低频放大电路实验报告.doc

课 程 设 计 报 告 所属院系： 专 业： 课程名称： 电子技术基础上 设计题目： 低频功率的放大器设计 班 级： 学生姓名： 学生学号： 指导老师 : 完成日期： 2012. 7. 5 一 、设计思路 1系统原理框图 2 设计方案 设计本系统有两种方案，一种方案是采用集成电路与分立元件相结合的 方案，另一种是全部采用集成芯片的方案。 为尽可能的降低噪声影响，减小非线性失真，以及考虑到外围元器件过多会 给系统引入噪声等干扰因素造成不利影响，本设计采用方案二：全部采用集 成运放芯片搭建电路。 为满足题目规定的指标要求, 减小非线性失真, 提高电路的高频和低频 特性, 我们决定在前置放大级电路中采用集成双运放NE5532, 在正弦波一 方波转换电路中采用集成运放LF357，在功率放大级中采用运放LM1875。 二、单元电路设计 1波形变换电路： 设计电路如图1所示，我们直接采用施密特触发器进行波形变换与整形，选用高精度、高速运算放大器LF357构成施密特触发器。根据题目要求，变换后的方波要正、负对称，频率为1000Hz，上升和下降时间 ≤1us，电压的峰-峰值为200mV。因为LF357属于FET管，具有良好的匹配性能，输入阻抗高、低噪声、漂移小、频带宽、响应快等特点，完全可以满足技术指标要求。 图1 波形变换电路 此电路中，和为脉冲加速电容，可以减少方波脉冲上升时间和下降时间,可以取56pF和100pF。可以将输出幅度调整至200mV，可选用10K。为限流电阻，限制稳压二极管电流、，保证输出方波幅度稳定。 （1）确定输出电压 ，比较器输出高低电平为 、 （2）和的表达式（当=时，输出电压状态发生跳变） ， （3）门限电位 当时，，； 当时，，。 迟滞宽度。 令（假设迟滞比较器的迟滞宽度） 则，取 近似等于，即 图1中集成运算放大器可采用转换速率SR 10V/uS，增益带宽积GBW 10MHZ的运放芯片，如LF357、OP-16、OP-37、NE5534等。电路接成迟滞电压比较器结构，为保证输出方波幅度稳定输出使用2只稳压二极管D1、D2，稳压值为Vz=±3V。R4为稳压二极管的限流电阻，把流过D1、D2的电流限定在6mA左右。C1、C2为脉冲加速电容，它可以进一步减少方波脉冲时间上升和下降时间。 假设迟滞比较器的迟滞宽度ΔV=EmH-EmL=0.7V，则R3可用下式来确定 R3=（2Vz/ΔV - 1）R2=（2*3/0.7-1）*10=75.71 KΩ 取R3=75 KΩ如电路采用LF357集成运放，则输出方波的上升时间和下降时间可做到小于0.5uS。调节RW，输出幅度可调节到200mV，满足题目指标要求。 2 弱信号前置放大级电路： 前置放大电路可以采用集成运算放大器构成的前置放大器,也可以采用专用前置放大器IC构成的前置放大器电路,从经济方面考虑本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF347、LF353、LF357、LF356、0P-16、OP-37、NE5532、NE5534等。主要考虑的技术指标是带宽、电压增益、转换速率、噪声和电流消耗等。 为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,减少输出噪声,采用集成运算放大器构成前置放大器电路时,必须采用同相放大电路结构,电路如图3所示。 图2同相放大电路结构的前置放大电路 为了尽能保证不失真放大,图3采用两级运算放大器电路A1和A2,每级放大器的增益取决于R1、R2和R3、R4,即AvA=1+R2/R1,AVB=1+R4/R3。 由上述分析可知,低频功率放大器的总增益为68dB,两级前置放大器的增益安排在50dB左右比较合适,每级增益在25dB左右,以保证充分发挥每级的线性放大性能并满足带宽要求,从而可保证不失真,即达到保真放大质量。 图2中C1、C2分别为隔直流电容,是为满足各级直流反馈、稳定直流工作点而加的。但对于交流成分, C1、C2必须呈现短路状态,即要求C1、C2的容抗远小于R1、R3的阻值。C