低頻功率放大器課程設(shè)計報告

1、題目一 低頻功率放大器一、任務(wù)設(shè)計并制作具有弱信號放大能力的低頻功率放大器。其原理示意圖如圖1所示。圖1 設(shè)計任務(wù)示意圖二、要求1、在放大通道的正弦信號輸入電壓幅度為5700mv，負(fù)載電阻為8條件下，放大通道應(yīng)滿足：（1）額定輸出功率por10w；（2）帶寬bw50hz10khz；（3）在por下和bw內(nèi)的非線性失真3%；（4）在por下的效率55%；（5）在前置放大級輸入端交流短接地時，rl=8上的交流聲功率10mw。2、放大電路的時間響應(yīng)由外供正弦信號源經(jīng)變換電路產(chǎn)生正負(fù)極性的對稱方波，頻率為1khz、上升和下降時間1s、電壓峰-峰值為200mv。用上述方波激勵放大電路時，在負(fù)載電阻為8條

2、件下，放大通道應(yīng)滿足：（1）額定輸出功率por10w；（2）在por下輸出波形的上升和下降時間12s；（3）在por下輸出波形的平頂降落5%；（4）在por下輸出波形的過沖量5%。3、自行設(shè)計并制作滿足本設(shè)計任務(wù)要求的直流穩(wěn)壓電源。4、 用multisim 對設(shè)計電路進(jìn)行仿真。低頻功率放大器摘要：實用低頻功率放大器主要應(yīng)用是對音頻信號進(jìn)行功率放大，本文介紹了具有弱信號放大能力的低頻功率放大器的基本原理、內(nèi)容、技術(shù)路線。整個電路主要由穩(wěn)壓電源、前置放大器、功率放大器、波形變換電路共4 部分構(gòu)成。穩(wěn)壓電源主要是為前置放大器、功率放大器提供穩(wěn)定的直流電源。前置放大器主要是電壓的放大。功率放大器實現(xiàn)電

3、流、電壓的放大。波形變換電路是將正弦信號電壓變換成規(guī)定要求的方波信號。設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)簡潔、實用，充分利用到了集成功放的優(yōu)良性能。實驗結(jié)果表明該功率放大器在帶寬、失真度、效率等方面具有較好的指標(biāo)、較高的實用性,為功率放大器的設(shè)計提供了廣闊的思路。關(guān)鍵字：波形轉(zhuǎn)換電路、 前置放大級電路、 功率放大、 穩(wěn)壓電源電路。一、總體設(shè)計方案論證及選擇根據(jù)課設(shè)要求, 我們所設(shè)計的低頻功率放大器應(yīng)由以下幾個部分組成：穩(wěn)壓電路、前置放大、功率放大以及波形變換電路。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)；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

4、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(biāo)，保護(hù)電路可以有效地保護(hù)負(fù)載不過載，對功率放大器也有一定的保護(hù)作用。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(fù)反饋。這種方案的優(yōu)點是：由于反饋深度容易控制，故放大倍數(shù)容易控制。且失真度可以做到很小，使音質(zhì)很純凈。但外圍元器件較多，調(diào)試要困難一些。方案二：采用專用的功放集成芯片。lm1875是一款功率放大集成塊， 體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過載過熱及感性負(fù)載反向電勢安全工作保護(hù)。 根據(jù)題目設(shè)計要求，可供選擇的功率放大器可

5、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(hù)電路。現(xiàn)在市場上有許多性能優(yōu)異的集成功放芯片，如tda2040a、lm1875、tda1514等。集成功放具有工作可靠，外圍電路簡單，保護(hù)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。 二、設(shè)計方案的原理框圖、總體電路圖、接線

6、圖圖1 總體設(shè)計三、單元電路設(shè)計、主要元器件選擇與電路參數(shù)計算圖2 前置放大電路說明：前置放大由兩級ne5532典型應(yīng)用電路組成，各級均采用固定增益輸出衰減組成。要求當(dāng)各級輸出不衰減，輸入vp=5mv時，輸出va.pp=2.53v。在前置放大級電路中采用集成雙運放ne553n. 對于第一級放大，要求在信號最強(qiáng)時，輸出不失真，即vp=700mv時，輸出vom2.53v,考慮到元件誤差的影響，取v02.pp=3v，而輸入信號最小為150mv，則第二級放大倍數(shù)是 a2 = v02.pp/ v01.pp=20圖3 功率放大電路說明：功率放大器選擇用集成功放lm1875，采用典型電路，此電路中r3，r2

7、組成反饋網(wǎng)絡(luò)，c1為直流反饋電容，r1為輸入接地電阻，防止輸入電路時引入感應(yīng)噪聲，c7為信號耦合電容，d1，d2為保護(hù)二極管，r4和c6組成退偶電路，防止功放產(chǎn)生高頻自激， c2、c3、c4、c5用于電源去耦濾波，防止功率放大器產(chǎn)生高頻自激， 去耦是指對電源采取進(jìn)一步的濾波措施，去除兩級間信號通過電源互相干擾的影響。 在功率放大級中采用運放lm1875。lm1875是一款功率放大集成塊， 體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過載過熱及感性負(fù)載反向電勢安全工作保護(hù)。 lm1875開環(huán)增益為26db，即放大倍數(shù) a=20 因為要求輸出到8電阻負(fù)載上的功率p010 w。而 vo

8、m=12.65v 加上功率管管壓降2v，則 v=vom=12.65+2=14.65v取電源電壓為15v icm=1.518apv =2v * icm/ =15.1w要求指標(biāo)與實測指標(biāo)對比，見表1：項目測試對象題目要求指標(biāo)實測指標(biāo)正弦波輸入額定輸出功率（porw）1064帶寬（bwhz）50100006010000非線性失真系數(shù) 32.8por下的效率 5550輸出交流聲功率（pmw）109.8轉(zhuǎn)換后的方波信號波形上升時間（trs）11下降時間（tfs)11峰峰值電壓（vp-pmv）200200方波輸入激勵放大通道后輸出波形輸出功率（porw）1043上升時間（trs）1211下降時間（tfs）1211頂部斜降22過沖量55 表1四、multisim仿真結(jié)果圖8前置放大圖9功率放大五、收獲與體會經(jīng)過此次課程設(shè)計鍛煉，我不僅深深體會到理論知識對實踐操作的重要性，還深入了解并學(xué)會了一種簡單實用、價格低的低頻功率放大器的電路設(shè)計方法。 從實驗的各項數(shù)據(jù)分析,本電路具有很好的頻率響應(yīng)特性；從測得的帶寬可以看出,該功率放大器可以很好地實現(xiàn)對低頻信號的放大作用,能較好地達(dá)到實際要求,也符合理論上的要