小型功率放大器技术报告

小型功率放大器技术报告

班级 姓名 学号 项目代号 测试时间_ 成绩

1. 设计目标与技术要求：

设计目标：制作一个小型功放并以音频为负载，能具备电流放大与电压放大，对开关失真进行修正，防止热击穿，抑制空载电流随温度的变动等功能。

技术要求：尽量将各元件规划放置合理美观，焊接美观，避免虚焊。

2. 设计方法（电路、元器件选择与参数计算）：

原理图、

元器件：变阻器两个，三极管四个，电容五个，电阻九个，排针若干。

元件规格：变阻器：10k，470Ω；三极管：NPN三个，PNP一个；电容：10u 16V，3.3u 16V，330u 16V，1000u 16V，470u 16V；电阻：24k，5.6k，330Ω，300Ω，22Ω，75Ω，0.5Ω，0.5Ω，1k。

参数计算：

1. 确定电源电压

电源电压由输出功率来决定。

最大输出功率Po，对于8Ω负载（扬声器的阻抗）为0.5W。所以此时的输出电压Vo为：

Vo=√Po*Z=√0.5W*8Ω=2Vrms，Z=负载阻抗，该值为有效值，如输入信号为正弦波，则输出波形的峰—峰值为5.7V（≈2Vrms*√2*2）。

对于输出电压5.7V，将电源电压Vcc的值设定在电路产生的数伏损失以上，其中包括共发射极电路发射电阻上产生的压降，射极跟随器发射极电阻产生的压降以及晶体管集电极—发射极间的饱和电压等。在这里，设Vcc=15V（单电源）。

2. 共发射极放大电路的工作点

将共发射极放大电路的集电极电流设定在很大值上，比供给下级的射极跟随器基极电流

还大得多。

当负载为8Ω，输出功率为0.5W时，输出电压Vo为2Vrms（设波形为正弦波）。其峰

值为2.8V（≈2V*√2）。此时的负载电流（=Tr3或者Tr4的集电极电流）为350mA。

在这里，设射极跟随器使用的晶体管的hFE为100，由共发射极电路提供的基极电流为

3.5mA。

设共发射极电路的集电极比基极电流3.5mA大的许多，为20mA。

对于Tr1，要选择集电极电流为20mA以上，集电极—基极间电压与集电极—发射极间

电压为15V（电源电压）以上的器件。

若Tr1的发射极电位太高，则不能得到打得集电极振幅；而过低时，集电极电流随温度

的变化又增大。所以，取2V。

为了将集电极电流设定为20mA，Tr1的发射极与GND之间的电阻R5+R6取做100Ω。

3. 决定放大倍数的部分

Tr1的集电极电位设定为8.5V，则能得到最大振幅，为了使集电极电位为8.5V，在R3上的压降取为6.5V即可。所以 R3 = 6.5V/20mA = 330Ω。 R5=22Ω。

Av = R3/R5 = 15 倍 （由于实际的放大倍数要比求得的值小以及射极跟随器级发射极电阻上的损失等原因，Av的设定值要设定在比设计规格稍大的值。

R1与R2起着决定基极电位的作用。为了使发射极电位为2V，基极电位取为2.6V。设R1、R2上流过的电流为0.5mA，R1 = 24kΩ R2 = 5.6kΩ。因此，该电路的输入阻抗为4.5Ω。

VR1 是调整输入电平的可变电阻，取作10 kΩ。VR2为470Ω。

C2 对偏置电路进行旁路，是为了使由Tr3与Tr4的基极“见到”的阻抗相等。由于C2

的插入，高频失真率行到改善。

C3 是对R6进行旁路，用以提高放大度的电容。R5、R6与C3形成高通滤波器。为了满

中设计规格的频率特性，C3取为C3=330uF。

C1 与共发射极电路的输入阻抗形成的高通滤波器的截止频率为20Hz以下，以此来决定C1的值。这里取C1=10Uf。

电路基极侧流动的电流由R4决定，这里取R4=300Ω。VR2与R4流动的电流则为2mA。另一该面，的集电极电流为20mA，集电极电流则为18mA。

3. 设计结果（电路图）：

4. 测试方法（测试原理与步骤）：

1). 先接入电源，这之前要把VR2的值调到最小，听到源会响一声代表电路没有短路，调

节VR2使得R6、R7的电压降达到希望的值。

2). 完成了第一步的情况下接上信号源和示波器，调节VR1使得输出波形不失真且输出最

大。

3). 第二步完成后且达到预期则将喇叭接到输出端，改变输入的频率可以听到喇叭会发出

不同频率的响声。再测量下输出电压是否有2V左右。

4). 完成测试，拨掉电源，把线拆掉，关掉仪器。

5. 测试数据及其分析：

输入为418.72Hz 0.7V，峰—峰值为2.06V，均方根值为714mV

6. 设计结论：

1. 对空载电流进行调整，即使环境温度变化使输出变化大，产生发热，但由于温度补偿偏

置电路的作用，空载电流几乎会稳定在一定的值上。

2. 由于必须驱动扬声器阻抗很低的负载，所以，无论多小的输出，都存在射极跟随器热击

穿的可能性。所以偏执电路必须加上温度补偿。

3. 射极跟随器的偏置电路只要与射极跟随器部分产生热耦合，使VBE同时变化就可以了，

所以使用PNP晶体管是完全没有问题的。

4. 必须注意的是将Tr1的发射极电阻接地的330uF电解电容的耐压，因为该电路使用PNP

晶体管，发射极成为电源一侧，接地点的电位比较高，必须使用耐压大的电容。