音頻放大器設(shè)計(jì)報(bào)告

中南民族大學(xué)第四屆大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽承諾書我們仔細(xì)閱讀了中南民族大學(xué)第四屆大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的競(jìng)賽規(guī)則.我們知道，抄襲別人的成果是違反競(jìng)賽規(guī)則的，如果引用別人的成果或其他公開(kāi)的資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參考文獻(xiàn)中明確列出。我們鄭重承諾，嚴(yán)格遵守競(jìng)賽規(guī)則，以保證競(jìng)賽的公正、公平性。如有違反競(jìng)賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴(yán)肅處理。我們參賽選擇的題號(hào)是（從A/B/C/D/E/F中選擇一項(xiàng)填寫）：參賽組別為（高年級(jí)組/低年級(jí)組）：參賽報(bào)名號(hào)為（系統(tǒng)設(shè)置的組號(hào)）：所屬學(xué)院（請(qǐng)?zhí)顚懲暾娜?參賽隊(duì)員（打印并簽名）：1.姓名：電話：姓名：電話：姓名：電話：日期：2010年12月1日評(píng)閱編號(hào)（由專家組評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)〉中南民族大學(xué)第四屆大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽編號(hào)專用頁(yè)評(píng)閱編號(hào)（由專家組評(píng)閱前進(jìn)行編號(hào)）參賽組別為（高年級(jí)組/低年級(jí)組）：編號(hào):音頻放大器摘要：本系統(tǒng)是基于三極管元件設(shè)計(jì)而成的一種音頻放大器。由前置放大電路，和功率放大電路，外加信號(hào)幅度指示電路三部分組成。前置放大電路主要由三極管差分放大電路構(gòu)成，加上恒流源提供偏置，抑制每一邊電路的溫漂，提高共模增益比。然后通過(guò)電容耦合到功率放大電路中，除去了直流對(duì)后級(jí)放大電路的影響。功率放大電路是由三級(jí)管構(gòu)成的互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路構(gòu)成，即OCL電路。能有效的克服交越失真，放大前置放大輸入的交流音頻信號(hào)。另有信號(hào)幅度大小柱形圖指示器，采用電壓比較器從前置放大電路輸出取樣，連續(xù)穩(wěn)定地指示電壓動(dòng)態(tài)變化。關(guān)鍵詞：三極管差分放大互補(bǔ)對(duì)稱電壓比較、方案設(shè)計(jì)與論證系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)主要由前置放大電路，可調(diào)衰減，功率放大電路，及信號(hào)幅度指示組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下圖所示。信號(hào)輸入信號(hào)輸入3.4.3.4.其中，前置放大電路有差分放大電路構(gòu)成，可調(diào)衰減由電位器實(shí)現(xiàn)，信號(hào)幅度指示采用電壓比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)，功率放大電路采取雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。1.前置放大電路的方案選擇1.方案一：?jiǎn)渭?jí)共射放大電路用三極管構(gòu)成單級(jí)共射放大電路，由于設(shè)計(jì)要求高輸入電阻和通頻帶，放大倍數(shù)的要求，此電路淘汰。方案二：差分放大電路采用兩個(gè)參數(shù)相同的三極管構(gòu)成差分放大電路，采用單端輸入，恒流源偏置。能很好的滿足設(shè)計(jì)的要求。故前置放大采用方案二。2.可調(diào)衰減的方案選擇2.方案一：串聯(lián)一個(gè)電位器前置放大電路后串聯(lián)一個(gè)電位器再接功率放大電路方案二：并聯(lián)一個(gè)電位器前置放大電路后并聯(lián)一個(gè)電位器再接功率放大電路由于題目要求數(shù)據(jù)的測(cè)量前提是并聯(lián)一個(gè)600歐姆的負(fù)載，故此選擇并聯(lián)一個(gè)600歐姆電位器。功率放大電路方案選擇方案一：采用乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路可采用兩個(gè)特性完全一致的的NPN和PNP，兩管基極連在一起作輸入端，兩管發(fā)射極連在一起作輸出端。但是此電路沒(méi)有直流偏置，當(dāng)輸入信號(hào)低于三極管導(dǎo)通電壓時(shí)，兩管均截至，形成交越失真。方案二：采用改進(jìn)型甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路在乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路的基礎(chǔ)上，給電路提供一個(gè)直流偏置，該偏置電壓稍大于管子的導(dǎo)通電壓，在兩個(gè)管子的基極之間加兩個(gè)二極管及偏置電阻。由于雙電源供電比較麻煩，所以將電路改成單電源供電。綜上分析，考慮到本設(shè)計(jì)的功能與性能指標(biāo)要求，選用方案二。信號(hào)幅度指示電路方案選擇方案一：采用單運(yùn)放作電壓比較用單運(yùn)放來(lái)比較電壓，同向輸入端輸入需要比較的電壓，反向輸入端輸入閥

值電壓，輸出端接發(fā)光二極管。方案二：采用LM339作電壓比較采用LM339芯片來(lái)比較前置放大電路輸出信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的大小，然后輸出信號(hào)給發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)電壓幅度指示?？紤]到本設(shè)計(jì)要求指示十段電壓，用單運(yùn)放使用元件太多，電路復(fù)雜，所以選用方案二。二、具體電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算前置放大電路的設(shè)計(jì)前置放大電路將信號(hào)源信號(hào)進(jìn)行放大，采用單端輸入雙端輸出的差分放大電路，用直流源提供偏置，電路如圖一。電路元件具體參數(shù)如圖所示：圖一：前置放大電路電路仿真波形：圖一：前置放大電路電路仿真波形：Vrfr'ISS口BHT2^FL時(shí)間 通道一A 通道一B0.000s 0.000V 1S1.175mV715.631us -97.638mV 8.735V715-Klus -97.638mV 8.554V通道A 通道B反向保存Ext,Trigger時(shí)間軸觸發(fā)示iKs§-XSCl示iKs§-XSCl比例2Eg 比例50mV/Div 比例S加* 0邊沿國(guó)國(guó)曰回區(qū)重］K位置~0 Y位置三 丫位置~0 電平o V-麗［WI網(wǎng)麗叵］回叵］ 叵］叵|園匚］◎類型匡囹通］值函國(guó),由圖可以看出，波形沒(méi)有失真。.功率放大電路的設(shè)計(jì)功率放大采用改進(jìn)型甲乙類功率放大電路，電路如圖二。電路主要由三極管構(gòu)成，兩個(gè)三極管構(gòu)成甲乙類互補(bǔ)功率放大電路。Q3,Q4分別選擇三極管MSPU01和MSPU51，二極管選擇MSS1000O由于multisim元件庫(kù)里沒(méi)有該型號(hào)元件，故采用虛擬元件代替仿真。10(K12.7kQ：圖二：功率放大電路10(K12.7kQ：圖二：功率放大電路電路仿真波形：信號(hào)幅度指示電路的設(shè)計(jì)信號(hào)幅度指示電路采用電壓比較進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用雙運(yùn)放LM158進(jìn)行比較。閾值電壓的提供采用電阻分壓的方式，電路如圖三。LM158ACsoonloan51{K&10￡51Q￡510￡LM158ACsoonloan51{K&10￡51Q￡510￡510￡51Of51Q￡510￡510￡圖三：信號(hào)幅度指示電路1U5EVdUdB三、電路測(cè)試結(jié)果分析1、測(cè)試原理，方法采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，示波器進(jìn)行輸入輸出信號(hào)測(cè)量，觀察波形失真情況,用功率表測(cè)量輸出功率。

系統(tǒng)框圖如下：2、 測(cè)試儀器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器-XFG1,示波器-XSG1,功率表-XWM13、 測(cè)試結(jié)果前置放大電路測(cè)試結(jié)果前置放大電路輸入電阻測(cè)量（信號(hào)源串聯(lián)一個(gè)10k的電阻）UiUi’輸出信號(hào)幅度100mV80mV輸入電阻R0=Ui/（Ui-Ui’）*Rs=40k歐姆前置放大電路通頻帶的測(cè)量輸入信號(hào)頻率輸出信號(hào)幅度輸入信號(hào)幅度5mV20mV40mV60mV80mV100mV100Hz0.5358V2.126V4.13V5.944V7.845V9.751V1kHz0.5324V2.114V4.128V5.992V7.616V9.641V10kHz0.5229V2.091V4.106V5.937V7.632V9.726V2.功率放大電路測(cè)量結(jié)果 （輸入信號(hào)幅度0.5V）輸入信號(hào)幅度100Hz1kHz10kHz輸出電壓U0/V輸出電流I0/A輸出功率P/w6.46.85.23.信號(hào)幅度指示電路測(cè)量結(jié)果輸入信號(hào)幅度0.1V1V2V3V4V5V6V7V8V9VLed燈亮的數(shù)目123456789104、結(jié)果分析由于對(duì)multisim軟件不是特別的熟悉，在仿真時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)誤差，在元器件的選擇方面，也出現(xiàn)了一定的誤差，在電路圖的設(shè)計(jì)方面也有很多不完善的地方，使得真?zhèn)€系統(tǒng)沒(méi)能很好的滿足設(shè)計(jì)要求。四、結(jié)論通過(guò)本設(shè)計(jì)的理論分析、實(shí)際制作與測(cè)試分析表明：前置放大電路的放大倍數(shù)及通頻帶滿足設(shè)計(jì)