低频功率放大器课程设计报告.doc

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1、题目一 低频功率放大器一、任务设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。其原理示意图如图1所示。图1 设计任务示意图二、要求1、在放大通道的正弦信号输入电压幅度为5700mV，负载电阻为8条件下，放大通道应满足：（1）额定输出功率POR10W；（2）带宽BW50Hz10kHz；（3）在POR下和BW内的非线性失真3%；（4）在POR下的效率55%；（5）在前置放大级输入端交流短接地时，RL=8上的交流声功率10mW。2、放大电路的时间响应由外供正弦信号源经变换电路产生正负极性的对称方波，频率为1kHz、上升和下降时间1s、电压峰-峰值为200mV。用上述方波激励放大电路时，在负载电阻为8条

2、件下，放大通道应满足：（1）额定输出功率POR10W；（2）在POR下输出波形的上升和下降时间12s；（3）在POR下输出波形的平顶降落5%；（4）在POR下输出波形的过冲量5%。3、自行设计并制作满足本设计任务要求的直流稳压电源。4、 用Multisim 对设计电路进行仿真。低频功率放大器摘要：实用低频功率放大器主要应用是对音频信号进行功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路共4 部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。前置放大器主要是电压的放大。功率放大器实现电

3、流、电压的放大。波形变换电路是将正弦信号电压变换成规定要求的方波信号。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路。关键字：波形转换电路、 前置放大级电路、 功率放大、 稳压电源电路。一、总体设计方案论证及选择根据课设要求, 我们所设计的低频功率放大器应由以下几个部分组成：稳压电路、前置放大、功率放大以及波形变换电路。其中前置级主要完成小信号的电压放大任务；功率放大级则实现对信号的电压和电流放大任务；直流稳压电源部分则为整个功放电路提供能量由于方波中含有丰富的高次谐波

4、分量，波形变换电路提供方波，可通过对方波信号的测试来检验功放的转换速率、失真度、效率等指标，保护电路可以有效地保护负载不过载，对功率放大器也有一定的保护作用。方案一： 功率放大输出级采用分立元件构成的OCL电路，驱动级采用集成芯片，整个功放级采用大环电压负反馈。这种方案的优点是：由于反馈深度容易控制，故放大倍数容易控制。且失真度可以做到很小，使音质很纯净。但外围元器件较多，调试要困难一些。方案二：采用专用的功放集成芯片。LM1875是一款功率放大集成块， 体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。 根据题目设计要求，可供选择的功率放大器可

5、由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集成功放。许多优质功放均是分立功放。但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当，则性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载、过流、过热等损坏还得加复杂的保护电路。现在市场上有许多性能优异的集成功放芯片，如TDA2040A、LM1875、TDA1514等。集成功放具有工作可靠，外围电路简单，保护功能较完善，易制作调试等优点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设计的要求是没有问题的。另外集成运放还有性价比高的特点。 二、设计方案的原理框图、总体电路图、接线

6、图图1 总体设计三、单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算图2 前置放大电路说明：前置放大由两级NE5532典型应用电路组成，各级均采用固定增益输出衰减组成。要求当各级输出不衰减，输入Vp=5mV时，输出Va.pp=2.53V。在前置放大级电路中采用集成双运放NE553N. 对于第一级放大，要求在信号最强时，输出不失真，即Vp=700mV时，输出Vom2.53V,考虑到元件误差的影响，取V02.pp=3V，而输入信号最小为150mV，则第二级放大倍数是 A2 = V02.pp/ V01.pp=20图3 功率放大电路说明：功率放大器选择用集成功放LM1875，采用典型电路，此电路中R3，R2

7、组成反馈网络，C1为直流反馈电容，R1为输入接地电阻，防止输入电路时引入感应噪声，C7为信号耦合电容，D1，D2为保护二极管，R4和C6组成退偶电路，防止功放产生高频自激， C2、C3、C4、C5用于电源去耦滤波，防止功率放大器产生高频自激， 去耦是指对电源采取进一步的滤波措施，去除两级间信号通过电源互相干扰的影响。 在功率放大级中采用运放LM1875。LM1875是一款功率放大集成块， 体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。 LM1875开环增益为26dB，即放大倍数 A=20 因为要求输出到8电阻负载上的功率P010 W。而 Vo

8、m=12.65V 加上功率管管压降2V，则 V=Vom=12.65+2=14.65V取电源电压为15V Icm=1.518APV =2V * Icm/ =15.1W要求指标与实测指标对比，见表1：项目测试对象题目要求指标实测指标正弦波输入额定输出功率（PORW）1064带宽（BWHz）50100006010000非线性失真系数 32.8POR下的效率 5550输出交流声功率（PmW）109.8转换后的方波信号波形上升时间（trs）11下降时间（tfs)11峰峰值电压（Vp-pmV）200200方波输入激励放大通道后输出波形输出功率（PORW）1043上升时间（trs）1211下降时间（tfs）

9、1211顶部斜降22过冲量55 表1四、Multisim仿真结果图8前置放大图9功率放大五、收获与体会经过此次课程设计锻炼，我不仅深深体会到理论知识对实践操作的重要性，还深入了解并学会了一种简单实用、价格低的低频功率放大器的电路设计方法。 从实验的各项数据分析,本电路具有很好的频率响应特性；从测得的带宽可以看出,该功率放大器可以很好地实现对低频信号的放大作用,能较好地达到实际要求,也符合理论上的要求 。体会：在学习和工作中要有认真负责的态度，要有自信，千万不要轻言放弃！万事开头难，交给你一项工作，也许刚开始你没有什么想法，但是只要你坚持到最后，会有一个很好的答案！虽然完美并不存在，但是在学习中，我们不能仅仅满足于完成一项任务，我们应该通过不断地完善，争取做到更好！忽略此处.