低頻功率放大器課程設(shè)計報告

1、電路與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告 題 目 低頻功率放大器 學(xué)院（部） 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 計算機科學(xué)與技術(shù) 班 級 24021002 學(xué)生姓名 黃小君 學(xué) 號 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)計并制作具有弱信號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)計任務(wù)示意圖二、要求1、在放大通道的正弦信號輸入電壓幅度為5700mv，負載電阻為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）在前置放大級輸入端交流短接地時，rl=8上的交流聲功率10mw。2、放大電路的時間響應(yīng)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1khz、上升和下降時間1s、電壓峰-峰值為200mv。用上述方波激勵放大電路時，在負載電阻為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)計并制作滿足本設(shè)計任務(wù)要求的直流穩(wěn)壓電源。4、 用multisim 對設(shè)計電路進行仿真。一、摘要實用低頻功率放大器主要應(yīng)用是對音頻信號進行功率放大，本文介紹了

3、具有弱信號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。功率放大器實現(xiàn)電流、電壓的放大。波形變換電路是將正弦信號電壓變換成規(guī)定要求的方波信號。設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)簡潔、實用，充分利用到了集成功放的優(yōu)良性能。實驗結(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、較高的實用性,為功率放大器的設(shè)計提供了廣闊的思路。二、關(guān)鍵字波轉(zhuǎn)換電路、 前置放大級電路、 功率放大、 穩(wěn)壓電源電路三、總體設(shè)計方案論證及選擇根據(jù)課設(shè)要求, 我們所設(shè)

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

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，元件性能優(yōu)越，且制作和調(diào)試的號，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。但其中有一個元件出現(xiàn)問題或是搭配不當，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(fù)雜的保護電路?，F(xiàn)在市場上也有很多性能優(yōu)越的集成功放芯片，如tda2040a,lm1875，tda1514等。集成功放具有工作可靠，外圍電路簡單，保護功能較完善，易制作易調(diào)試等特點，雖不及頂級功放的性能，但滿足并超過本設(shè)計的要求問題的。綜上所述，考慮時間緊，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外圍電路簡單，電路熟悉，低頻特性好，保護功能齊全。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，防止輸入電路時引入感應(yīng)噪聲，c7為信號耦合電容，d1，d2為保護二極管，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，所以在正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路中采用集成運放lf3573）在前置放大級電路中采用集成雙運放ne5532,在功率放大級中采用運放lm1875。九、電路參數(shù)計算前置放大計算 對于第一級放大，要求在信號最強時，輸出不失真，即vp=700mv時，輸出vom2.53v,考慮到元件誤差的影響，取v02.pp=3v，而輸入信號最小為150mv，則第二級放大倍數(shù)是 a2 = v02.pp/ v01.pp=20功率放大計算： lm1875開環(huán)增益為26d

8、b，即放大倍數(shù) a=20 因為要求輸出到8電阻負載上的功率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、收獲與體會經(jīng)過此次課程設(shè)計鍛煉，我不僅深深體會到理論知識對實踐操作的重要性，還深入了解并學(xué)會了一種簡單實用、價格低的低頻功率放大器的電路設(shè)計方法。 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,

9、也符合理論上的要求 。體會：在學(xué)習(xí)和工作中要有認真負責的態(tài)度，要有自信，千萬不要輕言放棄！萬事開頭難，交給你一項工作，也許剛開始你沒有什么想法，但是只要你堅持到最后，會有一個很好的答案！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任務(wù)，我們應(yīng)該通過不斷地完善，爭取做到更好！十二、參考文獻 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)計競賽系統(tǒng)設(shè)計 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)計教程 北京希望電子出版社 20025

10、 谷麗華、辛?xí)詫?、么旭東 實用低頻功率放大器的設(shè)計 沈陽化工學(xué)院學(xué)報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)壓電源部分為整個功放電路提供能量，根據(jù)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+15v。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，故本設(shè)計中采用三端穩(wěn)壓電路。兩組獨立的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，大電容放電會使穩(wěn)壓塊由于反電流沖擊而損壞，加