低频功率放大器(电子系统设计)_低频功率放大器设计

2020-02-27 其他范文下载本文

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电子系统设计实验

题目：低频功率放大器院系：信息工程学院

专业：电子信息科学与技术

姓名：李

攀

学号：030941017

指导老师：谭建军

二〇一一年十一月

设计要求：

1.设计低频功率放大器，要求贷款20Hz—20kHz，输出功率大于0.5W，效率大于65%，无明显失真； 2.用EWB仿真；

3.搭建电路系统，测试主要参数

设计概述；

该低频功率放大器主要用于对音频信号（20Hz—20KHz）进行放大，具有较强的放大能力。整个电路主要由阻抗匹配电路、前置放大电路、功率放大电路组成。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。仿真实验结果表明该低频功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标。

1.总体方案设计

1.1 总体方案论证

系统原理方框图如图1所示。根据题目任务, 设计有三个电路：

信号输入阻抗匹配前置放大功率放大输出图1 整个电路主要由阻抗匹配电路、前置弱信号放大电路、功率放大电路组成。阻抗匹配电路，即电压跟随器，完成输入信号与放大电路之间的阻抗匹配；前置放大电路主要是对输入信号进行电压放大；功率放大电路完成对电压、电流的放大，为负载提供能量，增加带负载的能力。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。仿真实验结果表明该低频功率放大器在带宽、失真度、效率等

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应。

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。

故本系统设计选用方案二。该方案的优点是：技术成熟，外围元器件少，保护功能较完善，调试简单，便于扩展功率.2.单元模块设计

2.1 阻抗匹配电路跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级，即缓冲级。说得通俗一点，就是做阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。

图2

阻抗匹配电路

2.2 前置放大电路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、LF356、0P-

16、OP-

37、NE5532、NE5534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3 前级放大电路

为了尽可能保证不失真放大,图3只采用一级运算放大器电路A1,该级放大器的增益取决于R6和R7,即AV11R6。R7为保证前级有较大的电压放大能力，因此可取相应的电阻值，即R6100K,R710K。由上述分析可知,低频功率放大器的放大倍数理论上为11倍，能保证充分发挥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。C5为耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器的输入电阻。R2各级运放输入端的平衡电

TDA2030A是德律风根生产的音频功放芯片，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构，其主要特点有； [1].外接元件非常少。

[2].输出功率大，Po=18W(RL=4Ω)。

[3].内含各种保护电路，因此工作安全可靠。

[4].TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。

在图4电路中，功率放大后从4脚输出加到扬声器R3。R9、C7串联接在输出端用以抑制高频噪声。R1、R2和电位器R5组成增益可调的反馈网络；C2为直流负反馈电容；直流负反馈的作用是稳定静态工作点，而对放大电路的各项动态性能没有影响，动态性能指放大倍数、通频带、输入及输出电阻等。R4为输入接地电阻，防止输入时引起感应噪声；电源电压采用双电源12V供电。在此电路中，A21R1。

R5R2而R1=100K,R2=20K，电位器R5在0~20K之间可变，理论上A2可在3.5~6之间可调。因为要求输出到8Ω电阻负载上的功率Po≥0.5W，而

UOM2RLPO280.52.0V

而现测得实际输出电压为VO(PP)4.0V

2VO输出功率为po21.0W

2RL

图7 20Hz输入输出波形

在20KHz(声音上限)情况下，输入0.10V，输出4.0V（峰峰值）,功率能达到要求，也没有相移。

图7 20kHz输入输出波形

3.3频率响应分析

如图8所示，由波特图测得该系统的同频带为8Hz~131kHz,因此对于20Hz~20kHz的声音信号，有很好的放大能力。

8Hz 下降3dB

131kHz 下降3dB