低频功率放大器课程设计报告.doc

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5~700mV，负载电阻为8Ω条件下，放大通道应满足： （1）额定输出功率POR≥10W； （2）带宽BW≥50Hz~10kHz； （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=8Ω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≤1μs、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8Ω条件下，放大通道应满足： （1）额定输出功率POR≥10W； （2）在POR下输出波形的上升和下降时间≤12μs； （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。 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Vom11V(低于电源电压1V)。所以 A1=Vom/Vp=11/0.7 =15.7 取A1=15. 当输入信号最小，即Vpp=10mV，而输出不衰减时 V01.pp=A1*Vi.pp=15*10=150mA 第二级放大要求输出V02.pp2.53V,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