电子技术课程设计报告
—— 高保真音频功率放大器的仿真设计
一、
用途
供家庭音乐中心装置中作主放大器用
二、 主要技术指标及要求
1、 正弦波不失真功率：大于5W，在频率1KHZ、负载电阻8Ω、示波器观察不
出明显失真的条件下考核，相当于输出电压有效值6.325V。
2、 电源消耗功率：不大于10W，在上述输出功率条件下考核。 3、 输入信号幅度：当输出功率为5W时，要求输入电压的有效值在200mV到
400mV之间。在频率1KHZ，负载电阻8Ω条件下考核，相当于电压放大倍数30倍到15倍之间。
4、 输入电阻：大于10KΩ，在频率1KHZ的条件下考核。 5、 频率响应：50HZ到1KHZ。在功率5W，负载电阻8Ω的条件下考核，并要求
在频率响应范围内的所有频率点上，放大器都输出5W的功率而观察不到明显的失真。
6、 温度稳定性：维持5W输出半小时，电源消耗功率应保持在10W以内。 7、 放大器应该稳定可靠地工作，在测试时或当输入线、输出线、电源线移动
时放大器不产生寄生振荡。
三、 元器件选择范围
1、 二极管
2CP12以及以下各种三极管或稳压管改作二极管用。
2、 稳压管
2CW1、2CW5、2CW11、2DW7
3、 三极管
9013,3DX201（β>80）,3DG8(β>50), 3DG130(β>80),3CG23(500Mv,β≈50)，3AD30(β>50)，2Z730C(fβ>5KHZ,β>50), 3DD15(β>60)，D73-50(β>50).
4、 场效应管
3DJ6F
5、 运算放大器
μA741
6、 电介电容器
2200μf/25V，470μf/16V，100μf/25V， 100μf/15V，10μf/15V。
7、 金属膜电容器
0.47μf，0.1μf，0.047μf，0.01μf
8、 云母电容器
470Pf，200Pf，100Pf
8、 瓷解电容器
4700pf，2200pf，1000pf
9、 电位器
470Ω，4.7KΩ，10KΩ，47KΩ，100KΩ，470KΩ。
10、 绕线电阻
0.5Ω/3W，1Ω/3W，8Ω/10W
11、 碳膜电阻
1/8W及1/4W，从10Ω到2MΩ的各档E6系列标称值。
四、 计算过程
1、 选择电路形式。
OTC功率放大器通常是由功率输出级、推动级和输入级三部分组成。功率输出级有互补对称电路和复合管准对称电路之分，前者电路简单易行，但由于大功率管β不大，，故推动极要求有一定的功率，复合管准互补电路优点是大功率管可用同一型号，复核后β较大，推动级只要小功率管就可以了，但复合管饱和压降增大故电源电压要相对高一些，晶体管数目要多一些。推动级通常是甲类放大，其工作电流应该大于功率管基极推动电流，故有一定功率要求。由于推动级电压幅度与输出级相同，通常采用自举电路来达到，一般推动级都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。输入级与推动级之间有阻容耦合和直接耦合多种形式。本例采用较简单的互补对称OTL电路。电路中二极管D是为消除交越失真而设。R111Ω电阻是稳定功率管静态电流用的。推动级的偏置由功放级引入电压并联负反馈形式进行，起稳定工作点的作用。整体交流电压串联负反馈改善放大器各项指标。
2、 电源电压的确定。
当负载电阻一定时，电源电压的大小直接与输出功率有关。Vcc≈ .其中n为考虑各晶体管饱和压降及R11引起的损失而引入的电源电压利用
系数，通常n等于0.8左右，本题中 Vcc≈ .=22V。
功率级的设计
功放管的要求：ICM=VCC/2RL=1.375A. VCEM=1/2VCC=11V. PCM=0.2P0=1W.
查3DD15（50W、50V、5A、β50），2Z730C(50W、100V、15A、β50)。完全能满足要求而有余，故选用之。
功率管需推动电流：Ib3M=ICM/β=1.375A/50=27.5mA。 耦合电容C6：
C6≈（3~5）/2πfLRL≈2000μf，取2200μf/25V.
稳定电阻R11：过大则损失功率太大，过小温度稳定性不良，通常取0.5~1Ω，现
取1Ω2W。 4、 推动级设计：
IC2>Ib3m=27.5mA 取IC2=30mA VCC2M=VCC=22V.
IR8M=Vb2M/R8=0.01V/470Ω=0.02mA。 R7+RW上反馈电流的峰值IR7M.
3、
IR7M=
=
=1.7mA
5、
总推动信号交流峰值为：
IM=Ib2M+IR8M+IR7M=0.5+0.02+1.7=2.22mA 输入级设计
由于推动级需要2.22mA的交流推动信号，故输入级静态电流应大于2.22mA，取IC1=3mA。推动级所需电压只0.2V，故输入级电压的配置可较随便。取R3、R4、R6为2KΩ、2KΩ、1KΩ.故各降落6V、6V、3V,VCC=22V-6V-6V-3V=7V. ，
VCC=VCC-6V=16V,取T1为3DG6(100mV、20V、20mA、β=100). Ib1=IC1/β=0.03mA。3
取IR2=4Ib1=0.12mA，则 R2= R1=
≈55.8K 取R2=47Ω（标称值）
≈60.8K 取R1=47Ω（标称值）
6、
耦合电容凭经验选取
C1=C4=C5=C7=100μf，C2=C3=10μf. 负反馈设计
取R5=10Ω，不要太大以免降低总开环倍数。 γbe1=200+（1+β1）×26/Ie1=200+866=1066Ω。 Aγ1=-β1(R3//R8//γ
be2
// ) /(γ
be1
+（1+β1）R5)≈-0.74.
总开环倍数为：
Aγ=Aγ1Aγ2Aγ3，4=（-0.74）×（-787）×1=582倍。 根据题意要求:Avf=VO/Vi=9V/300mV=30倍。
故1+AvFv=582/30=19.4>10.所以是深度负反馈。 Avf=1/Fv=（R11-R5）/R5=30
故R12=290Ω，取R12=100Ω（电阻）+470Ω（电位器），以便于调试。
7、 电路指标运算
（1） 不失真功率P0
设T3T4的VCER等大约要损失电源电压2V，则实际输出幅度VOM=VCC/2-2=9V.
22
∴P0=VOm/2RL=9/(2×8)=5.1W>5W
(2) 电源消耗功率PE
PE=VCCVOM/（πRL）=9W<20W
(3) 灵敏度（可不计算闭环增益Avf） Avf(Rf+R5)/2=（290+10）/2=30. Avf=VO/Vi= /Vi
∴Vi= /Avf= /30=213Mv,
满足要求，若不满足可调Rf。
（4） 输入电阻Ri
Ri=R1//R2//{ [γbe1+（1+β1）Rs](1+AVFV)} =47//47//(2.076×19.4)=14.8KΩ>10KΩ 符合指标要求。