分立元件音频功率放大器

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1、音频功放要求:1、功率：niOW（8Q负载）；2、效率：二 50% ;3、带竟:20HZ20KHZ ;4、输入方式:差分；5、电路卿：OCL ;、拟定方案以及模拟仿真1、方案原本为本组四人每人负责一功能块电路的设计与仿真，但因模拟电路理论知识掌 握不扎实以至设计时问题不断出现却无从下手解决。2、经四人商讨改为由网上选择电路图，后期修改参数以达到实验要求。3、实验电路如下所示:krTiR34 7KRI270RIIZ40R4 口 K2NK5SC2 二f-nI0H25SVTI V I；RO 24022MI4RIOVT$0 RINRI2 273H. I/TtVTRI53；KR2 22C4?KN3O55

2、I0HQ5Vs r N4I4VTI：197K图丨ZX-2024型的原理电路怪OCL率磁器康里分析:_、直流稳压电源1、直流稳压电源选用了电容滤波电路。2、变压器采用18V双电源供电。3、整流部分采用常用的整流二极管IN4007o4、在未接负载的情况下由于电容充电到土血18V ,由于市电电压范围为220V250V ,实际 测量为228V左右，所以实际整流稳压后的直流电压值为26.3V左右。5、当加上负载之后由于滤波电容开始出现周期性的充放电现象，以至于出现了不可避免的纹 波电压波形。二、差分放大电路1、R1 :保护输入端；2、R2 :防止电流偏移（电流偏移现象一般出现于三极管放大电路中，特别是深

3、度反馈电路中 很可能是自激振荡引起的,电路在零输入情况时产生了正弦交流信号.这一信号的频率如果和输 入信号接近，势必会与输入信号叠加，使波形发生变化.此时电路的直流静态工作点会发生偏 移）。3、R3 :提供差分输出信号、为VT3提供静态偏执；4、R4 :引入一个共模负反馈，降低了共模电压放大倍数，减小每个管子输出端的零漂，但 对差模电压放大倍数没有影响，因此提高了共模抑制比。5、R5、C2提供交流负反馈； 6、C1 :电容隔离直流，防止输入的直流信号一样进入被放大器。7、三极管VT1、VT2构成差分放大电路。三、甲乙类双电源互补对称电路1、VT3、VT4、VT5组成甲乙类双电源互补对称电路；2

4、、VT4、VT6组成NPN型复合管；VT5、VT7组成PNP型复合管；3、R6 :负反馈电阻：负反馈电阻越大反馈越小；4、R7、VD1 :静态时其上产生的压降为VT4、VT5提供一个适当偏置，使之处于微导通状 态。5、R8 :为VT5提供基极静态偏置。6、R9 :为VT4提供负反馈；7、R10:为VT5提供负反馈；8、R11 :为VT7集电极提供静态偏置电压；9、C3 :负反馈电容：这个电容能起到对放大电路的稳定作用。其主要目的是消除放大电路 的高频自激所引起的啸叫（在低频放大电路中，高频放大电路的自激人耳听不到）。此外， 在低频放大电路中还能起到改善音质的作用。加入负反馈电容后，其放大倍数会

5、有些降低。频率HZ1020501002005001000200050008000900010000120001500018000电圧V10.520232425252215.324211888.51625伏频特性图30 应 20/ f、莊 100 102050100200500100020005000 8000 9000 10000 12000 15000 18000频率HZ附录1 ：各类偏置电路1、射极PH电路如图1所示的电路是广泛采用的一种电流负反馈式偏置电路。(1) 电路组成Rb1、Rb2和Re组成放大电路的偏置电路，其中Rb1为上偏置电阻，提供基极偏流 IBQ ,Rb2为下偏置电阻，对流

6、经Rb1的电流起分流作用，Re为发射极电阻，起电流负反 馈作用，Ce为发射极交流旁路电容。2)稳定静态工作点原理当温度上升时，由于三极管参数（Icbo、B）的影响，使Icq增大，发射极电位VEQ=lEQRe 亦随之增大，又因为极基电位Vbq为固定值，必然导致加到发射结的正偏电压Vbeq减小， Ibq随之减小，促使Icq减小。这样就牵制了 Icq的增大，从而使Icq基本不随溫度变化，稳定 了静态工作点。这种自动调节过程为直流电流负反馈。Re越大，直流负反馈的作用就越强， Icq温度稳定性也就越好。2、集电极-基极电路下图为集电极基极偏置电路，它是利用电压负反馈作用来稳定静态工作点的，称为电压 负

7、反馈偏置电路。图2集电极-基极偏苴电路稳定静态工作点原理当温度上升时，由于三极管参数的影响，使Icq增大，集电极负载电阻Rc上的电压降随 之增大，导致Vceq减小，Ibq减小，促使Icq减小，这样就牵制了 Icq的增大，从而使Icq基 本不随温度变化，稳定了静态工作点。这种调节过程称为直流电压负反馈。集电极基极偏置 电路不适合Rc值很小的放大电路。3、温度电路溫度补偿偏置电路是利用热敏元件（如热敏电阻、半导体二极管等）的温度特性来补偿放 大器件的温度特性，以减小放大电路静态工作点的温度漂移，达到稳定静态工作点的目的。 包括热敏电阻补偿电路和二极管补偿电路等。上面两个电路均利用热敏电阻RT进行温

8、度补偿。RT具有负溫度系数,其阻值随着温度 的升高而减小。总结：射极偏置电路在较宽的温度变化范围内都能稳定静态工作点，而且更换B值不同的 三极管也具有稳定静态工作点的效果；集电极基极偏置电路能够克服三极管的Icbo和Vbe的 温度特性对Icq的影响，但不利于克服B变化对Icq的影响；采用热敏电阻补偿，需通过实验 来选配合适的RT值及特性，也可使静态工作点稳定；二极管补偿，可在一定程度上进一步 提高静态工作点的稳定性。附录2 :三种基本放大电路共射极电路共集电极电路共基极电路电路图电压增益Av(R； = Rc n Rl)V。与V,的相位关系反相最大电流增益A,输入电阻Rif 弘 2II 九+ (

9、1+0)儿4=（1 + 跡；7 +(1 + 0)R 乙同相Ri = Rb Tbe +(1 + 0)R；(R； = Rc I Rj同相特点及用途1、输出信号与输入信号相位相 反：2、电压、电流、功举放大倍数 都比较大，输入电阻和输出电 阻适中：3、主要用于多级放大器的中间 级。1、输出信号与输入信号相位相 同：2、电压放大倍数接近于1,而 小于1:3、输入电阻高，输出电阻低， 带负我能力强：4、主要用于输入级、输出级和 绽冲级。1. 输出信号与输入信号相位相 同：2、电压放大倍数与共射级放大电 路一样，但电流放大倍数小于1：3、输入电阻很低，输出电阻适 中；4. 主要用于商频和怛流源电路：输出电

10、阻一、基本共射极放大电路(1)共射极放大电路中，信号由基极输入，集电极输出；共射极放大电路的电压和电流 增益都大于1,输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有关。适用于低频情况 下作多级放大电路的中间级。如左图，其中BJT是核心元件，起放大作用。直流 电源Us通过电阻Rs给BJT的发射极提供正偏电压， 并产生基极直流电流L(常称为偏流，而提供偏流的 电路称为偏置电路)。直流电源Ucc通过电阻Rc, 并与U和忠配合，给集电极提供反偏电压，使 BJTT作于放大状态。电阻Rc的另一个作用是将集 电极电流的变化转化为电压的变化，再送到放大电 路的输出端。输入信号Vi=O时，放大电路的工作状态称

11、为静态或直流工作状态。此时，电路中的电压 电流都是直流量。静态时，BJT各电极间的直流电压分别用lb、lc、Vbe、Vce表示，这些电流电压的数值 可用BJT特性曲线上的一个确定点表示，该点习惯上称为静态工作点Q。在放大电路中设置 静态工作点是必不可少的。因为放大电路的作用是将微弱的输入信号进行不失真的放大，为 此，电路中的BJT必须始终工作在放大区域。当Rbi、Rd2的阻值大小选择适当，能满足IiIbq,使12=11时，可认为基极直流电位基 本上为一固定值，即VBQ=Rb2Vcc/(Rb计“2),与环境温度几乎无关。在此条件下，当温度升高 引起静态电流Icq(=Ieq)增加时，发射极直流电位

12、VEQ(=lEQRe)也增加。由于基极电位Vbq基 本不变，此外外加在发射结上的电压VBEq(=Vbq-Veq)将自动减少，使Ieq跟着减少，结果抑 制了 Icq的增加，使Icq基本维持不变，达到自动稳定静态工作点的目的。当溫度降低时，各 电量向相反方向变化，Q点也能稳定，这种利用Icq的变化，通过电阻Re取样反过来控制 Vbeq,使Ieq. Icq基本保持不变的变化的的自动调节作用称为负反馈。(2) 0点的估算在 h=lBQ 的条件下有 VBQ=Rb2*Vcc/(Bbl+Rb2)集电极电流 lcQ=lEQ=(VBQ-VBEQ)/Re=VBQ/Re 由此式可见，该电路中集电极静态电流ICQ只与

13、直流电压及电阻Re有关，因此p随温度变 化时，Icq基本不变。基极电流Ibq=Icq/R集电极-射极电压VcEQ=VcclcQ(Rc+Re)(3) 动态性能分析电路的小信号等效电路如所示，则可求的电压增益Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro.Vo=-pibRl(式中 Rl|Rl)Vi=lbrbe+(1+p)lbRe所以 Av=Vo/V i=-pRL7rbe+(1+p)Re式中负号表示该电路中输出电压与输入电压相位相反。由于输入电压？在8丁的基极，输出 电压V。由集电极取出，发射极虽未直接接共同端，但它既在输入回路中，所以此电路属于共 射极放大电路。接入电阻Re后，提高了静态工作点的稳定性，但增益也

14、下降了，Re越大，Av下降越多。为 了解决这个矛盾，通常在Re两端并联一只大容量的电容Ce (称为发射极旁路电容)，他对 定频率范围内的交流信号可视为短路，因此对交流信号而言，发射极和”地”直接相连，则 电压增益不会下降。当BJT的基极电位固定，并在发射极电路接一电阻Re ,便可提高输出电阻，以提高电路的恒流特性。 此时有Av=-PRr/rbe w=ibrbe+(1+B)Re,i 产 ib+iRb二Vi/h)e+(1+P)Re+vi/Rb 计 Vi/Rb2 所以 Ri=Rbl|Rb2|rbe+(1+P)Re在集极回路和集电极回路里，根据KVL可得lb(rbe+Rs)+(ib+ic)Re=O(R

15、s=Rs|Rb)Vr(ic*pib)rce(ib+ic)Re=O由刖式得 lb =-Reic/(rbe+Rs*+Re)则有 Ro=vt/it=vt/(ie+iRc)=Ro |Rc通常 Ro*Rc Ro=Rc-二. 共集电极放大电路共集组态放大电路没有电压放大作用，只有电流 放大作用,属于同相放大电路,是三种组态中输入电 阻最大、输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点 频率特性较好。常用于做电压放大电路的输入级、输 岀级和缓冲级。静态分析由图可知，由于电阻Re对静态工作点的自动调 节作用，该电路的Q点基本稳定。由直流通路可得lbq=(VcC*Vbeq)/Rb+(1+P)Re leq=lcq=pl

16、bqVceq=Vcc*leqR 动态分析根据电压增益Av、输入电阻Ri的定义，则有AvWo/w=(1+B)ibRibn)e+(l+BR)=(1+B)RMrbe+(1+B)Rr式中Ri=Re|RLo则共集电极放大电路的电压增益AvV,没有电压放大作用。输出电压vi 和输入电压vi相位相同。当由小信号模型可得输出电阻Ro=Re|(Rs*+rbe)/ ( 1+p)上式说明，射极电压跟随器的输出电阻Re与电阻(Rs-+rbe)/(1+p)两部分并联组成，这后 一部分是基极回路(Rs+rbe )折合到射极回路式的等效电阻。通常有Re(Rs+rbe)/(1+P)所以 Ro= ( Rs+rbe ) /(1+

17、p)由Ro的表达式可知，射极电压跟随器的输出电阻与信号源内阻Rs或前一级放大电路的 输出电阻有关。由于通常情况下信号源内阻Rs很小，且RsRs,rbe -般在几百欧至几千欧，而B值较大， 所以共集电极放大电路。为降低输出电阻。可选用B值较大的BJT。(1+p ) Rrrbe时，即输出电压vo与 输入电压W大小接近相等，因此共集电极放大电 路又称为射极电压跟随器。三. 共基极放大电路共基组态放大电路没有电流放大，只有电压VS放大作用，且具有电流跟随作用，输入电阻最小， 电压放大倍数、输出电阻与共射组态相当，属同 相放大电路。常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合。静态分析上图的直流通路与基极分压式射

18、极偏置电路的直流通路是一样的，因而Q点的求法是一 样的。2.动态分析(1)电压增益Vo=*PibRrVi=-ibrbe于是 Av=Vo/Vi=pR|7rbe 式中 Rr=Rc|Ri则只要电路参数选择适当，共基极放大电路也是具有电压放大作用，而且输出电压和输 入电压相位相同。(2)输入电阻Rli=ire-ie=ire(1+P)ib ire=Vj/Reib=-Vi/rbe所以R产Wi产RelMbe心+B）则共基极放大电路的输入电阻远小于共射极放大电路的输入电阻。（3）输出电阻Ro 由上图可得共基极放大电路的输出电阻为Ro=Rc由上式可得共基极放大电路的输出电阻与共射极放大电路的输出电阻相同，近似等于集 电极电阻。