otl功率放大器

otl功率放大器 1 CDIO设计目的 (1)熟练掌握功率放大器的电路组成及其特性。 (2)保证安全、高效、小失真的情况下，输出所需功率。 (3)熟练掌握用555芯片设计信号发生器，掌握555芯片的电路组成。 (4)掌握方波、三角波、正弦波之间波形变换原理及电路组成。 2 CDIO设计正文 2.1功率放大器 2.1.1乙类互补推挽功率放大电路 (1)工作原理 T1 与 T2功率管互补配对，在一个周期内T1 与 T2轮流导通，通过 RL 的电流iL = iE1 – iE2 ，合成完整的正弦波。 原理图如图1所示。 图1 乙类互补推挽原理电路 ?静态 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 vi = 0V , vo = 0V, T1、T2均不工作。 ?动态分析 vi>0V , T1导通，T2截止 , io= ic1 ; vi<0V , T1截止，T2导通 , io=-ic2 。 (2)电路特点 ?晶体管的静态电流等于零。 ?电路的静态功耗为零，能量转换效率高。 - 1 - ?存在交叉失真。 (3)性能分析 乙类工作时，T1与T2轮流导通，其图解分析如图2所示。 图 2 互补推挽图解分析 正负电源总的直流功率: PD = PD1 + PD2 = 2VccIco = 2VccIcm/, ?充分激励 令 VCE(sat) = 0，ICEO = 0，则 Vcm = VCC，Icm = VCC/RL，则 2VIVcmcmCCP, ,omax22R L 乙类功放的最大集电极效率 222VI2V4V4CCcmCCCCP,,,(),PDmaxomax ,,R,2R,LL ,,,,78.5%Cmax 4 ? 激励不足 Vcm 减小，引入电源电压利用系数 , 表示 Vcm的减小程度。 定义 , = Vcm/VCC,则 2PP,,,输出功率: oomax - 2 - 4直流电源提供功率: PP,,Domax, P,o集电极效率: ,,,,C4PD 142122 P,P,(P,P)/2,(,,,)P,(,,,)PC1C2Doomaxomax2,,2 2 ,,,0.636时最大，其值为 , 2P,P,P,0.2P C1maxC2maxomaxomax2,功放性能随 , 变化的特性: ,小时，PD 、Po 、 ,C 小; , 接近 1 时，PD 、Po 、,C 大。 结论: a.PC 非单调变化，两头小，中间大; b.PD 随 , (激励)线性增大，与甲类(不变)不同。 其变化特性如图3所示。 图 3 Po 、 PD 、 PC随 ,变化的特性 (4)安全条件 安全工作条件: v,2V,VCEmaxCC(BR)CEO VCCi,I,,ICmaxcmCMRL - 3 - PC1max = PC2max = 0.2Pomax < PCM 11, ,PVIVI,,,oCCCM(BR)CEOCMmax24, ,,,P,5PoCMmax, 取其中的小值检查二次击穿。 (5)设计要求 设计功率放大电路时，必须做到: ?在电路组成上，采用避免管外电路无谓消耗直流功率的结构。 ?在工作特性上，输出负载、输入激励和静态工作点三者必须有一个最佳配置;合理选择功率管的运用状态。 2.1.2仿真电路 设计OTL功率放大器，该电路含推动级，输入信号取100mv,频率取3KHz。经一级放大电路将输入电压放大后，再通过OTL功率放大器，为减小失真，功率放大电路中包含二极管偏置电路。其仿真图如图4所示。 2.1.3 仿真结果 其仿真结果如图5所示。 图4 OTL功率放大器 - 4 - 2.1.3 仿真结果 图5 输出电压波形 仿真波形如图5所示，经电压放大和功率放大后，输出电压将近8V，此时 Po=Vcm ?/2RL?3.2W PD=VccIcm/π=VccVcm/πRL?7.6W ηc=Po/PD?42.1, 分析可得，输出功率将近3.2W，符合要求，但集电极效率没有达到最大，输出波形存在失真，说明电路仍存在需要改进的地方。 2.2 555信号发生器 函数信号发生器的设计以555定时器组成的多谐振荡器为核心。主要思路是多谐振荡器在接通电源后能自行产生矩形波，方波通过积分电路将转变为三角波，三角波再经低通滤波网络转变为正弦波， 2.2.1 555的电路组成 555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，可以方便地构成单稳态触发器，施密特触发器和多谐振荡器。双极型产品 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。其功能和外部引脚完全相同。其引脚分布图如图6所示。 - 5 - 图6 555 定时器的引脚示意图 图7 555内部电路结构 555内部电路结构如图7所示，其中，各部分组成如下。 (1)分压器 ?5脚悬空时，UR1=2/3Ucc,UR2=1/3Ucc; ?5脚外接控制电压UCO时， UR1=Uco,UR2=1/2Uco 。 注:当5脚不加控制电压时，通常经过一个0.01µF的电容接地，以抑制干扰。 (2)电压比较器 U+?U-时，Ci,1; - 6 - U+,U-时，Ci,0。 (3)基本RS触发器 表1 基本RS触发器功能表 n+1R S Q 0 0 不定 0 1 0 1 0 1 n1 1 Q (4)放电三极管 VT是一个集电极开路的放电三极管。 当uO,0时，VT导通; 当uO,1时，VT截止。 其功能表如表2所示。 表2 555定时器功能表 输入 输出 阈值输入(u) 触发输入(u2) 复位(R) 输出(V) 放电管T 6DO × × 0 0 导通 <2/3Vcc <1/3Vcc 1 1 截止 >2/3Vcc >1/3Vcc 1 0 导通 <2/3Vcc >1/3Vcc 1 不变 不变 2.2.2 555构成多谐振荡器 接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。其电路组成及其工作原理分别如图8、图9所示。由此可分别求得 振荡周期:T = 0.7(R1+2R2)C 111.43振荡频率:f ,,,T0.(7R，2R)C(R，2R)C1212 t0.(7R，R)CR，RW11212占空比: 0q,,,,500T0.(7R，2R)CR，2R1212 - 7 - 图8 555构成多谐振荡器 图9 多谐振荡器工作原理 2.2.3 方波、三角波、正弦波之间波形变换 555构成的多谐振荡器，其通过不同支路对电容进行充放电，从而可以产生方波，再由方波经过转换电路可以转换成三角波、正弦波，其整体框图如图10所示。由方波变换为三角波可通过积分电路，如图11所示。通过低通滤波器即可变换为正弦波，原理图如图12所示。 积分电路 低通滤波 正弦波 多谐振荡器 方波 三角波 图10 波形转变框架图 图12 低通滤波 图11 积分电路 2.2.4仿真电路 由555芯片设计构成的多谐振荡器，其通过不同的支路分别对电容进行充放电，可以生 - 8 - 成方波，再分别经过积分电路及低通滤波器后可得三角波及正弦波。其实验仿真图如图13所示。 图13 555构成的波形发生器仿真电路 2.2.5仿真结果 经仿真可得方波、三角波、正弦波分别如图14、图15、图16所示。 图14 由555信号发生器产生方波 - 9 - 图15 由555信号发生器产生三角波 图16 由555信号发生器产生正弦波 - 10 - 由仿真波形可得数据如表3所示。 表3 仿真结果 仿真波形 周期 峰峰值 矩形波 130.979us 2.500v 三角波 130.979 us 71.864mv 正弦波 130.979 us 1.135mv 所得数据符合设计要求。 3 设计 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 自CDIO开设以来，一年的时间内，我们已完成基本放大器的设计。此次，我们又完成了功率放大器的设计及由555芯片设计的信号发生器。通过仿真实践，我对电子线路有了更深程度的理解，也对我们专业有了更深一步的认识。 此次设计乙类功率放大器，困难重重。起初，不是波形失真，就是输出功率达不到要求。经过各方面搜集资料，才终于完成了乙类功放的设计，但是集电极效率没有达到最高，仍有待提高。通过设计乙类功放，我对功率放大器有了更深一步的认识，也意识到学以致用的重要性。尤其是我们现实生活中，我们身边各种电器，我们只会简单操作使用，却不能理解它的原理，作为信息专业的一名学生，我深感惭愧。 在数字电子技术中接触555定时器，此次利用555芯片设计信号发生器。起初，知识与能力有限，只产生了方波，积分电路方面存在一定的障碍。通过在老师那里学习，我又对积分电路及低通滤波方面进行了学习，对其有了更深程度的了解。也重新设计了电路，产生了三角波及正弦波。 一年的专业基础课学习，我对我们专业也开始有了明确的方向。学习的过程中，需要我们有严谨的求学态度，认真是我们不可或缺的品质，坚持是我们必备的素质。除了学习书本上的知识，自学也是我们应该具有的能力，我们要充分利用课余时间，多了解与专业学习有关的知识。也要更多的注重实践，把学习与实践结合起来，把学到的知识与生活中的实例结合起来，这样才有助于我们更好的掌握所学的知识。 大学，在不知不觉间已走过了两年，不就的将来，我们就要各奔前程。我相信，努力了就一定有收获。获取知识的路上我们难免犯错，但只要我们不气馁，不放弃，成功一定属于我们。作为信息专业的一名学子，求真务实是我坚守的原则，我会始终严格要求自己，更好的掌握知识，更多的运用于实践，努力地提升自己。 在此，也感谢老师的辛勤教诲与同学的热心帮助。 - 11 - 4 参考文献 [1]谢嘉奎.电子线路(非线性部分，第四版) [M].北京:高等教育出版社,2000，(05). [2] 康华光. 电子技术基础(数字部分,第五版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006,(01):120-130. 3] 杨欣等. 电路设计与仿真[M]. 北京: 清华大学出版社, 2001,(04):10-70. [ [4] 任晓光. 集成555定时器及其应用[J]. 电大理工 , 2004,(03) . [5] 颜恒斌, 张玉洁. 探讨MultiSim仿真软件在电工实验中的应用[J]. 科技信息(学术研究) , 2008,(26) . 课程设计 评 语 课程设计 指导教师 成 绩 (签字) 年 月 日 - 12 -