电路的正确性，只有通过万用表一条条的线路检查是否导通，引脚间是否短路。所以本次设计实物的走线用导线和焊锡补了不少，同时为了避免短路很多地方用小刀刮了不少。
(2） 电源的正负、负极性有没有接反，正、负极之间有没有短路现象，电源线、地线是否接触良好。关于电源正、负极问题主要是在本次设计中的单电源供电的导线插在功放电路的插座上，在此应特别注意在测试极性的时候，应注意红、黑表笔不要弄反.红表笔接正极，黑表笔接负极.
（3) 二极管有电解电容极性有没有接反，三极管、集成器件引脚有没有接错，集成电路的型号及安插方向对不对，引脚连接处有无接触不良等.在安装的时候我们严格按照测量晶体管的步骤和要求进行,用万用表分别判断出二极管的阳、阴极，小功率三极管的类型、B极、C极、E极，大功率三极管的类型、B极、C极、E极；并作了相应的标注.
3.2通电观察

改变RP电阻值或调节函数信号发生器的频率计幅度,在器件允许承受范围,用示波器观察输出与输入波形,并对比.同时观察喇叭发出的声音是否产生异同。
第四章 仿真结果与说明
1)前置放大级信号输出：

芯片UA741的输出信号:幅度：200Mv；频率:5000Hz；实验是先从输入端输入10mv的正弦波，经过第一级放大电路，放大至200mv，充分利用了芯片的放大作用，得到了合适的信号。

2）负载端信号输出：

负载上的信号:幅度：7v；频率：10KHz；
经过UA741的放大，向第二级放大电路输出了合适的正弦信号，经过滤波、选频，负载端输出了7v的信号，达到了实验效果

第五章 结论
本设计还可以选择其它集成块来完成.例如,选用TDA2030来完成此实验。TDA2030和LM386一样是音频集成功放，同样可以实现同样的功能。
通过这次开放性实验，我学会了制作电路，熟练了电路焊接方法以及掌握调试方法与测试参数，同时还提高了我们的动手能力和测试技术能力。 在此次试验中遇到一些困难，比如有一些元器件不能买到，我只能用其他元件代替，或买的与要求的参数稍有偏差，致使好多参数达不到要求。 LM386的一号脚和八号脚之间即使不接电阻也很难达到200倍的放大要求,所以当要放大倍数大时，一般选择在LM386之前接个ua741一起来调节放大倍数。本实验时LM386的一号脚与八号脚之间接个电位器来调节电压放大倍数确保放大倍数的可调。 静态工作点得调试一定要合理，否则后面的是要内容就很难达到设计要求.一开始调试时静态工作点没达到要求所以后面的设计要求也就无法达到要求。后面调整电路后静态工作点达到要求后，后面的要求也就基本上就满足了关键点还是静态工作点. 电路的布局要合理。电路板中的线如果过长的话，容易产生自激振荡.所以布局一定要合理不让其产生子激振荡。

第六章 参考文献
[1］.童诗白， 华成英, 《模拟电子技术基础》， 北京： 高等教育出版社
［2]。毕满清， 《电子技术实验与课程设计》, 天津： 机械工业大学出版社
［3].谢自美， 《电子线路设计、试验、测试》第二版， 湖南：华中理工大学出版社
[4］. 李万臣, 《模拟电子技术基础与课程设计》， 哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社
［5]. 张友汉， 《电子线路设计应用手册》， 福建：福建科学技术出版社
［6］。 陈兆仁， 《电子技术基础实验研究与设计》， 北京：电子工业出版社
［7]. 康华光, 《电子技术基础.模拟部分(第五版）》， 北京: 高等教育出版社

附录 元器件清单
元件清单：
器件
数量（个）
器件
数量（个）
函数信号发生器
1
100nf电容
3
直流稳压电源
1
5.1kΩ 电阻
1
UA741芯片
1
10kΩ 电阻
1
LM386芯片
1
10kΩ 电阻
1
10uf电容
3
5。1kΩ 电位器
1
47uf电容
2
1kΩ 电位器
1

LM386的特性

LM386的外形和引脚的排列如上图所示。引脚2为反相输入端,3为同相输入端；引脚5为输出端;引脚6和4分别为电源和地;引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10µF. 静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电。 工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。 外围元件少. 电压增益可调,20-200。 低失真度。 LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品.为 使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值，直至 200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

UA741的特性
UA741是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。这些类型还具有广泛的共同模式,差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。

uA741芯片引脚：1和5为偏置（调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源 8空脚

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