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1、电路与模拟电子技术课程设计报告 题 目 低频功率放大器 学院（部） 信息工程学院 专 业 计算机科学与技术 班 级 24021002 学生姓名 黄小君 学 号 2402100210 12 月 26 日至 12 月 30 日 共 2 周 指导教师（签字） 题目 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5
2、5%；（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。一、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
3、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。二、关键字波转换电路、 前置放大级电路、 功率放大、 稳压电源电路三、总体设计方案论证及选择根据课设要求, 我们所设
4、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NE5532N。设计要求输入电压幅度为5700mV时，输出都能以Po10W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
5、，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
6、。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=2.53V。图4 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。八、主要元器件
7、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LF3573）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。九、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功率放大计算： LM1875开环增益为26d
8、B，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 Vom=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15VIcm=1.518APV =2V * Icm/ =15.1W十、Multisim仿真结果波形变换直流稳压前置放大功率放大十一、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,
9、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！十二、参考文献 1 胡翔骏 电路分析(第二版) 北京：高等教育出版社 20072 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 20063 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 20064 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 20025
10、 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十三、附件 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。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。
