功率放大電路39477

1、廣東海洋大學模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告題 目： 實用低頻功率放大器設(shè)計人員：林廣海 （仿真與實驗）其他組員：李瑞龍、林天貴學 號：2班 級：電科1165指導教師： 徐國保日 期：2017 12.11-12.15一 課題名稱：實用低頻功率放大器二設(shè)計任務與要求（一）基本要求1、在放大通道的正弦信號輸入電壓幅度為（5700）mV，等效負電阻RL為8下，放大通道應滿足： 額定輸出功率POR2W； 帶寬BW（5010000）Hz； 在POR下的效率45%；2、自行設(shè)計并制作滿足本設(shè)計任務要求的穩(wěn)壓電源。（二）一般要求：1綜合運用電子技術(shù)課程中所學的理論知識完成課程設(shè)計。2通過查閱手冊和文獻資料，提高獨立

2、分析和解決實際問題的能力。3熟悉常用電子器件的類型和特征，并掌握合理選用的原則。4學會電子電路的分析、調(diào)試及安裝技能。5進一步熟悉電子儀器的正確使用。三、方案選擇與論證本次實驗的系統(tǒng)原理框圖如下：外供正弦信號源弱信號前置放大電路功率放大電路自制穩(wěn)壓電源8歐姆負載其中前置級主要完成小信號的電壓放大任務；功率放大級則實現(xiàn)對信號的電壓和電流放大任務；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、

3、高效率、低噪聲、寬頻帶、快響應的音響與脈沖傳輸、放大兼容的實用電路。下面對每個單元電路分別進行論證。1、 弱信號前置放大電路方案:弱信號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，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，符合低噪聲、高保真、高增益、快響應、寬帶音響集成電路的集成電路有：LF347、LF353、LF357、LF356、0P-16、OP-37、M5212、LM5213、LLM1875、TDA1514、NE5532、NE5534等很多。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

4、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。在該實驗中，為簡化電路結(jié)構(gòu)，我們采用NE5532反相比例放大電路來實現(xiàn)對輸入電壓的放大。2、功率放大電路方案一： 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。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

5、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。方案二：采用OTL 功率放大器，該放大器采用TDA2030音頻放大器芯片，TDA2030音頻放大器電路是最常用到的音頻功率放大電路，TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,輸出功率大于10W,頻率響應為101400Hz,輸出電流峰值最大可達3.5A，其內(nèi)部電路包含輸入級、中間級和輸出級,且有短路保護和過熱保護,可確保電路工作安全可靠，采用正輸出單電源供電。最終方案：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，也可由集成電路完成。集成功率放大電路成熟，低頻性能好，內(nèi)部設(shè)計

6、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，還可外加散熱片解決散熱問題。所以通過各方面的比較，本實驗的功率放大部分決定采用方案二。四方案原理圖弱信號前端放大電路圖：電路詳解：該電路的輸入端是最左邊的R1電阻，輸出端是集成運放NE5532的端口，反饋網(wǎng)絡由R3和R1構(gòu)成。在該放大電路中，電壓增益取決于R1與R2。圖中的信號發(fā)生器和示波器主要是用來檢測電路設(shè)計是否達到要求。測試結(jié)果如下圖所示：經(jīng)過Multisim仿真測試，電壓增益Au=10，可以達到預期的設(shè)計效果。功率放大電路圖：電路詳解：如圖所設(shè)計的電路

7、，在一般實際的音響功放中，會有兩個如上圖所示的相同結(jié)構(gòu)，它們構(gòu)成鏡像接法，即所謂的雙聲道結(jié)構(gòu)，在本設(shè)計中，為方便模擬運行，只采用單聲道模式。電路由正負12V直流電源供電，信號的輸入端是最左邊的（22uF電解電容），輸出部分是最右邊的（R5，8歐姆負載）電路整體可以理解為采用集成件的OCL電路）。經(jīng)測試相關(guān)的數(shù)據(jù)如下：經(jīng)Multisim仿真測試，帶寬BW > (50-10000)Hz,電壓幅度較低時效果良好，無失真現(xiàn)象，但電壓幅度達到700mV時，信號稍微出現(xiàn)底部和頂部失真現(xiàn)象，未能達到理想效果；額定輸出功率P=0.59A*4.73V=2.8W > 2W,符合要求。自制穩(wěn)壓電源：直流

8、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，需要穩(wěn)壓電源輸出的兩種直流電壓即±12V。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)4700uF電解并并上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。主要元件列表：弱信號前置放大電路：1、NE5532小信號帶寬：10MHZ 輸出驅(qū)動能力：600，10V有效值  輸入噪聲電壓：5nV/Hz(典型值)  直流 電壓增益：50000  交流電壓增益：2200-10K

9、HZ 功率帶寬： 140KHZ 轉(zhuǎn)換速率： 9V/s 大的電源電壓范圍：±3V-±20V  單位增益補償功率放大電路：1、TDA2030外接元件非常少。.輸出功率大，Po=18W(RL=4)。.采用超小型封裝（TO-220）,可提高組裝密度。開機沖擊極小。內(nèi)含各種保護電路，因此工作安全可靠。主要保護電路有：短路、過熱、地線偶然開路、電源極性反接（Vsmax=12V）、負載泄放電壓反沖等。2、1N4001自制穩(wěn)壓電源：TRANSFORMER_CT_RATED、1B4B42、LM7818、LM7812五電路調(diào)試整個系統(tǒng)在調(diào)試時，分部分調(diào)試

10、，首先是前置放大電路的調(diào)試，然后是功率放大器的調(diào)試，出現(xiàn)的問題解決后再進行穩(wěn)壓電路的調(diào)試。經(jīng)過日日夜夜的調(diào)試論證，由于各種的原因，我們所設(shè)計的這個方案還是有諸多的問題，在一些細節(jié)方面沒能達到要求，遇到的問題有： 1、輸入信號波形失真；2、輸入頻率和輸入電壓過高出現(xiàn)仿真錯誤；3、有些元件在Multisim沒能找到；4、地線的不當處理對實驗結(jié)果影響很大；六收獲體會在沒有經(jīng)過期末洗禮的現(xiàn)在讓我去設(shè)計調(diào)試一個功能比較完整的電路圖真是太折磨人了。在我們的小組中，我是負責調(diào)試哪一塊的，模電基礎(chǔ)不好的我剛開始還真是沒一點的頭緒，自能按著同伴給出的電路圖在Multisim把各個組件拼接在一起，然后運行進行模擬，然而發(fā)現(xiàn)行不通，還是得參考各種資料，把電路圖中各個元件的作用琢磨個遍，然后邊模擬，邊和組員討論如何解決遇到的問題。整套過程下來，起碼對模電的基礎(chǔ)知識有了比較清晰的了解，而卻掌握了Multi