信号发生器实验报告
所以ID>>IB3=IC3/β3
一般取ID≥3毫安
估算取ID=4.5毫安
又有R4,R3满足如下关系:
R4=[Ec-(VD1+VD2)]/ID
R3=(VD1+VD2-VBE3)/IC3
所以R3=430Ω,R4=1.0kΩ
3)Q1 Q2 Q3管的选择
为使差分电路稳定可靠的工作,要求Q1 Q2满足
|V(BR)CEO|>1.2EC
OCL功放是在OTL功放的基础上发展起来的,它比OTL功放的频带更宽,保真度更高。OCL功放是一种直接耦合的多级放大器,它运用了许多电子器件,包含了多种基本电路形式。
OCL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,所以广泛的应用于高保真扩音设备中。
一般有Q8,Q9的输入电阻ri8=rBE8,ri9=rbe9
大功率管的rbe为10Ω左右。通常取R12=(5~10)ri8,同理
R14=(5~10)ri9
所以R12=R14=100Ω
3计算平衡电阻
R13=R12∥ri8≈10Ω
4选择Q6,Q7管
Q6,Q7承受的最大反向电压是要大于2Ec
在计算最大集电极电流和最大管耗时考虑到R12,R14的分流作
2
最大不失真输出功率:Pom≥8w
负载阻抗(扬声器):RL=10Ω
频率响应:f=50Hz~20kHz
非线性失真系数:γ≤功率放大器1%
输入灵敏度:Vi≤300mv
稳定性:电源升高和降低20%时,输出零点漂移≤100mv
3
直流稳压电源一台
低频信号发生器一台
低频毫伏表一台
示波器一台
万用表一台
晶体管图示仪一台
测量结果的误差分析:
输入信号有误差,若输入信号的电压值过大可引起输出波形的失真,还有电流源的恒压值有误差,也可以导致波形输出的异常,万能表的灵敏度不高。
实际有
±12V测量Vn= 36 mV模拟:Vn=2.8pV
±15V测量Vn= 15mV模拟:Vn= 16.3pV
±18V测量Vn=-13mV模拟:Vn= 32.9 pV
C4≥(3~10)1/(2FLR5π),估算放大倍数AVF≈55倍
耦合电容C1 C1≥(3~10)1/(2FLR1π)
所以试验中取R1取33k R7取33k R5取620ΩC4为47uf,C1为10uf
③估算推动级电路:
确定Q4的静态工作电流:
Q4工作在甲类放大状态,为保证Q6,Q7有足够的推动电流,一般取ICQ4=2~10毫安。
假设VBE=0.7v则有(R8+R6)/R6=17/7
即R8=(10/7)*R6
为了保证Q5基极电位稳定,通常取IR8=(5~8)(ICQ5/β5)
所以R6≈VCQ5BE5/IR8 R8≈(10/7)*(VCQ5BE5/IR8)
为了调节偏压数值,R8可以用一个固定电阻和一个可调电阻并联,使其并联值等于R8,
用及晶体管内部的损耗,在工程计算中可近似认为:
IC6max=(1.1~1.5)IC8max/β8
IC7max=(1.1~1.5)IC9max/β9
Pc7max=Pc6max=(1.1~1.5)IC8max/β8
选择Q6,Q7使其电阻参数满足
Pcm>(1.1~1.5)Pc8max/β8
Pcm>(1.1~1.5)Ic8max/β8
2测量各级静态工作点
先不接负载,同时接通±15电源,观察直流稳压电源面板安上的电流读数,应小于50毫安,否则实属不正常。逐级测量各管的VEB,VCE,若VBE=0(管子截止),若VCE=0(管子饱和),说明工作状态都不在放大区,在放大状态的硅管VBE=0.6~0.7V
如果以上情况,应先排除故障,方可进行下面的调试。
失真度测量仪一台
4
OCL功率放大器时一种直接耦合的多级放大器,总体可分为三个部分
其中输入电路由带负反馈的差分放大电路和偏置电路组成,激励电路由共射放大电路和恒压偏置电路,自举电路构成,功率输出则由准互补推挽电路构成。
5
选择电路形式。
输入级差分放大电路
由Q1 Q2 Q3组成的带恒流源的差分放大电路,减小直流漂移,并引入深度负反馈,并进一步稳定输出点的静态零电平。
低频电路课程设计
OCL功率放大器设计
学院名称:电气信息工程学院
专 业:测控技术与仪器
班 级:08测控1班
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学 号:********
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2010年6月20日
1设计课题:OCL功率放大器
输入灵敏度的测量:
输入信号f=1kHz,逐渐增大输入信号,使Vo=最大不失真输出电压测得此时的输入信号电压Vi的数值,若Vi≤300毫伏,即达到指标。
先是使f=f=1kHz,Vo=50%Vom,测得此时的Vi,保持Vi不变,改变信号频率从20Hz~50KHz,测得对应的Vo。注意测试过程中波形不应失真,不能有振荡产生,如在20Hz~50KHz范围内,Vo保持在50%Vom±3dB的范围内,则达到指标。
(1)Ec=±15V时VA= 0.012V
(2)Ec=±12V时VA= 0.018V
(3)Ec=±18V时VA= -0.015V
7故障分析及及说明:
在调试时,先加上±15V的电源,用万用表测输出端对地电位,调节电位器w1,使输出端的对地电位接近0V,当w1调节还超过0V时候,降低R2阻值。
若无出波形,可用探针测量Q1的c端输出,Q4的c端输出。查看是否有三极管损坏。三极管损坏是有输出直线,或是输出比输入还要小的波形。
④估算功率输出级电路
1选择大功率管Q8,Q9
该管子要满足最大反向电压≥2Ec,单管的最大集电极电流≈Ec/RL,单管的最大集电极功耗大于(0.2Pomax+IoEc)。(其中Io为功率管的静态电流,一般取Io=20~30毫安)。
2确定R12,R14
原则:应使Q6,Q7的输出电流大部分能注入Q8,Q9的基极。
先不接负载,测量输出端A点对地电位,调节W1使VA=0,若不能,则可能是Q1,Q2严重不对称引起的,也可能是正负电源不对称引起的,查明具体原因,排除故障,是VA=0V.
3调节W2,使VCE5=1.6~1.8V,观察直流稳压电源面板上的电流读数,接近0。
(二) 动态测试(模拟电路)
输出最大功率测量:
输入频率为f=1kHz,逐渐加大输入信号电压Vi,使输出Vo2≥PomRL电压有效值并测量此时的失真度,如图:
估算R10 R11
R10+R11=EC-|VB7|/ICQ4
从交流通路来说,R11实际上与负载RL并联,其阻值太小会损耗信号输出功率,太大又必然使人R10减小,R10为Q4的有效负载,R10太小会使推动级的增益下降。考虑到这两方面的原因,一般取1/3(R10+R11)>R11>20RL
由负载RL为10Ω,故R11取大于220ΩR10取4.7kΩ
Q5管因为最大电流和耐压要求不高,所以可以选择普通3DG6管。
6
整机电路:
(一)静态调试
1检查电路
OCL功放焊接之后,首先对照安装图检查每个元件所在位置是否正确,特别是有极性的电容,以及三极管和二极管的管脚是否有焊接错误,在测量+Ec、-Ec两点的对地阻值如果小于50Ω则属不正常,必须排除故障之后在进行下一步调试
计算自举电容C5
为了在最低工作频率使C5的容抗远小于R11
一般要求
C5>(3~10)1/(2FLR11π)
选择Q4:
因为Q4工作在甲类放大状态,一般要求|V(BR)CEO|>VCE4max=2Ec Pcm>5(E)
所以Q4可以取9012就能满足要求。
R9是使电路更稳定而引入的负反馈电阻,如果太大会影响推动级的增益,一般取R9等于几十欧姆。所以R9取47Ω。
模拟数据如下图
在500Hz时的频率响应
下降3dB时候的最低频率
下降3dB时候的最高频率
测噪声电压,将输入端短路,然后i用毫伏表测量输出端的电压,如输出电压Vn<,15mv则满足要求。
模拟数据如下图:
7
调试记录:
1整机电流
步骤:测量I+时,将正向电压处的保险丝取下,将电流表串接入电路中,读出读数,
测量I-时,将负向电压处的保险丝取下,将电流表串接入电路中,读出读数。
为了保证功率,效率和失真三个指标满足一定的要求,早期的功率放大器多采用变压耦合。这种电路变压器体积大,比较笨重,耗损多,而且高频和低频部分频响特性不好,在引入负反馈时,很容易自激。随着电子技术的发展,后来被无输出变压器的功率放大电路(OTL)代替。在OTL电路中,虽去掉了变压器,但为了能用但电源供电,输出端接了一个大电容,这个大电容影响了电路的低频特性,于是出现了OCL电路。
①估算输入级电路。
差分管Q1,Q2的集电极电流太大,会增加管耗,并使失调电压和飘移增大,太小又会使电路的开环增益减小,所以一般选择IC1≈IC2≈(0.5~2)毫安
Ic3=Ic1+Ic2
估算取:IC1=0.5毫安IC2=0.5毫安
2)计算R2 R3 R4
为调节输出零电位,常用一个固定电阻和一电位器相串联,使其阻值等于R2,为使其恒流源Q3的工作点稳定,应使流经二极管D1,D2的电流ID>>Ib3
1×103
10×103
20×103
30×103
40×103
Vo(V)
3.75
4.15
4.42
4.42
4.42
4.42