实验报告
实验二十 互补对称功率放大电路
一、实验仪器及材料
l.信号发生器
2.示波器
二、实验电路
三、实验内容及结果分析
1、VCC=12v，VM=6V时测量静态工作点，然后输入频率为5KHz的正弦波，调节输入幅值使输出波形最大且不失真。（以下输入输出值均为有效值）
2、VCC=9V，VM=4.5V时测量静态工作点，然后输入频率为5KHz的正弦波，调节输入幅值使输出波形最大且不失真。（以下输入输出值均为有效值）
3、VCC=6V，VM=3V时测量静态工作点，然后输入频率为5KHz的正弦波，调节输入幅值使输出波形最大且不失真。（以下输入输出值均为有效值）
四、实验小结
功率放大电路特点：在电源电压确定的情况下，以输出尽可能大的不失真的信号功率和具有尽可能高的转换效率为组成原则，功放管常工作在尽限应用状态。
第二篇：对讲机放大电路设计实验报告
对讲机放大电路设计实验报告
前言
在本学期第十七周的时候，我们进行了为期一周的模电课程设计。我们总共有三个课题，分别是：对讲机放大电路设计，直流稳压电源和充电电路，函数信号发生器；我们小组选择了第一个课题。进行了元件挑选，元件排布，元件焊接，电路板调试和最终检测。从中我们学习到了许多，也理解了许多，对于自己的专业有了更加一步的了解。以下是我们组的实习报告。
目标电路图
一 设计任务及其指标
1．前置放大级技术指标：
电压放大倍数：Av=100；最大输出电压：Vo=1V；
频 率 响 应 ：30Hz~30KHz；
输入电阻 ：Ri > 15KΩ；
失真度 ：γ < 10%；
负载电阻 ：RL=2KΩ；
电源电压 ：Vcc=12V；
2．功率放大器（输出级）技术指标
最大输出功率： Pom ≥ 0.25W；
负载电阻 ：RL = 8 Ω；
失真度： γ ≤ 5%
效率 ：η ≥ 50%
输入阻抗 ：R i ≥ 100 KΩ
二 设计内容和原理
本次试验的主要内容是对讲机放大电路的设计，使其对微弱的信号进行放大的功能，而关于三极管的放大功能和功率放大时本次试验的主要核心内容。其要求设计出来的电路满足以上的技术指标。
1）工作原理
放大器由于具有对微弱信号进行放大的功能，所以得到了广泛的应用，但因单级放大器的增益不高，实用的放大器一般均由多级放大器构成。
对讲机放大器的电路组成方框图如图：
如图，放大器是核心部分。它的作用是把话筒送来的微弱信号放大到足以使扬声器发出声音。Y1、Y2为扬声器，K为双刀双掷开关。利用开关的切换作用，可以改变Y1、Y2与防大曲连接的位置，使Y1、Y2交替作为话筒和扬声器使用。图中，K处在图中所示的位置，Y2通过K接到放大器的输入端成为话筒，Y1则接到输出端为扬声器。此时有人对着Y2讲话时，Y2把声音信号转换成电信号加到放大器的输入端，经放大器的放大后可带动扬声器Y1发出声音，从而可在Y1处听到Y2处的讲话。当K拨到另一位置上时。则可以在Y1处讲话，Y2处收听。通过K的开关控制，能够实现双向有线通话，称为对讲机。
对讲机放大器的电路组成方框图1－2电路由输入级，中间级，输出级构成。前置级由两级放大器组成，放大器第一级输入端与传感器相连，故也称为输入级。放大器的第二级把输入级的输出的电压信号进行放大再传给输出级，这一级也成为中间级。由OTL功率放大器组成，把前置级的电压信号进行功率带动扬声器。
三 设计步骤和方法
本次试验的核心就是三极管的放大电路，所以首先应该设计一个符合技术指标的放大电路，其主要就是前置部分和功率放大部分。前置部分由三大三极管组成，第一个三极管的防止温度漂移，所以要选择好合适的R1和R2的阻值，使得T1管的基极电流远远小于流过R1和R2的电流。第二个三极管的主要功能就是放大电压，所以必须调整好静态工作点，使其正好在负载线的中点左右，第三个三极管的作用主要是放大和极点耦合，并输出放大电压。而功率放大的那两个三极管主要是进行功率放大
1).确定放大电路的级数
根据总电压放大倍数，确定放大电路的级数，为使放大电路的性能稳定，引入一定深度的负反馈，所以，放大倍数应留有一定余量。
2).确定晶体管的组态
根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定晶体管的组态（共射、共基、共集）及静态偏置电路。
3).选用适当的耦合方式
根据三种耦合方式（阻容耦合、变压器耦合、直接耦合）的不同特点，选用适当的耦合方式。
本电路级间耦合采取阻容耦合方式。
前置放大原理图如图所示：
2、 确定功率放大器的电路方法；
功率放大器的电路形式很多，有双电源的OCL互补对称功放电路、单电源供电的OTL功放电路、BTL桥式推挽功放电路和变压器耦合功放电路等。这些电路各有特点，可根据要求和具备的试验条件综合考虑，作出选择。
本方案的输出功率较小，可采用单电源供电的OTL功放电路，OTL功率放大器由推动级、输出级组成。推动级采用普通的共射级发大电路，输出级由互补推动输出，工作在甲乙类状态下，得到较大的输出功率。
图1-4是一个OTL功放电路，T4是前置放大级，只要适当调节R（p），就可以使I（rh）、U(b5)和U（b6）达到所需数值，给T5、T6提供一个合适的偏置，从而使A点电位U（a）=U（c）=Vcc/2。
当U（i）=U（im）sinkt时，在信号的负半周，经T4放大反向后加到T5、T6基极，使T6截止、T5导通，这时有电流通过R（l），同时电容C5被充电，形成输出电压Uo的正半周波形。在信号的正半周，经T4放大反相后家道T5、T6基极，使T6截止，T5导通。则已充电的电容C5起着电源的作用，并通过RL，和T5放电，形成输出电压Uo的负半轴波形。当U（i）周而复始变化时，T5，T6交替工作，负载RL上就可以得到完整的我正弦波。
为使输出电压达到最大峰值Ucc/2，采用自举电路的OTL功放电路. 当Ui=0时，UA=Vcc/2，Ub=Vcc-iR11R2，电容C3两端Uc3=Ub-Ua=Vcc/2-iR11R2。当R11C4乘积足够大时，则可以认为Uc4基本为常数，不随Ui二变化。这样，当Ui为负半周是；T5导通，UA向Vcc/2向更正的方向变化。由于B点点位Ub=Uc4+Ua，B点电位也将自动随着A点电位升高。因而，即使输出电压Uo幅度升的很高也有足够的电流流过T5基极，使T5充分导电。这种工作方式称“自举”，意思是电路本身Ub提高了。
3、计算元件参数
电路方案确定以后，要根据给定的技术要求进行元件参数的选择，在确定元件参数时，可以先从后级开始，根据负载条件确定后级的偏置电路，然后再计算前级的偏置电路，进一步由放大电路的频率特性确定耦合电容和旁路电容的电量，最后由电压放大倍数确定负反馈网络的参数。
1） 确定电源电压：
为保证输出电压幅度达到指标要求，电源电压Vcc应满足如下要求：
Vcc 〉2Vom+VE+VCES
Vom为最大输出幅度，Vom=1.4V，VE一般去1~3V，VCES一般取1V。
2） 前置放大级参数确定
1)确定T2级的参数
a．确定T2级发射极、集电极电阻参数及静态工作点：
因为T2管级是放大电路的输出级，输出电压比较大，为使负载得到最大的输出幅度，静态工作点应设在负载线的中点，如图所示，满足条件：
Vcc-VCEQ2=ICQ2 R8+VE2
VCEQ2= ICQ2
VCEQ2 > Vom+VCES
R9=
指标中，Rl=2K，取Ve2=3V，Vces=1V，确定R8=3.5K，R9=1.5k，取标称值，R8=3.3k，R9=1.5k，取静态值Icq=2mA，Vces2=2.4V。
b．晶体管的三极管参数；
晶体管的选取主要是依靠晶体管的三个极限参数，BVceq> 三极管，c e间最大电压Vce max，Icm>三极管工作时的最大电流Icmax；Pcm>三极管工作时的最大功率Pmax。
由图可知，Ic2的最大值为Ic2max=2Icq2
Vce最大值为Vce2max=Vcc
根据甲类电路的特点，T2的最大功耗为：Pcmax>Vceq2*Icq2
因此T2的参数应满足：
BVCEO > 12V
ICM>2ICQ2 = 4mA
PCM > VCEQ2 · ICQ2 = 4.8mW
选用3DG系列小功率三极管，β2=80。
c.确定T2级基级电阻参数
在工作点稳定的情况下，基级电压Vb2越稳定，则电路的稳定性越好，因此，在设计电路的时候应尽量使流过基级电阻的电流大些，以满足Ir>Ibd 条件，保证Vb2不受Ib变化的影响，但是Ir并不是越大越好，因为Ir大,则R6，R7的值必然要小，这将产生两个问题，第一增加电源的小号，第二是第二级的输入电阻降低，而第二级的输入电阻是第一级的负载，所以Ir太大时候，将是第一级，的放大倍率降低，为了使VB2稳定同时第二级的输入电阻有不小，一般计算时候，按下式选取IR的值
IR=（5 ~ 10）IBQ 硅管
IR=（10 ~ 15）IBQ 锗管
本电路选用硅管，取 IR= 5 IBQ
取标称值，R7=30KΩ，R9=68KΩ。
2）确定T1级的参数
a.T1级发射极、集电极电阻及静态工作点：
因为T1级是放大器的输入级，其输入信号比较小，放大后的输出电压也不大，所以对于第一级失真度和输出幅度的要求比较容易实现，主要考虑如何减小噪声，三极管的噪声大小与工作点的选取有很大关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，但对提高放大倍数不利，所以静态电流不能太小。在工程计算中，一般对小信号的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取： I CQ1 = 0.1~1 mA 硅管 I CQ1 = 0.1~2 mA 锗管
如果输入信号较大或输出幅度较大时不能用此方法，而应该具体计算，计算方法与计算第二级方法相同，VE1 = 3V ，VCEQ1 = 3V； ICQ1 = 0.5 mA
b．确定T1级三极管参数
T2的参数应满足：BVceo>12V,
R2=
R=
取R1 = 130K，R2 = 56K
3）耦合电容和旁路电容的选取
下限频率 fL决定耦合电容及旁路电容，电容的容量越大则放大器的低频响应越好。工程计算中，常凭经验选取。
耦合电容 ： 2 ～ 10 μF
发射极旁路电容： 150 ～ 200 μF
4）反馈网络的计算
Rf = 100R4-R4=5.5K
取Rf = 5.6K，Cf=10μF
3. 功放级参数确定
1）确定电源电压：
所以最大输出电压应根据Pom来计算，为：
Vom=ηVcc/2
即：Vcc=2
其中η称为电源利用效率，一般取：η=0.6 ~ 0.8
12V的电源可满足放大电路和OTL功率放大电路的要求。
2）确定输出级功放管参数：
选择合适的功率管，并使两管β5=β6，参数尽量对称，大功率管还应考虑其工作环境的温度以及散热片问题，为了满足电路性能要求，并便于设计计算，本课题功率管选择硅管，其极限参数应满足：
BVceo > VCEmax，Icm > ICmax；Pcm > PC max。BVCEO > VCEmax = 2 · Vcc/2=12Icm > Icmax = PCM > PC max = 0.2Pom=0.2 ·0.25W=50mW。
因此选用一般大功率管三极管可以满足要求。
3）计算推动级电路：
确定T4的工作电流：为保证信号不是真，T4工作在甲类放大状态，静态工作点应设在负载的中点要求：
ICQ4 ≥ 3 I B6 max一般取ICQ4= 2 ~ 10 mA，此设计中取ICQ4 = 10 mA。
静态时，OTL电路的A点电位VA= VCC/2 = 6V，所以，VCES4=2 ~ 3V。
VC4=6 - VBE6 = 5.5V
VC4= VCES4 + ICQ4 R15
确定R15=250Ω 。
VB4=VE4+ VBE4 = ICQ4 R15+ VBE4=3.1V
R14 =
RP =
4)确定输出级静态工作点及电阻参数：静态时，OTL电路的A点电位为VA= VCC/2 = 6V，则VBQ5=6.5V , VBQ6=5.5V。则：
确定电阻为标称值R11为120Ω，R12为430Ω。
四 安装和调试
安装时需要先对给定的电阻和一些元件进行检查，确保无误。依据所画的原理图进行线路连接，主要是三极管的极性要考虑，以及电容的正负极不要弄反在确保电路不发生故障的前提下，可以对电路板进行美化。
1．仿真调试步骤：
1）使用仿真软件画出电路原理图，标出节点。
2）电路直流分析，判断放大电路及功放级的电路状态。
2．实际电路调试
在仿真的基础上，焊好电路并检查无误后，即可进行调试。如果设计正确，前置放大级一般不必调整就可以正常工作。
3 OTL输出级的简单调整办法：
㈠调解RP使A点电位为0.5Vcc㈡调解R13使Icq4、5=（5~6）mA其中㈠㈡要反复调解，知道达到要求为止。
五 电路的指标结果
输入信号：9.7MV 电压放大倍数：Av=78 频率响应：30Hz---29KHz
输入电阻：32.3K 失真度: 0% 电源电压:Vcc=12V
六 所使用的仪器,设备和元件
1）计算机及电路仿真软件
2）信号发生器
3）示波器
4）稳压电源
5）晶体管毫伏表
6）万用表
7）钳子、导线、电烙铁、镊子
七 心得体会
在这次的课程设计中，电压增益由设计的好的两个电阻5.6k欧姆和56欧姆的比值分布电压，其中通过串入电阻，并联电阻可以改变电压增益，在电压增益的改变中，遇到了一些问题。首先，在实验的过程中，我们对于实验仪器的使用还是不够娴熟，导致影响实验结果。第二，板子本身原件的焊接问题，由于我们自身的技术缺陷，很容易照成中虚焊，以及焊接过程中导致的一些短路。而且对于电路进行理论分析的时候，我们并不能对于每个电气原件准确的理解其作用。所以，通过本次课程设计，我也认识了自己在知识和能力方面的一些不足，让自己在往后的学习和生活中可以针对自己的这些缺点着重练习，争取将自己锻炼的更加完美。努力提高自身的动手能力和理论知识水平，为未来做好更充分的准备。