模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告--帶前置放大的音頻功放電路.doc

課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 課程名稱(chēng)： 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 帶前置放大的音頻功率放大器 姓 名： 學(xué) 號(hào): 班 級(jí)： 日 期： 摘要本電路設(shè)計(jì)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(yùn)放之皇”的NE5532對(duì)電壓進(jìn)行放大，后者采用性能優(yōu)良的LM386對(duì)電壓和電流放大，給音響放大器的負(fù)載（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出的信號(hào)的非線(xiàn)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(gè)滑動(dòng)變阻，就保證了音量可調(diào)，在滑動(dòng)變阻器之前再加上一足夠大電阻，這樣保證了信號(hào)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(wú)自激等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)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(duì)其進(jìn)行靜態(tài)分析，動(dòng)態(tài)分析，顯示波形圖，計(jì)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(jì)的目的及任務(wù)1.1設(shè)計(jì)的目的1.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求二、電路設(shè)計(jì)總方案及原理框圖2.1原理框圖2.2電路設(shè)計(jì)方案三、各組成部分的工作原理3.1.1弱信號(hào)前置放大級(jí)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(jì)的總電路圖4.2應(yīng)用Multisim 11進(jìn)行的仿真結(jié)果五、電路的安裝及調(diào)試六、電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)八、儀器儀表明細(xì)清單參考文獻(xiàn)一、設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)1.1設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)方法。3，提高獨(dú)立設(shè)計(jì)電路和驗(yàn)證試驗(yàn)的能力。4，熟悉運(yùn)用Multisim 11軟件進(jìn)行仿真，學(xué)會(huì)焊接技術(shù)。1.2 設(shè)計(jì)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(yùn)放NE5534、OP-27A，功率放大采用LA4100、或LM386、或其他型號(hào)。音量可調(diào)，雜音小，有電源退耦，無(wú)自激。2、 電路設(shè)計(jì)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(jì)方案根據(jù)推任務(wù)要求，設(shè)計(jì)總電路需要弱信號(hào)前置放大級(jí)電路和功率放大電路兩個(gè)基本電路，其中前置級(jí)主要完成小信號(hào)的電壓放大任務(wù)；功率放大級(jí)則實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的電壓和電流放大任務(wù)。2.2.1弱信號(hào)前置放大級(jí) 弱信號(hào)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(jì)選用NE5532，因?yàn)橥姸嗟倪\(yùn)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(chēng)為“ 運(yùn)放之皇” 。這種運(yùn)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(hào)在低、中、高頻段均能不失真輸出, 使電路的整體指標(biāo)大大提高。圖2 5532引腳圖2.2.2功率放大級(jí) 根據(jù)題目設(shè)計(jì)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(guò)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(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)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(guò)載、過(guò)流、過(guò)熱等損壞還得加復(fù)雜的保護(hù)電路?，F(xiàn)在市場(chǎng)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(jiǎn)單，保護(hù)功能較完善，易制作調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)，雖不及頂級(jí)功放的性能，但滿(mǎn)足并超過(guò)本設(shè)計(jì)的要求是沒(méi)有問(wèn)題的。另外集成運(yùn)放還有性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)。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(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。靜態(tài)功耗低，約為4mA，可用于電池供電。 其特點(diǎn)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(jì)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(hào)前置放大級(jí)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(shí)， 輸出 。要求雜信號(hào)最強(qiáng)時(shí),輸出不失真,即在 時(shí),輸出。所以 ,取。當(dāng)輸入信號(hào)最小,即=10mV 而輸出不衰減時(shí)=A1=1510=150 mV。所以電壓放大倍數(shù)為10倍，在總電路設(shè)計(jì)中，采用穩(wěn)壓電源對(duì)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(hào)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(hào)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(shí)，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(fù)載中的感抗分量，防止電路自激，有時(shí)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(duì)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(chēng)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(chǔ)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(jì)的總電路圖 根據(jù)設(shè)計(jì)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(jìn)行電路仿真，用波形發(fā)生器的輸出正弦信號(hào)作為整個(gè)電路的輸入信號(hào)，經(jīng)NE5532放大后的信號(hào)作為音頻功放LM386的輸入信號(hào)，最后把功率放大后的輸出信號(hào)輸入到示波器中，并將信號(hào)發(fā)生器中的正弦信號(hào)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(jìn)行的仿真結(jié)果 下圖中縱坐標(biāo)代表振幅，即信號(hào)的強(qiáng)弱，橫坐標(biāo)代表相位，從圖中可看出，信號(hào)是放大的，不失真，相位差非常小，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值大小，輸出波形縱坐標(biāo)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(shí)踐證明，新安裝的電路板往往難以達(dá)到預(yù)期的效果，這是因?yàn)槲覀冊(cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)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(méi)有查出來(lái)的錯(cuò)誤。通過(guò)電路板整體測(cè)試與調(diào)整，可發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案中的不足，并查出電路安裝中的錯(cuò)誤然后采取措施加以改進(jìn)和糾正，就可以使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。本次設(shè)計(jì)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(cè)試的應(yīng)注意的問(wèn)題較多，電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，對(duì)電路板進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的檢查，以便糾正安裝錯(cuò)誤。檢查應(yīng)特別注意：1.元器件引腳之間有無(wú)短路，尤其在焊接時(shí)，要嚴(yán)格按照焊接規(guī)則焊接，否則容易短路。2.電源的正負(fù)、負(fù)極性有沒(méi)有接反，正、負(fù)極之間有沒(méi)有短路現(xiàn)象，電源線(xiàn)、地線(xiàn)是否接觸良好。關(guān)于電源正、負(fù)極問(wèn)題主要是在本次設(shè)計(jì)中的單電源供電的導(dǎo)線(xiàn)插在功放電路的插座上，在此應(yīng)特別注意在測(cè)試極性的時(shí)候，應(yīng)注意紅、黑表筆不要弄反。紅表筆接正極，黑表筆接負(fù)極。不但滿(mǎn)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(hào)及安插方向?qū)Σ粚?duì)，引腳連接處有無(wú)接觸不良等。在安裝的時(shí)候我們查閱相關(guān)資料，在網(wǎng)上找出各個(gè)引腳的標(biāo)號(hào)及參數(shù)。 六、電路的實(shí)驗(yàn)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(hào)為10mv正弦交流信號(hào)，在示波器上產(chǎn)生的輸出信號(hào)與仿真結(jié)果相同。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)為期一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，在這一星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、焊接過(guò)程中我感觸頗深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)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(jì)提高了我的團(tuán)隊(duì)合作水平，使我們配合更加默契，體會(huì)了在接好電路后測(cè)試出波形的那種喜悅。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們遇到了不少的問(wèn)題。比如：波形失真，甚至不出波形這樣的問(wèn)題。在老師和同學(xué)的幫助下，把問(wèn)題一一解決，那種心情別提有多高興啊。實(shí)驗(yàn)中暴露出我們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)中所存在的問(wèn)題，有些理論知識(shí)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(shí)點(diǎn)，實(shí)在令我感動(dòng)。還有就是在實(shí)驗(yàn)中，好多同學(xué)被電烙鐵燙傷了，這不得不讓我想起安全問(wèn)題，所以在以后的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)就是我們的線(xiàn)路連得橫豎分明，簡(jiǎn)直就是藝術(shù)啊，最后用一句話(huà)來(lái)結(jié)束吧。八、儀器儀表明細(xì)清單表3 儀器儀表明細(xì)清單類(lèi)型商品名稱(chēng)數(shù)量（個(gè)）運(yùn)算放大器NE55321功率放大器LM3861電容