音频功率放大电路设计(A)
一、设计并制作一音频功率放大电路，具体要求如下： （１） 功率放大电路能够提供10倍的电压增益；
（２） 功率放大电路的下限频率小于100Hz(20分)，上限频率大于10KHz; （３） 在负载电阻为８? 的情况下，输出功率≥700mw； （４） 功率放大电路效率大于50%； （５） 输出信号无明显失真。 （６） 输入电阻：600?
说明：功率器件不能选用集成音频功率放大电路。
参考元器件：TL082，3DG6/3DG21,3AX83/3BX83,1N4148/1N4001/2CP10，3DD15中功率管或2N3055大功率管等
主要测试设备：直流电源，信号源，示波器和８? 负载 二、整体方案选择
音频功率放大电路系统方框图如图1.1.1所示，主要由前置放大电器和功率输出放大器组成。
u i前置放大器功率输出级u o
要求功率放大电路能够提供10倍的电压增益，这样的增益要求很容易实现，通常功率输出级的增益为20 dB左右。前置放大级采用前置低频放大器集成电路，我们选用A类运算放大器作为前置运算放大器，它具有噪音低、功耗小、一致性好的优点。
设计要求放大器的带宽≥100Hz～10KHz，为了满足100Hz的低频响应，要求各级的输入耦合电容和输出耦合电容必须足够大，特别是耦合到负载RL=8?的电容CL，根据
1/wCL<
图1.1.1
RL=1/（2??100?8）=198.95?F。为了满足
耦合要求，
CL应大于1/wRL值的50倍，即CL=9947.5?F。实际中无法选用如此大的电
容，所以功放输出级只能采用无输出耦合电容CL的OCL电路形式。OCL电路形式需要采用对称双电源供电。
在负载电阻为８? 的情况下，输出功率≥700mw。由
pom?u2Roml可得
uom=
2RLpom≈3.5V，所以VP?P≥7V就可以了。
功率放大电路效率大于50%和输出信号无明显失真两个指标事相互关联的，若要求非线性失真小，则末级功放就必须工作在甲乙类，这时效率就回降低，因此必须两者兼顾。 三、单元电路设计
1、前置放大电路
前置放大电路一般采用宽频带、低漂的运算放大器。可选用的集成运算放大器很多，，我们这里选用TL082。为了提高输入阻抗和抑制共模抑制性能，减少输出噪声，采用集成运算放大器构成前置放大电路时，必须采用同相放大电路结构，电路如图1.1.2所示
图1.1.2
要求输入电阻为600?，则Ri=R12=600?。 反馈电阻取R14=30k?，反向端电阻R13=10k? 前置放大电路的电压增益AV1=1+R3R2=4，输入
ui的VP?P=1V，uim=0.5V,
uom1=0.5?4=2V≤
VCC，前置级的输出电压小于最大不失真输出电压。 22、功率放大电路的设计
功率放大电路主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。这里采用双电源供电的OCL互补对称功放电路。采用OPA2228和大功率晶体管对管TIP121、TIP126组成，如图1.1.3所示。其中OPA2228担任电压驱动激励级，大功率晶体管对管TIP121、TIP126担任OCL功率放大。
图1.1.3
该OCL功率放大电路中 （1）、功率放大电路增益
Av2=1+RP1,R1=20k?，取RP1=40 k?,则Av2=3，
R1又因为AV1=4，整个电路的增益
Av=4?3=12>10。
（2）、要求输出在负载电阻为８? 的情况下，输出功率≥700mw。由
pom?u2Roml可得uom=
2RLpom≈3.5V，所以VP?P≥7V就可以了，这里取
VP?P=9V,
oml则此时输出功率的计算：R=8?,p?u2RLom52==1.56w﹥700mw; 2?8电源的输入功率为：Pim=VCC?Ic，其中VCC是电源电压，这里为9V，Ic是直流电源提供的平均电流，可以由供电回路中串入一只电流表读出，也可以由直流电源发生器直接读出。这样就可以计算出效率
?=
pompi。
（3）、电阻R6～R11的估算。电阻R7和R9用来减少复合管穿透电流，大小会影响VT1和VT2的稳定性，太大会影响输出功率，一般R7=R9=（5～10）Ri3，
Ri3为VT3输入端的等效电阻。大小约为Ri3=rbe3+（1+?3）R10,大功率管rbe≈10.2，?≈20，输出功率管VT3、VT4的e级电阻R10、R11起到电流负反馈的作用，使电路稳定，减少非线性失真，一般取R10=R11=（0.05～0.1）Rc。R6、R8的作用是使VT1、VT2平衡，即使VT1、VT2输入阻抗相等，一般取R6=R8=R7//Ri3
综上关系，R6～R11的阻值如下： R7=R9=240?，R6=R8=22?，R10=R11=1? 四、完整电路图
五、电路的调试
（一）调试所用的仪器
函数信号发生器、直流电源、示波器、万用表 （二）调试内容 1、静态调试
①输入对地短接，观察输出有无振荡，若有振荡则采取措施消除振荡。 ②图1.1.3的静态调试。静态调试时调整参数，使VT1、VT2、VT3、VT4组成的NPN复合管和PNP复合管的特性尺量一致，即c1≈Ic2，此时uo=0。从减少交越失真考虑，Ic1Ic2大些为好，但静态电流大，使效率所以要选择合适的电流。
2、动态调试
动态调试采用先分级调试再整机调试的方法。 ① 分级调试
在输入正弦波信号峰峰值Vpp=１V，频率为1k Hz的情况下，对前置放大级进行调试，看输出是否达到设计的指标；
在同样的输入信号下对功率放大级进行动态调，测量输出波形，看电路是否能正常工作。
②整机调试
在分级调试都正常的情况下进行整机测试，首先在Vpp=１V，频率为1k Hz的输入情况下对输出进行测量，看输出波形幅值是否达到要求的增益。改变频率为100Hz以下和10kHz以上，看输出波形幅值是否仍然符合要求。测量回路电流Ic，计算电源输入功率Pim。根据输出波形的幅值计算输出功率pom，并求出效率，看是否符合要求。
（三）调试中出现的问题、原因及解决方法 电路故障的排除通常有以下方法：
信号寻迹法 寻找电路故障时，一般可以按信号的流程逐级进行。从电路的输入端加入适当的信号。用示波器或电压表等仪器逐级检查信号在电路内务部分传输的情况，根据电路的工作原理分析电路的功能是否正常，如果有问题，应及
I?相应下降，