低频功率放大器课程设计报告_低频功率放大器报告

低频功率放大器课程设计报告由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“低频功率放大器报告”。

《电路与模拟电子技术》

课程设计报告

低频功率放大器

一、摘要

低频功率放大器的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。整个电路主要分为稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路共4 部分。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。前置放大器主要是实现电压的放大。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。

二、关键字

前置放大级电路

功率放大

稳压电源电路

波转换电路

三、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。下面对每个单元电路分别进行论证：

前置放大级：

设计要求前置放大输入交流接到地时，RL=8的电阻负载上的交流噪声功率低于10mw因此要选用低噪音运放。本装置选用的优质低噪音运放NE5532AI。设计要求输入电压幅度为5~700mV时，输出都能以Po≥10W满功率不失真输出，信号需放大几千倍，有考虑到运放的放大倍数与通频带的关系，故采用两级放大，增益调节可用电位器手动调节，也可用自动增益控制，但考虑到题目中的“使用”俩字（例如输入信号不是正弦信号，而是大动态音乐信号），本装置采用手动增益调节。

功率放大级：

根据设计题目要求，在供原则的功率放大可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试的号，则性能很可能高过较好的集成功效。许多优质功放是分立功放。但其中有一个元件出现问题或是搭配不当，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。

现在市场上也有很多性能优越的集成功放芯片，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，易制作易调试等特点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设计的要求问题的。

综上所述，考虑时间紧，在满足要求的前提下，选择易调试的集成功放。

我们熟悉的集成功放有TDA2040A，LM1875，TDA1514等，其中TDA2040A功率量不大，TDA1514外围电路较复杂，且易自激。这两种功放的低频率特征都欠佳，LM1875外围电路简单，电路熟悉，低频特性好，保护功能齐全。它的不足之处是高频特性较差（BW

波形变换电路：

直接采用施密特触发器进行变换与整形。而施密特电路可用高精度、高速运算电路搭接而成，也可采用专用施密特触发器构成，还可以选用NE5532P电路构成。

通过比较，本课程设计中施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357构成。

自制稳压电源：

本系统设计采用三端集成稳压电源电路，选用LM7815、LM7915三端集成稳压器。

四、设计方案的原理框图

图1 总体设计

放大通道正弦信号外供正弦信号源弱信号前置放大级变换电路正、负极性对称方波 自制直流稳压电源功率放大级RL=8Ω~220V50Hz

五、总体电路图、接线图及说明 XFG101C210uF2V318 V 683XDA1THDU2A1C458U3B710uF9R5850%050kΩKey=AXSC1Ext Trig+_A+_B+_10NE5532AI746R21MΩ0R415kΩR31kΩ4C347uF0R61MΩ14110R71kΩ12C547uF004NE5532AIR822kΩR9V4-18 V 1350%050kΩKey=A150

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。

0V218 V 5XFG1514C5220uFU10C3100nFD11N400797+XSC1Ext Trig+_A_+B_8C710uF3R1100kΩ023LM1875T2R320kΩ6V1-18 V 0C2220uF0C4100nF0R21kΩ4D21N4007R48Ω10C6210uF0C147uF0

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，C5，C2，C3，C4是电源退耦电容。

六、主要元器件选择

1）稳压电路中选用LM7815、LM7915三端集成稳压器

2）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，所以在正弦波一方波转换电路中采用集成运放LF357

3）在前置放大级电路中采用集成双运放NE5532,在功率放大级中采用运放LM1875。

七、电路参数计算

前置放大计算

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Vom

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.pp>2.53V,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 功率放大计算：

LM1875开环增益为26dB，即放大倍数 A=20

因为要求输出到8Ω电阻负载上的功率P0>10 W。而 Vom=2Rl*P。=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=2P。*Rl=1.518A PV =2V * Icm/ =15.1W

八、Multisim仿真结果

前置放大

直流稳压

功率放大

波形转换

九、收获与体会

通过此次课程设计锻炼，我不仅深深体会到理论知识与实践结合的不易，还深入了解并学会了一种简单实用、成本低的低频功率放大器的电路设计方法。课设过程中为了让自己的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅热处理方面的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义。

十、参考文献

[1] 胡翔骏 电路分析(第二版)北京：高等教育出版社 2007 [2] 华成英、童诗白 模拟电子学基础（第四版）北京：高等教育出版社 2006 [3] 黄智伟 全国大学生电子设计竞赛系统设计 北京：北京航空航天大学出版社 2006 [4] 夏路易、石宗义 电路原理图与电路板设计教程 北京希望电子出版社 2002 [5] 谷丽华、辛晓宁、么旭东 实用低频功率放大器的设计 沈阳化工学院学报 [6] 高玉良 电路与模拟电子技术 北京高等教育出版社

十一、附件

XSC3V120 Vrms 60 Hz 0° A+_BExt Trig+_+_D91N5402U1LM7815CTC7330nF5C810uFD11N5402D31N5402D21N5402D4C11N5402100nF03R1C31kΩ2.2mFC22.2mF0IC=35VIC=35VXSC1Ext Trig+D51N5402D71N54028D6+_A_B+_91N5402D8C41N5402100nFR21kΩC5D1001N5402C6132.2mFIC=35VU2LM7915CT002.2mFIC=35VXSC2Ext Trig+_11C1010uFC9330nF00A+_+B_0 图2

直流稳压电路

说明：直流稳压电源部分为整个功放电路提供能量，根据设计的前置放大级电路和功率放大级电路的要求，仅需要稳压电源输出的一种直流电压即+15V。因三端稳压器具有结构简单、外围元器件少、性能优良、调试方便等显著优点，故本设计中采用三端稳压电路。两组独立的20V交流，经过桥堆整流，大电容滤波，再加0.1uF小电容滤掉电源中的高频分量。考虑到制作过程中电源空载时的电容放电可在输出电容并上1K大功率电阻。另外还要给7815，7915来获得+15V、万一输入端短路，大电容放电会使稳压块由于反电流冲击而损坏，加两个二极管可使反相电流流向输入端起保护作用。

V260V140XSC11R410kΩ2D21N4728A5R510kΩR6831Ext Trig+3C1818 V U1A330nF1824NE5532PV370C2-18 V 330nFU2A+_AB_+_R310kΩ700mVrms 1000 Hz 0° 30924NE5532P1kΩD1Key=A1N4728A050% 图5 波形变换电路（NE5532P）

说明：将1KHZ的正弦波变为同频率的对称方波。因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，所以本课程设计中施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357构成，而NE5532运放做隔离用。