低頻功率放大器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電路與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 低頻功率放大器 學(xué)院（部） 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí) 24021002 學(xué)生姓名 黃小君 學(xué) 號(hào) 2402100210 12 月 26 日至 12 月 30 日 共 2 周 指導(dǎo)教師（簽字） 題目 低頻功率放大器一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作具有弱信號(hào)放大能力的低頻功率放大器。其原理示意圖如圖1所示。圖1 設(shè)計(jì)任務(wù)示意圖二、要求1、在放大通道的正弦信號(hào)輸入電壓幅度為5700mv，負(fù)載電阻為8條件下，放大通道應(yīng)滿足：（1）額定輸出功率por10w；（2）帶寬bw50hz10khz；（3）在por下和bw內(nèi)的非線性失真3%；（4）在por下的效率5

2、5%；（5）在前置放大級(jí)輸入端交流短接地時(shí)，rl=8上的交流聲功率10mw。2、放大電路的時(shí)間響應(yīng)由外供正弦信號(hào)源經(jīng)變換電路產(chǎn)生正負(fù)極性的對(duì)稱方波，頻率為1khz、上升和下降時(shí)間1s、電壓峰-峰值為200mv。用上述方波激勵(lì)放大電路時(shí)，在負(fù)載電阻為8條件下，放大通道應(yīng)滿足：（1）額定輸出功率por10w；（2）在por下輸出波形的上升和下降時(shí)間12s；（3）在por下輸出波形的平頂降落5%；（4）在por下輸出波形的過沖量5%。3、自行設(shè)計(jì)并制作滿足本設(shè)計(jì)任務(wù)要求的直流穩(wěn)壓電源。4、 用multisim 對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真。一、摘要實(shí)用低頻功率放大器主要應(yīng)用是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，本文介紹了

3、具有弱信號(hào)放大能力的低頻功率放大器的基本原理、內(nèi)容、技術(shù)路線。整個(gè)電路主要由穩(wěn)壓電源、前置放大器、功率放大器、波形變換電路共4 部分構(gòu)成。穩(wěn)壓電源主要是為前置放大器、功率放大器提供穩(wěn)定的直流電源。前置放大器主要是電壓的放大。功率放大器實(shí)現(xiàn)電流、電壓的放大。波形變換電路是將正弦信號(hào)電壓變換成規(guī)定要求的方波信號(hào)。設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、實(shí)用，充分利用到了集成功放的優(yōu)良性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該功率放大器在帶寬、失真度、效率等方面具有較好的指標(biāo)、較高的實(shí)用性,為功率放大器的設(shè)計(jì)提供了廣闊的思路。二、關(guān)鍵字波轉(zhuǎn)換電路、 前置放大級(jí)電路、 功率放大、 穩(wěn)壓電源電路三、總體設(shè)計(jì)方案論證及選擇根據(jù)課設(shè)要求, 我們所設(shè)

4、計(jì)的低頻功率放大器應(yīng)由以下幾個(gè)部分組成：穩(wěn)壓電路、前置放大、功率放大以及波形變換電路。下面對(duì)每個(gè)單元電路分別進(jìn)行論證：前置放大級(jí)：設(shè)計(jì)要求前置放大輸入交流接到地時(shí)，rl=8的電阻負(fù)載上的交流噪聲功率低于10mw因此要選用低噪音運(yùn)放。本裝置選用的優(yōu)質(zhì)低噪音運(yùn)放ne5532n。設(shè)計(jì)要求輸入電壓幅度為5700mv時(shí)，輸出都能以po10w滿功率不失真輸出，信號(hào)需放大幾千倍，有考慮到運(yùn)放的放大倍數(shù)與通頻帶的關(guān)系，故采用兩級(jí)放大，增益調(diào)節(jié)可用電位器手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可用自動(dòng)增益控制，但考慮到題目中的“使用”倆字（例如輸入信號(hào)不是正弦信號(hào)，而是大動(dòng)態(tài)音樂信號(hào)），本裝置采用手動(dòng)增益調(diào)節(jié)。功率放大級(jí)：根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求

5、，在供原則的功率放大可由分立元件組成，也可由集成電路完成。由分立元件組成的功放，如果電路選擇好，參數(shù)恰當(dāng)，元件性能優(yōu)越，且制作和調(diào)試的號(hào)，則性能很可能高過較好的集成功效。許多優(yōu)質(zhì)功放是分立功放。但其中有一個(gè)元件出現(xiàn)問題或是搭配不當(dāng)，則性能很可能低于一般集成功放，為了不至于因過載，過流，過熱等損壞還得加復(fù)雜的保護(hù)電路?，F(xiàn)在市場(chǎng)上也有很多性能優(yōu)越的集成功放芯片，如tda2040a,lm1875，tda1514等。集成功放具有工作可靠，外圍電路簡(jiǎn)單，保護(hù)功能較完善，易制作易調(diào)試等特點(diǎn)，雖不及頂級(jí)功放的性能，但滿足并超過本設(shè)計(jì)的要求問題的。綜上所述，考慮時(shí)間緊，在滿足要求的前提下，選擇易調(diào)試的集成功放

6、。我們熟悉的集成功放有tda2040a，lm1875，tda1514等，其中tda2040a功率量不大，tda1514外圍電路較復(fù)雜，且易自激。這兩種功放的低頻率特征都欠佳，lm1875外圍電路簡(jiǎn)單，電路熟悉，低頻特性好，保護(hù)功能齊全。它的不足之處是高頻特性較差（bw=2.53v。圖4 功率放大電路說明：功率放大器選擇用集成功放lm1875，采用典型電路，此電路中r3，r2組成反饋網(wǎng)絡(luò)，c1為直流反饋電容，r1為輸入接地電阻，防止輸入電路時(shí)引入感應(yīng)噪聲，c7為信號(hào)耦合電容，d1，d2為保護(hù)二極管，r4和c6組成退偶電路，防止功放產(chǎn)生高頻自激，c5，c2，c3，c4是電源退耦電容。八、主要元器件

7、選擇1）穩(wěn)壓電路中選用lm7815、lm7915三端集成穩(wěn)壓器2）因?yàn)閘f357屬于fet管，具有良好的匹配性能，輸入阻抗高、低噪聲、漂移小、頻帶寬、響應(yīng)快等特點(diǎn)，所以在正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路中采用集成運(yùn)放lf3573）在前置放大級(jí)電路中采用集成雙運(yùn)放ne5532,在功率放大級(jí)中采用運(yùn)放lm1875。九、電路參數(shù)計(jì)算前置放大計(jì)算 對(duì)于第一級(jí)放大，要求在信號(hào)最強(qiáng)時(shí)，輸出不失真，即vp=700mv時(shí)，輸出vom2.53v,考慮到元件誤差的影響，取v02.pp=3v，而輸入信號(hào)最小為150mv，則第二級(jí)放大倍數(shù)是 a2 = v02.pp/ v01.pp=20功率放大計(jì)算： lm1875開環(huán)增益為26d

8、b，即放大倍數(shù) a=20 因?yàn)橐筝敵龅?電阻負(fù)載上的功率p010 w。而 vom=12.65v 加上功率管管壓降2v，則 v=vom=12.65+2=14.65v取電源電壓為15vicm=1.518apv =2v * icm/ =15.1w十、multisim仿真結(jié)果波形變換直流穩(wěn)壓前置放大功率放大十一、收獲與體會(huì)經(jīng)過此次課程設(shè)計(jì)鍛煉，我不僅深深體會(huì)到理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐操作的重要性，還深入了解并學(xué)會(huì)了一種簡(jiǎn)單實(shí)用、價(jià)格低的低頻功率放大器的電路設(shè)計(jì)方法。 從實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析,本電路具有很好的頻率響應(yīng)特性；從測(cè)得的帶寬可以看出,該功率放大器可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻信號(hào)的放大作用,能較好地達(dá)到實(shí)際要求,

9、也符合理論上的要求 。體會(huì)：在學(xué)習(xí)和工作中要有認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，要有自信，千萬不要輕言放棄！萬事開頭難，交給你一項(xiàng)工作，也許剛開始你沒有什么想法，但是只要你堅(jiān)持到最后，會(huì)有一個(gè)很好的答案！雖然完美并不存在，但是在學(xué)習(xí)中，我們不能僅僅滿足于完成一項(xiàng)任務(wù)，我們應(yīng)該通過不斷地完善，爭(zhēng)取做到更好！十二、參考文獻(xiàn) 1 胡翔駿 電路分析(第二版) 北京：高等教育出版社 20072 華成英、童詩白 模擬電子學(xué)基礎(chǔ)（第四版）北京：高等教育出版社 20063 黃智偉 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 20064 夏路易、石宗義 電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程 北京希望電子出版社 20025

10、 谷麗華、辛?xí)詫?、么旭東 實(shí)用低頻功率放大器的設(shè)計(jì) 沈陽化工學(xué)院學(xué)報(bào)6 高玉良 電路與模擬電子技術(shù) 北京高等教育出版社十三、附件 圖2 直流穩(wěn)壓電路說明：直流穩(wěn)壓電源部分為整個(gè)功放電路提供能量，根據(jù)設(shè)計(jì)的前置放大級(jí)電路和功率放大級(jí)電路的要求，僅需要穩(wěn)壓電源輸出的一種直流電壓即+15v。因三端穩(wěn)壓器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外圍元器件少、性能優(yōu)良、調(diào)試方便等顯著優(yōu)點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)中采用三端穩(wěn)壓電路。兩組獨(dú)立的20v交流，經(jīng)過橋堆整流，大電容濾波，再加0.1uf小電容濾掉電源中的高頻分量。考慮到制作過程中電源空載時(shí)的電容放電可在輸出電容并上1k大功率電阻。另外還要給7815，7915來獲得+15v、萬一輸入端短路，大電容放電會(huì)使穩(wěn)壓塊由于反電流沖擊而損壞，加