模電課程設(shè)計報告--帶前置放大的音頻功放電路.doc

課 程 設(shè) 計 報 告 課程名稱： 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 設(shè)計名稱： 帶前置放大的音頻功率放大器 姓 名： 學(xué) 號: 班 級： 日 期： 摘要本電路設(shè)計采用前置放大電路和音頻功率放大電路相結(jié)合的放大模式，前者采用有“運放之皇”的NE5532對電壓進行放大，后者采用性能優(yōu)良的LM386對電壓和電流放大，給音響放大器的負載（揚聲器）提供一定的輸出功率。當(dāng)負載一定時，希望輸出的功率盡可能大，輸出的信號的非線形失真盡可能的小，效率盡可能的高。在前置放大和功放之間加上一個滑動變阻，就保證了音量可調(diào)，在滑動變阻器之前再加上一足夠大電阻，這樣保證了信號不失真。除此之外，加上相應(yīng)的旁路電容又使得電路具有雜音小，有電源退偶，無自激等優(yōu)點。根據(jù)實例電路圖和已經(jīng)給定的原件參數(shù)，使用multisim10軟件模擬電路，并對其進行靜態(tài)分析，動態(tài)分析，顯示波形圖，計算數(shù)據(jù)等操作。關(guān)鍵詞： NE5532 LM386 性能優(yōu)良 音量可調(diào) 雜音小 目 錄一、設(shè)計的目的及任務(wù)1.1設(shè)計的目的1.2 設(shè)計的任務(wù)及要求二、電路設(shè)計總方案及原理框圖2.1原理框圖2.2電路設(shè)計方案三、各組成部分的工作原理3.1.1弱信號前置放大級電路圖3.1.2前置放大電路圖工作原理3.2.1音頻功率放大電路圖3.2.2音頻功率放大電路的工作原理4、 電路仿真4.1 設(shè)計的總電路圖4.2應(yīng)用Multisim 11進行的仿真結(jié)果五、電路的安裝及調(diào)試六、電路的實驗結(jié)果七、實驗總結(jié)八、儀器儀表明細清單參考文獻一、設(shè)計的目的及任務(wù)1.1設(shè)計的目的1，了解音頻放大電路的形成和用途。2，掌握音頻放大電路的一種實現(xiàn)方法。3，提高獨立設(shè)計電路和驗證試驗的能力。4，熟悉運用Multisim 11軟件進行仿真，學(xué)會焊接技術(shù)。1.2 設(shè)計的任務(wù)及要求 前置放大器的放大倍數(shù)為10 倍，使用單電源低噪聲集成運放NE5534、OP-27A，功率放大采用LA4100、或LM386、或其他型號。音量可調(diào)，雜音小，有電源退耦，無自激。2、 電路設(shè)計總方案及原理框圖2.1原理框圖圖1系統(tǒng)原理框圖2.2電路設(shè)計方案根據(jù)推任務(wù)要求，設(shè)計總電路需要弱信號前置放大級電路和功率放大電路兩個基本電路，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)。2.2.1弱信號前置放大級 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。圖2 5532引腳圖2.2.2功率放大級 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。由分立元件組成的功放，如果電路選擇得好，參數(shù)恰當(dāng)，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(dāng)，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)在市場上有許多性能優(yōu)異的集成功放芯片，如TDA2040A、LM1875、LM386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。本電路中LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。靜態(tài)功耗低，約為4mA，可用于電池供電。 其特點是工作電壓范圍寬，4-12V 或者 5-18V， 外圍元件少， 電壓增益可調(diào)，20-200，低失真度，符合本電路的設(shè)計要求。圖3 LM386引腳圖三、各組成部分的工作原理3.1.1弱信號前置放大級電路圖圖4 前置放大電路圖3.1.2前置放大電路圖工作原理采用NE5532構(gòu)成的前置放大器如上圖所示。采用固定增益加輸出衰減模式,要求當(dāng)各輸出不衰減,輸入 時， 輸出 。要求雜信號最強時,輸出不失真,即在 時,輸出。所以 ,取。當(dāng)輸入信號最小,即=10mV 而輸出不衰減時=A1=1510=150 mV。所以電壓放大倍數(shù)為10倍，在總電路設(shè)計中，采用穩(wěn)壓電源對NE5532提供+15V和-15V的工作電壓。3.1.3 NE5532極限參數(shù)表表1 NE5532極限參數(shù)表參數(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TOPR0703.2.1音頻功率放大電路圖圖5 LM386 應(yīng)用電路 3.2.2音頻功率放大電路的工作原理用LM386組成的OTL功放電路如上圖所示，信號從3腳同相輸入端輸入，從5腳經(jīng)耦合電容(220F)輸出。圖中，5腳所接容量為20F 的電容為去耦濾波電容。1腳與8腳所接電容、電阻是用于調(diào)節(jié)電路的閉環(huán)電壓增益，電容取值為10F，電阻R在020k范圍內(nèi)取值；改變電阻值，可使集成功放的電壓放大倍數(shù)在20200之間變化，R 值越小，電壓增益越大。當(dāng)需要高增益時，可取R=1，只將一只10F電容接在4腳與7腳之間即可。輸出端5腳所接10電阻和0.1F電容組成容性校正網(wǎng)絡(luò)，以抵消負載中的感抗分量，防止電路自激，有時也可省去不用。該電路如用作音頻的功放電路，輸入端接前置放大電路。 3.2.3 LM386極限參數(shù)掌握LM386的極限參數(shù)有利于對其他元器件的篩選，所加電源加的電壓也要在極限范圍內(nèi)。表2 LM386極限參數(shù)表參數(shù)名稱極限參數(shù)電源電壓（LM386N-1，-3，LM386M-1）15V （LM386N-4）22V 封裝耗散 （LM386N）1.25W （LM386M）0.73W （LM386MM-1）0.595W 輸入電壓0.4V 儲存溫度-65至+150 操作溫度0至+70結(jié)溫+150 四、電路仿真4.1 設(shè)計的總電路圖 根據(jù)設(shè)計要求，將前置放大電路和音頻功放連接在一起，在multisim10軟件中進行電路仿真，用波形發(fā)生器的輸出正弦信號作為整個電路的輸入信號，經(jīng)NE5532放大后的信號作為音頻功放LM386的輸入信號，最后把功率放大后的輸出信號輸入到示波器中，并將信號發(fā)生器中的正弦信號同樣輸入到示波器中，示波器中的仿真結(jié)果如下圖所示。 圖6 帶前置放大的音頻功率放大電路4.2應(yīng)用Multisim 11進行的仿真結(jié)果 下圖中縱坐標代表振幅，即信號的強弱，橫坐標代表相位，從圖中可看出，信號是放大的，不失真，相位差非常小，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值大小，輸出波形縱坐標發(fā)生變化，即音量大小變化，但相位差不變。圖7 Multisim 11的仿真結(jié)果五、電路的安裝及調(diào)試 實踐證明，新安裝的電路板往往難以達到預(yù)期的效果，這是因為我們在設(shè)計的時候不可能周全地考慮元件的誤差、器件參數(shù)的分散性、寄生參數(shù)等各種各樣的客觀因素。此外，電路板的安裝中仍存在有可能沒有查出來的錯誤。通過電路板整體測試與調(diào)整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計方案中的不足，并查出電路安裝中的錯誤然后采取措施加以改進和糾正，就可以使之達到預(yù)定的技術(shù)要求。本次設(shè)計采用的是較為復(fù)雜電路，步驟繁瑣，流程較為復(fù)雜。所以在電路調(diào)整與測試的應(yīng)注意的問題較多，電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對電路板進行認真細致的檢查，以便糾正安裝錯誤。檢查應(yīng)特別注意：1.元器件引腳之間有無短路，尤其在焊接時，要嚴格按照焊接規(guī)則焊接，否則容易短路。2.電源的正負、負極性有沒有接反，正、負極之間有沒有短路現(xiàn)象，電源線、地線是否接觸良好。關(guān)于電源正、負極問題主要是在本次設(shè)計中的單電源供電的導(dǎo)線插在功放電路的插座上，在此應(yīng)特別注意在測試極性的時候，應(yīng)注意紅、黑表筆不要弄反。紅表筆接正極，黑表筆接負極。不但滿足制圖制板的要求，而且使其極性區(qū)分明顯。 3.集成電路的型號及安插方向?qū)Σ粚?，引腳連接處有無接觸不良等。在安裝的時候我們查閱相關(guān)資料，在網(wǎng)上找出各個引腳的標號及參數(shù)。 六、電路的實驗結(jié)果 將焊接好的電路加上+15V和-15V的直流穩(wěn)壓工作電源，輸入信號為10mv正弦交流信號，在示波器上產(chǎn)生的輸出信號與仿真結(jié)果相同。七、實驗總結(jié)為期一個星期的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，在這一星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計、焊接過程中我感觸頗深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設(shè)計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。其次，這次課程設(shè)計提高了我的團隊合作水平，使我們配合更加默契，體會了在接好電路后測試出波形的那種喜悅。在實驗過程中，我們遇到了不少的問題。比如：波形失真，甚至不出波形這樣的問題。在老師和同學(xué)的幫助下，把問題一一解決，那種心情別提有多高興啊。實驗中暴露出我們在理論學(xué)習(xí)中所存在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀態(tài)，老師們不厭其煩地為我們調(diào)整波形，講解知識點，實在令我感動。還有就是在實驗中，好多同學(xué)被電烙鐵燙傷了，這不得不讓我想起安全問題，所以在以后的實驗中我們應(yīng)該注意安全，讓不必要的傷害減至最少。還有值得我們自豪的一點就是我們的線路連得橫豎分明，簡直就是藝術(shù)啊，最后用一句話來結(jié)束吧。八、儀器儀表明細清單表3 儀器儀表明細清單類型商品名稱數(shù)量（個）運算放大器NE55321功率放大器LM3861電容