實用低頻放大器

1、1課程設(shè)計(論文)題 目 名 稱 低頻功率放大器 課 程 名 稱 電子技術(shù)課程設(shè)計 學 生 姓 名 彭紹峰 學 號 1341201070 系 、專 業(yè) 電氣工程及其自動化 指 導 教 師 楊波 2015 年 6 月 5 日2邵陽學院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書年級專業(yè)13 級電氣工程及其自動化學生姓名彭紹峰學 號1341201070題目名稱低頻功率放大器設(shè)計時間2015525 201565 課程名稱電子技術(shù)課程設(shè)計課程編號121202306設(shè)計地點電氣樓 電子實驗分室、機房一、課程設(shè)計（論文）目的通過課程設(shè)計，使學生加鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，學會查尋資料、方案設(shè)計、方案比較，以及單元電路

2、設(shè)計計算等環(huán)節(jié)，及系統(tǒng)電路的構(gòu)成。進一步提高學生綜合運用所學知識的能力，提高分析解決實際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實際本領(lǐng)，通過此綜合訓練,為以后畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。二、已知技術(shù)參數(shù)和條件用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計并制作將弱信號放大的低頻放大器，具體要求如下：1、在放大器的正弦信號輸入電壓幅值為 5700mV，等效電阻 RL 為 8 條件下，放大通道應(yīng)滿足：1） 、額定輸出功率 PON10W；2） 、帶寬 BW5010000Hz；3） 、在 PON 下和 BW 內(nèi)的非線性失真系數(shù)3；4） 、在 PON 下的效率55；5） 、在前置放大級輸入端交流短接到地時，RL=8 上的交流噪聲

3、功率10mW。2、由外供正弦信號源經(jīng)變換電路產(chǎn)生正、負極性的對稱方波；頻率為 1000Hz，上升和下降時間1s、峰一峰值電壓為 200mV。三、任務(wù)和要求1.按學校規(guī)定的格式編寫設(shè)計論文。2.論文主要內(nèi)容有：課題名稱。設(shè)計任務(wù)和要求。方案選擇與論證。方案的原理框圖，總體電路圖、布線圖，以及它們的說明；單元電 路設(shè)計與計算說明；元器件選擇和電路參數(shù)計算的說明等。用 protuse 或其它仿真軟件對設(shè)計電路仿真調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進行分析，并說明解決的措施；測試、記錄、整理與結(jié)果分析。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。3四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實驗室、主要儀器設(shè)備等）胡宴如 主編

4、.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社.2011 年張克農(nóng) 主編.數(shù)字電子技術(shù). 高教出版社出版.第一版.2010 年彭介華 主編.電子技術(shù)課程設(shè)計指導.高教出版社出版.第一版.2002 年電子電工實驗指導書電子電工實驗室可以提供的主要儀器設(shè)備：示波器型號規(guī)格VP-5220、電子學習機型號規(guī)格WL-V、萬用表MF10；以及分立元件、或中規(guī)模集成芯片。LM1875，NE5532N，74LS04，二極管、電阻、電容若干。五、進度安排2015 年 5 月 25 日-26 日：收集和課程設(shè)計有關(guān)的資料，熟悉課題任務(wù)何要求2015 年 5 月 27 日：總體方案設(shè)計，方案比較，選定方案；2015 年 5 月

5、 28 日- 6 月 2 日：單元電路設(shè)計，參數(shù)計算，元器件選擇，電路圖；2015 年 6 月 3 日：系統(tǒng)調(diào)試改進2015 年 6 月 4 日：整理撰寫設(shè)計論文；2015 年 6 月 5 日：答辯六、教研室審批意見設(shè)計目的明確，要求合理，難度適中，符合課程設(shè)計教學要求。教研室主任（簽字）： 2015 年 月 日七|、主管教學主任意見符合課程設(shè)計要求 主管主任（簽字）： 2015 年 月 日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）：4邵陽學院課程設(shè)計（論文）評閱表學生姓名 彭紹峰 學 號 1341201070 系 電氣工程系 專業(yè)班級 13 電力一 題目名稱 低頻功率放大器 課程名稱 電子技術(shù)

6、課程設(shè)計 一、學生自我總結(jié) 學生簽名： 2015 年 月 日二、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權(quán) 重304030單項成績指導教師評語： 指導教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學生課程設(shè)計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計說明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面；52、表中的“評分項目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細則和評分標準確定。目目 錄錄一、 前前言言.9二、二、 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計.11 2.1 總體方案論證 .112.2 單元模塊方案論證與比較： .11 2.2.1 波形變換電路：.11 2.2.2 弱信號前置放大級：. 122.2.3 功率放大級：. 122.2.4

7、自制穩(wěn)壓電源：.132.3 方案選擇 .13三、單元模塊設(shè)計三、單元模塊設(shè)計：.133.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計： .133.1.1 波形變換電路：.133.1.2 弱信號前置放大級電路：.153.1.3 功率放大級電路：.173.1.4 自制穩(wěn)壓電源電路： .193.2 特殊器件的介紹 .19四四、系系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)調(diào)試試： .214.1.穩(wěn)壓電源的調(diào)試：.214.2.前置放大電路和波形轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試：.21五、五、系統(tǒng)功能、指標參數(shù)：系統(tǒng)功能、指標參數(shù)：.22 25.1 要求指標與實測指標對比，見表 1：.22設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié).236附錄：附錄：.24前言前言功率放大器在家電、數(shù)碼產(chǎn)品中的

8、應(yīng)用越來越廣泛，與我們?nèi)粘Ｉ钣兄芮嘘P(guān)系。隨著生活水平的提高，人們越來越注重視覺，音質(zhì)的享受。在大多數(shù)情況下，增強系統(tǒng)性能，如更好的聲音效果，是促使消費者購買產(chǎn)品的一個重要因素。低頻功率放大器作為音響等電子設(shè)備的后即放大電路，它的主要作用是將前級的音頻信號進行功率放大以推動負載工作，獲得良好的聲音效果。同時低頻功率放大器又是音響等電聲設(shè)備消耗電源能量的主要部分。因此設(shè)計出實用、簡潔、低價格的低頻功率放大器是一個發(fā)展方向。功率放大器隨著科技的進步是不斷發(fā)展的，從最初的電子管功率放大器到現(xiàn)在的集成功率放大器，功率放大器經(jīng)歷了幾個不同的發(fā)展階段：電子管功放 晶體管功放 集成功放。功放按不同的分類方

9、法可分為不同的類型，按所用的放大器件分類，可分為電子管式放大器、晶體管式功率放大器（包括場效應(yīng)管功率放大器）和集成電路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器） ，目前以晶體管和集成電路式功率放大器為主，電子管功率放大器也占有一席之地。電子管功率放大器俗稱膽機，電子管功放的生產(chǎn)工藝相當成熟，產(chǎn)品的穩(wěn)定性很高，而離散性極小，特別是它的工作機理決定了它的音色十分溫柔，富有人情味，因而成為重要的音響電路形式。電子管電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試都比較簡單，期缺點是輸出變壓器、電源變壓器的繞制工藝稍麻煩，耗電大、體積大、有一定的使用期限。因此在實際使用中有一定的局限性。現(xiàn)在大功率晶體管種類很多，優(yōu)質(zhì)功放電路也層出不

10、窮，因此晶體管功率放大器是應(yīng)用最廣泛的形式。人們研制出許多優(yōu)質(zhì)新型電路使功放的諧波失真，很容易減少到 0.05%以下。場效應(yīng)管是一種很有潛力的功率放大器件，它具有噪聲小、動態(tài)范圍大、負溫度特7性等特點 ，音色和電子管相似，保護電路簡單。場效應(yīng)管生產(chǎn)技術(shù)還在不斷發(fā)展，場效應(yīng)管放大器將有更為強大的生命力。由于集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路功率放大器也大量涌現(xiàn)出來，其工藝和指標都達到了很高水平，它的突出特點是體積小、電路簡單、性能優(yōu)越、保護功能齊全等。由于在很多情況下主機的額定輸出功率不能勝任帶動整個音響系統(tǒng)的任務(wù)，這時就要在主機和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來補充所需的功率缺口，而功率放大器在整個

11、音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出?，F(xiàn)今功率放大器不僅僅是消費產(chǎn)品(音響) 中不可缺少的設(shè)備,還廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)中。 然而低頻功率放大器已經(jīng)是一個技術(shù)相當成熟的領(lǐng)域,幾十年來,人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐?無論從線路技術(shù)還是元器件方面,乃至思想認識上都取得了長足的進步。目前市場上的集成功放產(chǎn)品價格已經(jīng)很低并且種類也很多,典型的有LM1875、TDA1521、TDA1514。這些優(yōu)質(zhì)功放模塊體積小、性能優(yōu)越、保護功能齊全、外圍電路簡單、易制作易調(diào)試。最近，一種應(yīng)用砷化鉀 MESFET 制成的功率放大器 MMIC，在移動電話和個人數(shù)據(jù)

12、終端領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛，一片尺寸為 2.53.48 平方毫米的 MMIC 輸出功率可達 1.1W，工作頻率達 950MHZ。本文給出一種簡單實用、制作成本低廉的實用低頻功率放大器的設(shè)計方案,并給出實際測試結(jié)果。功率放大可由分立元件組成,也可由集成電路完成。由分立元件組成功率放大器，如果進行精心的設(shè)計，則在效率和失真方面更優(yōu)于集成的，價格方面便宜一點，但如果電路選擇和參數(shù)設(shè)置不恰當時,元件性能就不能很好的表現(xiàn)出來,制作調(diào)試比較困難。從電路的簡單性和易調(diào)性，集成電路更好些。本次設(shè)計功放采用集成電路完成。本實用低頻功率放大器設(shè)計有兩部分組成前置放大級和功率放大級。前置放大級主要任務(wù)是完成小信號電壓

13、放大任務(wù)，同時要求低噪聲、低溫漂。功率放大級主要任務(wù)是在允許的失真限度內(nèi),盡可能高效率地向負載提供足夠大的功率，要求是輸出功率要大、效率要高。通過詳盡的資料查詢和嚴密的方案論證后，我們選擇通過集成運放 NE5532、LM1875、LF357 的配套使用來使本電路系統(tǒng)設(shè)計簡潔、實用并且達到高增益、高保真、高效率、低噪聲、寬頻帶、快響應(yīng)的指標。8第二章第二章 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計2.1 總體方案論證總體方案論證系統(tǒng)原理方框圖如圖1所示。根據(jù)題目任務(wù), 我們設(shè)計有五個基本電路 波形變換電路 弱信號前置放大級電路 自制穩(wěn)壓電源電路 保護電路 外供正弦信號源波形變換電路弱信號前置放大電路自制穩(wěn)壓電源

14、功率放大電路8歐姆負載保護電路 圖圖 1 1 系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)原理框圖 其中前置級主要完成小信號的電壓放大任務(wù)；功率放大級則實現(xiàn)對信號的電壓和電流放大任務(wù)；直流穩(wěn)壓電源部分則為整個功放電路提供能量由于方波中含有豐富的高次諧波分量，波形變換電路提供方波，可通過對方波信號的測試來檢驗功放的轉(zhuǎn)換速率、失真度、效率等指標，保護電路可以有效地保護負載不過載，對功率放大器也有一定的保護作用。該系統(tǒng)是一個高增益、高保真、高效率、低噪聲、寬頻帶、快響應(yīng)的音響與脈沖傳輸、放大兼容的實用電路。下面對每個單元電路分別進行論證。92.22.2 單元模塊方案論證與比較：單元模塊方案論證與比較：2.2.1 波形變換電路波

15、形變換電路：方案一： 利用運放在開環(huán)狀態(tài)下的飽和特性, 正弦波信號經(jīng)過兩級運放放大后, 產(chǎn)生了正弦波飽和失真的方波信號, 由于輸出方波幅值遠大于題目要求, 于是采用開關(guān)三極管腳與腳短接當成兩個二極管削波（用兩個鍺開關(guān)管也可以）, 便將電壓鉗制在700mv左右, 然后通過電阻分壓, 最終得到題目要求的正負極性對稱的200mVp-p的方波信號。方案二：直接采用施密特觸發(fā)器進行變換與整形。而施密特電路可用高精度、高速運算電路搭接而成，也可采用專用施密特觸發(fā)器構(gòu)成，還可以選用NE5532電路構(gòu)成。方案三：利用運放的正反饋作用，使轉(zhuǎn)換部分的波形上升沿和下降沿都變得很陡，利用穩(wěn)壓管將電壓穩(wěn)定在62 V左右

16、，然后利用電阻分壓得到要求的正負對稱的峰一峰值為200 mV 的方波信號。運放選用NE5532。本系統(tǒng)采用方案二，且施密特電路采用高精度、高速運算放大器LF357構(gòu)成。2.2.2 弱信號前置放大級：弱信號前置放大級：方案一:弱信號前置放大電路必須由低噪聲、高保真、高增益、快響應(yīng)、寬帶音響集成電路構(gòu)成。符合上述條件的集成電路有：M5212、LM5213、LLM1875、TDA1514、NE5532、NE5534 等。本系統(tǒng)設(shè)計選用 NE5532，因為同眾多的運放相比, NE5532 具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、寬頻帶等優(yōu)良性能, 被稱為“ 運放之皇” 。這種運放的高速轉(zhuǎn)換性能可大大改善電路

17、的瞬態(tài)性能, 較寬的帶寬能保證信號在低、中、高頻段均能不失真輸出, 使電路的整體指標大大提高。2.2.3 功率放大級：功率放大級：方案一： 功率放大輸出級采用分立元件構(gòu)成的OCL電路，驅(qū)動級采用集成芯片，整個功放級采用大環(huán)電壓負反饋。這種方案的優(yōu)點是：由于反饋深度容易控制，故放大倍數(shù)容易控制。且失真度可以做到很小，使音質(zhì)很純凈。但外圍元器件較多，調(diào)試要困難一些。方案二：采用專用的功放集成芯片。LM1875是一款功率放大集成塊 ， 體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過載過熱及感性負載反向電勢安全工作保護。10根據(jù)題目設(shè)計要求，可供選擇的功率放大器可由分立元件組成，也可由集

18、成電路完成。由分立元件組成的功放，如果電路選擇得好，參數(shù)恰當，元件性能優(yōu)越，且制作和調(diào)試得好，則性能很可能高過較好的集成功放。許多優(yōu)質(zhì)功放均是分立功放。但其中只要有一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者搭配不當，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雜的保護電路?，F(xiàn)在市場上有許多性能優(yōu)異的集成功放芯片，如TDA2040A、LM1875、TDA1514等。集成功放具有工作可靠，外圍電路簡單，保護功能較完善，易制作調(diào)試等優(yōu)點，雖不及頂級功放的性能，但滿足并超過本設(shè)計的要求是沒有問題的。另外集成運放還有性價比高的特點。故本系統(tǒng)設(shè)計選用方案二。該方案的優(yōu)點是：技術(shù)成熟，外圍元器件少，保

19、護功能較完善，調(diào)試簡單，便于擴功等。2.2.4 自制穩(wěn)壓電源：自制穩(wěn)壓電源：本系統(tǒng)設(shè)計采用三端集成穩(wěn)壓電源電路，選用 LM7818、LM7918 三端集成穩(wěn)壓器。2.32.3 方案選擇：方案選擇：由前面的方案論證得知，設(shè)計本系統(tǒng)有兩種方案，一種方案是采用集成電路與分立元件相結(jié)合的方案，另一種是全部采用集成芯片的方案。為盡可能的降低噪聲影響，減小非線性失真，以及考慮到外圍元器件過多會給系統(tǒng)引入噪聲等干擾因素造成不利影響，本設(shè)計采用方案二：全部采用集成運放芯片搭建電路。為滿足題目規(guī)定的指標要求, 減小非線性失真, 提高電路的高頻和低頻特性, 我們決定在前置放大級電路中采用集成雙運放 NE5532,

20、 在正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路中采用集成運放 LF357，在功率放大級中采用運放 LM1875。第三章第三章 單元模塊設(shè)計單元模塊設(shè)計3.13.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計：各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計：3.1.13.1.1 波形變換電路：波形變換電路：設(shè)計電路如圖 2 所示，我們直接采用施密特觸發(fā)器進行波形變換與整形，選用高精度、高速運算放大器 LF357 構(gòu)成施密特觸發(fā)器。根據(jù)題目要求，變換后的方波要正、負對稱，頻率為 1000Hz，上升和下降時間 1us，電壓的峰-峰值為 200mV。因為 LF357 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，

21、完全可以滿足技術(shù)指標要求。11123456ABCD654321DCBATitleNum berRevisionSizeBDate:30-Nov-2009Sheet of File:F:protei199業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè).DdbDrawn By:LF357R110KR210KR375KR41.5KR510KD1D2C156PFC2100PFRW5.6K-VCC+VCCUiUoUo1Uo0V z=3V 圖圖 2 2 波形變換電路波形變換電路此電路中，和為脈沖加速電容，可以減少方波脈沖上升21C22C時間和下降時間,可以取 56pF 和 100pF?？梢詫⑤敵龇日{(diào)整至21RP200mV，可選用 1

22、0K。為限流電阻，限制穩(wěn)壓二極管電流、24R1VD，保證輸出方波幅度穩(wěn)定。2VD （1）確定輸出電壓OU ，比較器輸出高低電平為ZOVUZV 、ZOHVUZOL-VU （2）和的表達式（當=時，輸出電壓狀態(tài)發(fā)生跳變）U-UU-U ，iUU-O232223URRRU （3）門限電位 Z232223HVRRREm )(-VRRREZ232223Lm 當時，； mHUEi0UOz-VUO 當時，。mLUEi0UOzVUO12遲滯寬度。2322Z23LHRRV2REEVmm 令（假設(shè)遲滯比較器的遲滯寬度）K10R230.7VV 則，取 23Z22R1)-V2V(R75.71K10K1)-0.732(K

23、75R22 近似等于，即21R23R10KR21圖 4 中集成運算放大器可采用轉(zhuǎn)換速率 SR 10V/uS，增益帶寬積 GBW 10MHZ 的運放芯片，如 LF357、OP-16、OP-37、NE5534 等。電路接成遲滯電壓比較器結(jié)構(gòu)，為保證輸出方波幅度穩(wěn)定輸出使用 2 只穩(wěn)壓二極管 D1、D2，穩(wěn)壓值為 Vz=3V。R4 為穩(wěn)壓二極管的限流電阻，把流過 D1、D2 的電流限定在 6mA 左右。C1、C2 為脈沖加速電容，它可以進一步減少方波脈沖時間上升和下降時間。假設(shè)遲滯比較器的遲滯寬度 V=EmH-EmL=0.7V，則 R3 可用下式來確定R3=（2Vz/V - 1）R2=（2*3/0.

24、7-1）*10=75.71 K 取 R3=75 K 如電路采用 LF357 集成運放，則輸出方波的上升時間和下降時間可做到小于 0.5uS。調(diào)節(jié) RW，輸出幅度可調(diào)節(jié)到 200mV，滿足題目指標要求。3.1.23.1.2 弱信號前置放大級電路：弱信號前置放大級電路：前置放大電路可以采用集成運算放大器構(gòu)成的前置放大器,也可以采用專用前置放大器IC構(gòu)成的前置放大器電路,從經(jīng)濟方面考慮本設(shè)計采用的是集成運算放大器方案,設(shè)計前置放大器可供選用的集成運算放大器有很多,有LF347、LF353、LF357、LF356、0P-16、OP-37、NE5532、NE5534等。主要考慮的技術(shù)指標是帶寬、電壓增益

25、、轉(zhuǎn)換速率、噪聲和電流消耗等。為提高前置放大器電路輸入電阻和共模抑制性能,減少輸出噪聲,采用集成運算放大器構(gòu)成前置放大器電路時,必須采用同相放大電路結(jié)構(gòu),電路如圖3所示。13 如圖3同相放大電路結(jié)構(gòu)的前置放大電路為了盡能保證不失真放大,圖3采用兩級運算放大器電路A1和A2,每級放大器的增益取決于R1、R2和R3、R4,即AvA=1+R2/R1,AVB=1+R4/R3。由上述分析可知,低頻功率放大器的總增益為68dB,兩級前置放大器的增益安排在50dB左右比較合適,每級增益在25dB左右,以保證充分發(fā)揮每級的線性放大性能并滿足帶寬要求,從而可保證不失真,即達到保真放大質(zhì)量。圖3中C1、C2分別為

26、隔直流電容,是為滿足各級直流反饋、穩(wěn)定直流工作點而加的。但對于交流成分, C1、C2必須呈現(xiàn)短路狀態(tài),即要求C1、C2的容抗遠小于R1、R3的阻值。C3、C4為耦合電容,為保證低頻響應(yīng),要求其容抗遠小于放大器的輸入電阻。R5、R6為各級運放輸入端的平衡電阻,通常R5=R2,R6=R4。一個采用兩級NE5532(C1:A和C1:B)構(gòu)成的前置放大器如圖4所示。各級均采用固定增益加輸出衰減組成,要求當各級輸出不衰減,輸入 時， mVUPPI5,輸出 。VUPPO53. 2,對于第一級放大器,要求雜信號最強時,輸出不失真,即在 mVUPPI700,時,輸出。所以 VUOM117 .157 . 0/1

27、1/1POMUUA取。151A當輸入信號最小,即=10mV 而輸出不衰減時PPIU,14=A1=1510=150 mV。PPOU, 1PPIU,第二級放大要求輸出2.53V,考慮到元件誤差的影響,取PPOU, 2=3V,而輸入信號最小為150 mV,則第二級放大器倍數(shù)為/PPOU, 2PPOUA, 21=3/0.15=20取=22。因此,取R =1K, R =15K, R=22K, R=1K。PPOU, 12A671718跟隨電路具有輸入電阻大，輸出電阻小的特點，可以做多級放大器的中間級，即緩沖級。 說得通俗一點，就是做阻抗變換，使前后級之間實現(xiàn)阻抗匹配。所以兩級放大電路前加了跟隨電路實現(xiàn)阻抗

28、匹配。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:29-Nov-2009Sheet of File:F:protei199業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè).DdbDrawn By:A1NE5532A2NE5532R11KR220KR31KR420KR51MR61MRw150KRw250KUoA0NE5532R71M+C14.7uF+C210uF+C347uF+C410uF+C547uF+15V+15V+15V-15V-15V-15VS1業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)Ui 如圖4兩級NE5532構(gòu)成的前置放大電路3.1.33.1.3 功率放大電路功率放大電路前面已經(jīng)說過功

29、率放大電路可由分立元件組成也可以由集成功放組成。分立元件組成的功率放大電路，如果電路選擇得好，參數(shù)選擇恰當，元件性能優(yōu)良，設(shè)計和調(diào)試的好，則性能也很優(yōu)良。 在分立元件組成功率放大電路中由三極管、二極管、電阻、電容等器件組成的核心電路，提供了自由調(diào)整的余地。但分立元件組成的功率放大電路只要其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則性能會低于一般集成功率放大電路。而且為了不致過載、過流、過熱等損壞元件，需要加以復雜的保護電路。15集成功率放大電路成熟，低頻性能好，內(nèi)部設(shè)計具有復合保護電路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件參數(shù)穩(wěn)定，無須調(diào)整，信噪比較小，而且電路布局合理，外圍電路簡單，保護功能齊全，還可外加散

30、熱片解決散熱問題。以下介紹采用集成芯片構(gòu)成的的功率放大器。 采用集成功放 LM1875 構(gòu)成的低頻功率放大器電路如圖 2.6 所示。LM1875是一個輸出功率最大可達到 30W 的音頻功率放大器，Avo 為 90dB,失真率為0.015%(1KHz,20W)，帶寬為 70 KHz，具有 AC 和 DC 短路保護電路和熱保護電路，電源電壓范圍為 1660V，采用 TO-220 封裝。在圖 5 電路中，輸入信號 Vi 經(jīng)過 C12 耦合到 LM1875 的腳，功率放大后從腳輸出加到揚聲器。R13、C14 串聯(lián)接在輸出端用以抑制高頻噪聲。C9、C10、C11、C13 用于電源去耦濾波，防止功率放大器

31、產(chǎn)生高頻自激， 去耦是指對電源采取進一步的濾波措施，去除兩級間信號通過電源互相干擾的影響。R11、R12 組成反饋網(wǎng)絡(luò)；C20 為直流負反饋電容；直流負反饋的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點，而對放大電路的各項動態(tài)性能沒有影響， 動態(tài)性能指放大倍數(shù)、通頻帶、輸入及輸出電阻等。R10 為輸入接地電阻，防止輸入靠路時引起感應(yīng)噪聲；C12 為信號耦合電容， 耦合指信號由第一級向第二級傳遞的過程。電源電壓采用15V。LM1875 開環(huán)增益為 26 dB，即放大倍數(shù) A=20。因為要求輸出到 8 電阻負載上的功率 Po20W，而9 .1720822OLOMPRU加上功率管管壓降 2V，則VUUOM7 .1929 .

32、172則取電源電壓為20V。ARPILOCM24. 28/202/2WIUPCMV30/24. 2212/2所以計算效率為%7 .66%100)30/20(%100)/(VOPP計輸出最大不失真電壓 =17.9V，故OMUVUPPO8 .3529 .17,16由于 A=20，211111212RRRF21121110RRAF10)111 (0AFAAFF所以功放電壓增益取=10,則輸入信號FAVAUUFPPOPPI58. 310/8 .35/.,圖 5 采用集成功放 LM1875 構(gòu)成的低頻功率放大器電路由于在本電路中選用了集成功放 LM1875，它在應(yīng)用中外圍 元器件少，調(diào)試簡單，便于擴功，

33、使得功率放大級電路簡潔，實用，輸出功率大，非線性失真小。3.1.43.1.4自制穩(wěn)壓電源電路：自制穩(wěn)壓電源電路：直流穩(wěn)壓電源部分則為整個功放電路提供能量，根據(jù)以上設(shè)計的前置放大級電路和功率放大級電路的要求，僅需要穩(wěn)壓電源輸出的一種直流電壓即+18V。因三端穩(wěn)壓器具有結(jié)構(gòu)簡單、外圍元器件少、性能優(yōu)良、調(diào)試方便等顯著優(yōu)點，本設(shè)計中采用三端穩(wěn)壓電路，電源經(jīng) 1000uF 電解并并上 0.1uF 電容依次濾掉各種頻率干擾后輸出, 輸出電壓直流性能好, 實測其紋波電壓很小。173.2 特特殊殊器器件件的的介介紹紹本電路設(shè)計簡潔、實用，各模塊單元均選用集成運放電路。在前置放大級電路中采用集成雙運放 NE5

34、532, 在正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路中采用集成運放LF357，在功率放大級中采用運放 LM1875。如此設(shè)計使得電路外圍結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧精致，且較好的結(jié)合了各運放的優(yōu)良性能，使電路能滿足各項指標?，F(xiàn)介紹各芯片參數(shù)如下：NE5532NE5532 的極限參數(shù)的極限參數(shù)參數(shù)符號NE5532單位電源電壓Vcc22V差分輸入電壓Vdif13V輸入電壓Vi提供電壓V功耗，TA=25PD1100mW工作溫度TOPR070LM1875LM1875 的參數(shù)：的參數(shù)：電壓范圍：單電壓 1560V ,或30V靜態(tài)電流：50mA輸出功率：30W諧波失真： 0.015%，當 f=1kHz，RL=8，P0=20W 時額定增

35、益：26dB，當 f=1kHz 時工作電壓：25V轉(zhuǎn)換速率：18V/S (9V/S) 18LF357LF357 的通用參數(shù)的通用參數(shù): :與 MOSFET 輸入設(shè)備相比，耐用的 JFET 允許無熔斷處理； 高或低的源阻抗低 1/ 轉(zhuǎn)折，優(yōu)良的低噪聲應(yīng)用；在大多數(shù)單片放大器上，偏置調(diào)整不可降解漂移或共模抑制； 新輸出電路級允許大電容負載(5000pF)的使用，無穩(wěn)定性的問題；內(nèi)部補償和大的差分輸入電壓能力；對數(shù)放大器；光電放大器； 采祥保持電路共同特點；低輸入偏置電流：30pA； 低輸入失調(diào)電流 3pA； 高輸入阻抗：1012；低輸入噪聲電流：0.01pA/HZ； 高共模抑制比：100dB； 大

36、的 DC 電壓增益：106dB四四、系系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)調(diào)試試：調(diào)試前的直觀檢查連線是否正確，檢查電源輸出值是否符合實驗標準；檢查元器件的安裝情況：元器件的管腳之間有沒有短路，連接處有沒有接觸不良，集成電路 NE5532 的管腳是否接對及集成塊的缺口是否與底座對位。4.1.4.1.穩(wěn)壓電源的調(diào)試穩(wěn)壓電源的調(diào)試：電源電壓輸出值穩(wěn)定，其正電壓輸出為+14.8V，負電壓輸出為-14.7V。雖然運放所加正負電壓不對稱時可能會引起直流偏移，即在輸入信號為0時，輸出信號并不為0，但考慮到NE5532的低噪聲性能和LM1875在8 負載上，20W輸出時總諧波失真為0.015的特點，對正負電壓輸出微小的不對稱不再做調(diào)整

37、。4.2.4.2.前置放大電路和波形轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試前置放大電路和波形轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試：在此我們對前置放大電路的兩級分開調(diào)試。調(diào)整直流電源輸出為15V，插上運放NE5532芯片，接通直流電源19五、五、系統(tǒng)功能、指標參數(shù)：系統(tǒng)功能、指標參數(shù)： 5.15.1 要求指標與實測指標對比，見要求指標與實測指標對比，見表表1 1：項目測試對象題目要求指標實測指標正弦波輸入額定輸出功率（PORW）109.6帶寬（BWHz）50100006010000非線性失真系數(shù) 32.8POR 下的效率 5550輸出交流聲功率（PmW）109.8轉(zhuǎn)換后的方波信號波形上升時間（trs）11下降時間（tfs)11峰峰值電壓（Vp-pmV）200200方波輸入激勵放大通道后輸出波形輸出功率（PORW）109.8上升時間（trs）1211下降時間（tfs）1211頂部斜降22過沖量55 表120總結(jié)總結(jié)詳細介紹了一種簡單實用、價格低的低頻功率放大器的電路設(shè)計方法, 整套設(shè)計只需幾十元 。 從實驗的各項數(shù)據(jù)分析,本電路具有很好的頻率響應(yīng)特性, 從測得的帶寬可以看出,該功率放大器可以很好地實現(xiàn)對低頻信號的放大作用,能較好地達到實際要求,也符合理