文档介绍：OCL高保真功率放大器
电路设计
班级:08电子、姓名:樂音王
2011-3-02
摘要:OCL功率放大器即为无输出电容功率放大器。采用两组电源供电,使用了正负电源,在电压不太高的情况下,也能获得比较大的输出功率,省去了输出端的耦合电容。使放大器低频特性得到扩展。OCL功放电路也是定压式输出电路,其电路由于性能比较好,所以广泛地应用在高保真扩音设备中。
关键字:电源电路、功率放大器、乙类功放电路,OCL功放
引言
功率放大电路是一种能量转换电路, 要求在失真许可的范围内, 高效地为负载提供尽可能大的功率, 功放管的工作电流、电压的变化范围很大, 那么三极管
常常是工作在大信号状态下或接近极限运用状态, 有甲类、乙类、甲乙类等各种工作方式。为了提高效率,将放大电路做成推挽式电路, 功放管的工作状态设置
为乙类, 以减小交越失真。常见的音频功放电路在连接形式上主要有双电源互补推挽功率放大器OCL (无输出电容)、单电源互补推挽功率放大器O TL (无输出变压器)、平衡(桥式) 无变压器功率放大器BTL等。由于功放管承受大电流、高电压, 因此功放管的保护问题和散热问题必须重视。功率放大器可以由分立元件组成, 也可由集成电路实现。本课题主要设计一个OCL功率放大器,来满足设计要求。
设计任务
设计一个OCL功率放大器,要求如下:
1)最大不失真输出功率PLM>5W(RL=8)。
2)输入为标准音频线路输入 RO=600Ω,1mW()
3)放大器的效率优于50%。
4)放大器的频响特性:1Hz——100 KHz。
5)设计并制作一个双路(±12V)线性直流稳压电源(可选用78XX和79xx系列三端稳压模块)。
三、设计思路
电路原理方面, 该电路包括差动输入放大电路、共射放大电路、偏置电路、交越失真消除电路、准互补功率放大电路、负反馈电路、扬声器补偿电路等。其电路原理总图如下所示,但电源采用自己设置的直流稳压电源正负12V。
四、系统设计
1 、输入端仿真图
根据要求,因为Ri = 600Ω,则选择R1为600Ω
Vo=6-R2/R1*Vi=6-
在正输入端加入6V电压,为了抬高静态工作电压,使后面的三极管正常工作,也有利于减小交越失真。
在输入端加入100uf的电容,起到隔直通交的作用。
2、差分放大器
原理:由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时,输出为零,从而克服零点漂移。差分放大器将两个输入端电压的差以一固定增益放大。很多系统在差分放大器的一个输入端加输入信号,另一个输入端加反馈信号,从而实现负反馈调节作用。
其原理图与仿真图如下所示:
该放大电路由于采用两个特性相同的放大电路组成对称电路, 并且发射极上有共用R2电阻共同作用,达到抑制零漂的效果, 一方面, 共用发射极电阻, 使两放大电路由于零漂产生的参数变化同时进行, 零漂被抵消。另一方面, 共用电阻R2也作为负反馈电阻, 通过电流负反馈作用, 进一步减少工作点的漂移。
3、双电源OCL乙类功率放大器
1)甲类、乙类功率放大器比较
甲类放大器的特点是工作点选在输出特性曲线线性区的中间位置,信号电流在整个周期内都流通,失真小但效率低,输出功率也小。乙类放大器工作点选在基极电流等于零的那条输出特性曲线上,信号电流只在半周期内流通,效率高,输出功率大,符合我们这次课题的要求,因此我们选择乙类功率放大器。而鉴于乙类功率放大器很容易出现交越失真,我们采用准乙类功率放大器,即比乙类功放稍微抬高点静态工作点,这样即可消除交越失真现象。
2)乙类推挽功率放大器
利用两只型号相同、主要参数相同的晶体管,采用变压器耦合组成工作在乙类状态的推挽功率放大器,可以获得高效率、低失真的功率放大。电路工作的主要特点是两管交替工作,并将每管工作时所得半周期输出波形进行合成,完成不失真的放大。
乙类(B类)功率放大器——工作点零偏置,只有在信号0~丌(正半周)范围内,功率器件于线性放大区内导通工作,导通角等于零,如图所示。单管乙类功率放大器仅有半周信号输出,失真大。设计上如果使用两个功率器件,分别于信号的正、负半周轮流工作,就能不失真地进行功率放大,这种工作方式被形象地叫做“推挽”。乙类推挽功率放大器具有失真小、效率高的特点,是一种常用的功率放大器电路。
原理图如下所示:
两管T2、T3两管分别在Uin的两个半周期内导通,一管导通,一管截止,相互配合,交替工作。输出端Uo分别接在两管集电极,当两管交替输出的集电极电流通过时正负半周合成为完整的波形。
需要指出,电路工作在乙类状态时,两管基极都未设偏置。由于晶体管输入特性曲线上存在一段“