低頻放大電路試驗(yàn)報(bào)告材料

1、實(shí)用文檔課程設(shè)計(jì)報(bào)告所屬院系：專 業(yè)：課程名稱：電子技術(shù)根底上設(shè)計(jì)題目：低頻功率的放大器設(shè)計(jì)班 級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：完成日期：2021. 7. 5文案大全實(shí)用文檔設(shè)計(jì)思路1系統(tǒng)原理框圖文案大全實(shí)用文檔外供正弦信號(hào)源弱信號(hào)前置放大電路T功率放大電路波形變換電路自制穩(wěn)壓8歐姆負(fù)載電路2設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)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維合的 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(huì)給系統(tǒng)引入噪聲等干擾因素造成不利影響,本設(shè)計(jì)采用方案二：全部采用集成運(yùn)放芯片搭建電路.為滿足題目規(guī)定的指標(biāo)要求,減小非線性失真,

2、提升電路的高頻和低頻 特性,我們決定在前置放大級(jí)電路中采用集成雙運(yùn)放 NE5532,在正弦波一 方波轉(zhuǎn)換電路中采用集成運(yùn)放LF357,在功率放大級(jí)中采用運(yùn)放LM1875、單元電路設(shè)計(jì)1波形變換電路：設(shè)計(jì)電路如圖1所示,我們直接采用施密特觸發(fā)器進(jìn)行波形變換與整形,選用高精度、高速運(yùn)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(fù)對(duì)稱,頻率為1000Hz,上升和下降時(shí)間 1us,電壓的峰-峰值為200 mV由于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(diǎn),完全可以滿足技術(shù)指標(biāo)要求.Ui1 0K+VC CUo 0R 37 5K

3、1.5 KR 21 0KVC C文案大全實(shí)用文檔圖1波形變換電路此電路中,C21和C22為脈沖加速電容,可以減少方波脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間,可以取56pF和100pFo RP21可以將輸出幅度調(diào)整至 200mV可選用10K.R24為限流電阻,限制穩(wěn)壓二極管電流 VD1、VD2,保證輸出方波幅度穩(wěn)定.(1)確定輸出電壓UoUo = Vz ,比擬器輸出上下電平為主VzUOH = VZ 、 U OL = -VZ(2) U+和U一的表達(dá)式(當(dāng)U+=U-時(shí),輸出電壓狀態(tài)發(fā)生跳變)U. =5 , U+= R23 UoR22 R23(3)門限電位R23EmH=VzR22 R23EmL -R23p(-Vz)R

4、22 R23當(dāng) Ui 之 EmH 時(shí),Uo 0, Uo=Vz.遲滯寬度V=EmH-EmL2R23VZR22 R23令R23=10K (假設(shè)遲滯比擬器的遲滯寬度 &V=0.7V)那么 R22 =(2Vz-1)MR23 =(2-1)M10K=75.71K,取 R22 = 75KCR21近似等于R23,即R21 =10KG圖1中集成運(yùn)算放大器可采用轉(zhuǎn)換速率 SR 10V/uS,增益帶寬積GBW 1 0MHZ勺運(yùn)放芯片,如 LF357、OP-1& OP-37. NE553描.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

5、電阻,把流過 D1、D2的電流限定在6mA 右.C1、C2為脈沖加速電容,它可以進(jìn)一步減少方波脈沖時(shí)間上升和下降時(shí)間. 假設(shè)遲滯比擬器的遲滯寬度AV=EmH-EmL=0.7V那么R3可用下式來確定文案大全實(shí)用文檔R3= (2Vz/AV - 1 ) R2= (2*370.7-1 ) *10=75.71 K Q 取 R3=75 KQ 如電路采用LF357集成運(yùn)放,那么輸出方波的上升時(shí)間和下降時(shí)間可做到小于0.5uS.調(diào)節(jié)RVy輸出幅度可調(diào)節(jié)到200mV滿足題目指標(biāo)要求.2弱信號(hào)前置放大級(jí)電路：前置放大電路可以采用集成運(yùn)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)

6、濟(jì)方面考慮本設(shè)計(jì)采用的是集成運(yùn) 算放大器方案,設(shè)計(jì)前置放大器可供選用的集成運(yùn)算放大器有很多,有LF347、LF353、LF357、LF35& 0P-16、OP-37 NE5532 NE553嚼.主要考慮的技術(shù)指 標(biāo)是帶寬、電壓增益、轉(zhuǎn)換速率、噪聲和電流消耗等.為提升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(yùn)算放大器構(gòu)成前置放大器電路時(shí),必須采用同相放大電路結(jié)構(gòu),電路如圖3所圖2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(jí)運(yùn)算放大器電路A1和A2,每級(jí)放大 器的增益取決于 R1、 R2?口 R3 R4,即AvA=1+R2/R1,AVB=1+R4/R3由

7、上述分析可知,低頻功率放大器的總增益為68dB,兩級(jí)前置放大器的增 益安排在50dB&右比擬適宜,每級(jí)增益在25dB左右,以保證充分發(fā)揮每級(jí)的線性 放大性能并滿足帶寬要求,從而可保證不失真,即到達(dá)保真放大質(zhì)量.圖2中C1、C汾別為隔直流電容,是為滿足各級(jí)直流反應(yīng)、穩(wěn)定直流工作點(diǎn) 而加的.但對(duì)于交流成分,C1、C數(shù)須呈現(xiàn)短路狀態(tài),即要求C1、C2勺容抗遠(yuǎn)小文案大全實(shí)用文檔于R1、R3勺阻值.C3 C的耦合電容,為保證低頻響應(yīng),要求其容抗遠(yuǎn)小于放大器 的輸入電阻.RS R助各級(jí)運(yùn)放輸入端的平衡電阻,通常R5=R2,R6=R4一個(gè)采用兩級(jí)NE5532C1:麗C1:B構(gòu)成的前置放大器如圖3所示.各級(jí)均

8、 采用固定增益加輸出衰減組成,要求當(dāng)各級(jí)輸出不衰減,輸入U(xiǎn) i,p_p =5mV時(shí), 輸出 UO,P_p 2 2.53V.對(duì)于第一級(jí)放大器,要求雜信號(hào)最強(qiáng)時(shí),輸出不失真,即在U |,p_p = 700mV 時(shí),輸出 Uom 2.53V,考慮到元件誤差的影響,取Uo2,pq=3V,而輸入信號(hào)最小為150 mV,那么第二級(jí)放大器倍數(shù)為A =U 02Pq/UO1,P_P =3/0.15=20 取 A2 =220 因此,取R6=1K, R7=15K, R17=22K,%=化跟隨電路具有輸入電阻大,輸出電阻小的特點(diǎn),可以做多級(jí)放大器的中間 級(jí),即緩沖級(jí).說得通俗一點(diǎn),就是做阻抗變換,使前后級(jí)之間實(shí)現(xiàn)阻抗

9、匹配. 所以兩級(jí)放大電路前加了跟隨電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配.文案大全實(shí)用文檔圖3兩級(jí)NE5532勾成的前置放大電路3功率放大電路前面已經(jīng)說過功率放大電路可由 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(dāng),元件性能優(yōu)良, 設(shè)計(jì)和調(diào)試的好,那么性能也很優(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(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,那么性能會(huì)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(fù)雜的保護(hù)電 路.集成功率放大電路成熟,低頻性能好,內(nèi)部

10、設(shè)計(jì)具有復(fù)合保護(hù)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,信噪比擬小,而 且電路布局合理,外圍電路簡(jiǎn)單,保護(hù)功能齊全,還可外加散熱片解決散熱問題. 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(gè)輸出功軍最大可到達(dá)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(hù)電路和熱保護(hù)電路, 電源電壓范圍為1660M采用TO-220封裝.文案大全實(shí)用文檔在圖5電路中,輸入信號(hào) Vi經(jīng)過C12耦合到LM1875的腳,功率放大后

11、 從腳輸出加到揚(yáng)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,預(yù)防功率放大器產(chǎn)生高頻自激,去耦是指對(duì)電源采取進(jìn)一步的濾波舉措,去除兩級(jí)間信號(hào)通過電源互相干擾的影響.R11、R12組成反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)；C20為直流負(fù)反應(yīng)電容；直流負(fù)反應(yīng)的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn), 而對(duì)放大電路的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)性能沒有影響,動(dòng)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,預(yù)防輸入靠路時(shí)引起感應(yīng)噪聲；C12為信號(hào)耦合電容, 耦合指信號(hào)由第一級(jí)向第二級(jí)傳遞的過程.電源電壓采用土15V0LM1875開環(huán)增益為26 dB ,即放大倍數(shù)A=20= 由于要求輸出到8Q電阻

12、負(fù)載上的功率Po20W而Uom =、；2Rl *Po = .2 8 20 =17.9加上功率管管壓降2V,那么U =U0M 2 =17.9 2 -19.7V 那么取電源電壓為土 20V.Icm = 2P0/Rl = 2 20/8 =2.24APV =2U 1cM / =2 21 2.24/二=30W VCM所以計(jì)算效率為“計(jì)=(PO / PV ) M100% = (20/30) M100% = 66.7%輸出最大不失真電壓 Uom =17.9V,故Uo,p-p =17.9父2 = 35.8VR121R111由于 A=20, F = 一 , Af0 =1 +=21 , Af 歸 Af0 M (1

13、-)定 10R12 R1121R121 AF所以功放電壓增益取Af =10,那么輸入信號(hào)U 1P_P =UO.p_P/AF =35.8/10 = 3.58V文案大全實(shí)用文檔圖4采用集成功放LM1875t勾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(jiǎn)單,便于擴(kuò)功,使得功率放大級(jí)電路簡(jiǎn)潔,實(shí)用,輸出功率大,非線性 失真小.4自制穩(wěn)壓電源電路：直流穩(wěn)壓電源局部那么為整個(gè)功放電路提供能量,根據(jù)以上設(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 +18V.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)

14、點(diǎn),本設(shè)計(jì) 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(shí)測(cè)其紋波電壓很小.三、總體設(shè)計(jì)電路文案大全實(shí)用文檔四、仿真與調(diào)試1 .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(fù)電壓輸出為-14.7V.雖然運(yùn)放 所加正負(fù)電壓不對(duì)稱時(shí)可能會(huì)引起直流偏移,即在輸入信號(hào)為 0時(shí),輸出信號(hào)并 不為0,但考慮到NE553加低噪聲性能和LM187抑8.負(fù)載上,20慚出時(shí)總諧波 失真為0.015 %的特點(diǎn),對(duì)正負(fù)電壓輸出微小的不對(duì)稱不再做調(diào)整.2 .前置放大電路和波形轉(zhuǎn)換電路的調(diào)試：在此我們對(duì)前置放大電路的兩級(jí)分開調(diào)試.調(diào)整直

15、流電源輸出為土 15V,插上運(yùn)放NE55325片,接通直流電源1前置放大器調(diào)試前置放大電路運(yùn)行情況如下列圖5所示：文案大全實(shí)用文檔Time Channel_A315,393 ms -2C3.215 mVCtianrl_B 13 454mVReverseT1 里座!T211TimebaseChannel AChannel 6Tngger廣 飛 1 CLevl O| V$jhga Nor. lAjto | i-Scale 1500 苒小X positiDn 0 |W Altd| b/a| /vb|Scale 200 mTDrvY position |0 AC _oj |dF PScale(20 m

16、WDivV gEition 口生LlFJI2功率放大電路調(diào)試與前置放大電路并行前置放大電路與功率放大電路共同運(yùn)行情況如下列圖6所示.電壓總增益 ：53.6dB前置放大級(jí)為20,功率放大級(jí)為33.6輸出功率 ：Po=11.236W;電源平均供應(yīng)功率：Pi=12.5V1.185A=14.8W轉(zhuǎn)換效率 ：=Po/Pi=11.236/14.8=76%文案大全實(shí)用文檔五、心得體會(huì)經(jīng)模擬運(yùn)行說明,本電路可以實(shí)現(xiàn)將輸入的低頻信號(hào)進(jìn)行放大后,產(chǎn)生足夠大的 電流去推動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的功放.當(dāng)然這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不是那么的順利,在剛開 始做的時(shí)候,由于對(duì)各個(gè)元器件的不熟悉,致使我們?cè)谧鲭娐返臅r(shí)候很礙手礙腳, 還搞錯(cuò)了元

17、器件的正負(fù)極,使電路直接沒反映,還有在做電源的時(shí)候,由于少接 了一根線,使我在測(cè)量電壓的時(shí)候沒有輸出電壓,后來我們看書上面的電路圖, 一步一步仔細(xì)的尋找原因,后來終于找出問題的所在.在調(diào)試電路的時(shí)候,開始 的時(shí)候沒有波形出現(xiàn),后來才發(fā)現(xiàn)是三極管壞了,當(dāng)找出原因的時(shí)候心里面真的 很快樂,由于是自己努力的.經(jīng)過半個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì),我不僅在專業(yè)技能方面有了明顯提升, 還了解了產(chǎn)品開 發(fā)所必須的全過程：資料收集、功能分析、分析電路、安裝、調(diào)試等.雖然時(shí)間 不長(zhǎng)但我感覺有很大的收獲,通過學(xué)習(xí)使自己對(duì)課本上的知識(shí)進(jìn)一步了解加深, 能夠充分利用圖書館的資料,增加了除課本以為的許多知識(shí).增強(qiáng)了自己對(duì)電路 圖的熟

18、悉,加深了解了電路圖每一局部的作用及其是如何工作的.與此同時(shí),我還明白了團(tuán)結(jié)合作的團(tuán)隊(duì)精神的可貴性, 與隊(duì)友的合作更是一件快樂的事情,只 有彼此都付出,彼此都努力維護(hù)才能將作品做的更加完美.而團(tuán)隊(duì)合作也是當(dāng)今 社會(huì)最提倡的.同時(shí)也提升了自己動(dòng)手水平,包括使用萬用表等測(cè)量?jī)x器測(cè)量數(shù) 據(jù),以及利用儀器如何檢查故障的根源, 怎樣排除故障的方法,培養(yǎng)了自己的自 學(xué)水平以及人際交往水平.從而使我能夠更好地適應(yīng)社會(huì)工作.這次實(shí)踐活動(dòng)的時(shí)間雖短,但它留給我們的啟迪卻是深刻而長(zhǎng)遠(yuǎn)的,是我 們?nèi)松缆飞蠄?jiān)實(shí)的一步.我通過積極參加社會(huì)實(shí)踐活動(dòng), 熟悉了社會(huì),熟悉到 自己的社會(huì)位置,明確了自己的歷史使命,激發(fā)了自己的學(xué)習(xí)熱情,我會(huì)不斷地 調(diào)整和完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu),戰(zhàn)勝前進(jìn)道路上的各種挫折,鍛煉自己的意志和毅 力,為適應(yīng)今后的工作做好準(zhǔn)備.實(shí)習(xí)工作結(jié)束了,但這不是終點(diǎn),而是另一個(gè) 新的起點(diǎn).實(shí)習(xí)的一些收獲和體會(huì),都對(duì)于我們今后走上工作崗位,都有很大的 幫助.經(jīng)過