实用低频功率放大器的设计
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第3章低频功率放大器的设计与制作3.1设计任务与要求3.1.1 设计任务设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器,其原理框图如图3-1所示:图3-1 低频功率放大器原理框图3.1.2 要求1、在放大通道的正弦信号输入电压峰峰值为20mV,等效负载电阻R L为8Ω条件下,放大通道应满足:(1)额定输出功率P out≥0.5W,输出波形无明显失真;(2)带宽BW为50Hz~10kHz;(3)在P out下的效率≥50%;(4)在P out下和BW内的非线性失真系数≤5%;(5)前置放大器与功率放大器采用+12V单电源供电。
2、在放大通道的输入端接入驻极体,应能放大不失真的语音信号。
3、自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。
3.2 低频功率放大器的总体方案设计根据系统原理框图及要求,低频功率放大器的总体电路结构如图3-2所示:图3-2低频功率放大器电路结构图电路工作原理:电路共分两级,第一级为前置放大部分,第二级为功率放大部分。
电源经C1、C2、C3滤除其中的干扰信号,其中电阻R1是将微小信号放大级与功率放大级隔离,避免两级间的相互干扰,R2是限流电阻,同时为驻极体提供合适的静态工作电流。
驻极体产生的微小信号经电容C4耦合到第1个运算放大器A的反相输入端,对输入信号进行电压放大,R5、R6、R7、R8分压,为运算放大器提供合适的静态工作点,避免放大信号的失真。
信号经C6耦合到第2个运放B的同相输入端,此运放构成电压跟随器,用作前后级的阻抗匹配,理想运放有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗,可以抑制有用信号的衰减。
信号经B运放7脚输出由电容C7耦合到电位器RP1,RP1起到音量调节的作用,信号由RP1的中心抽头再进入LM386芯片的3脚,该芯片是功率放大集成芯片,通过调节1、8脚之间的电阻R9和电容C9的大小,进而调节功率放大倍数。
最后信号从5脚输出,经电容C12连接到扬声器。
外围的R11、RP2支路构成大环路电压并联负反馈电路,稳定输出端的电压信号,减小非线性失真。
目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章引言 (1)1.1低频功放的理念 (1)1.2设计框架的形式 (2)1.3系统总增益 (4)第2章各部分电路的选择设计 (5)2.1输入级的设计 (5)2.2前置放大级的设计 (10)2.2.1电路的设定 (10)2.2.2电路参数的计算 (12)2.3音调控制级的设计 (13)2.3.1反馈式高低音调节电路的设计和电路工作原理 (14)2.3.2设计方法 (25)2.4末级功率放大级的设计 (29)2.4.1基本要求 (29)2.4.2电路形式的选择 (30)2.4.3末级功放参数计算 (31)2.5供电电源与接地 (34)2.6总体电路 (35)第3章问题与分析 (38)结束语 (40)致谢 (41)参考文献 (42)实用低频功率放大器的设计第1章引言1.1低频功放的理念低频功率放大器是一种能量转换电路,在输入信号的作用下,电路把直流电源的能量,通过前置放大级,功率放大级,转换成随输入信号变化的输出功率送给负载。
功率放大器不仅仅是消费产品中不可缺少的部分,例如音响,还广泛应用于控制系统和测量系统中,用途相当的广泛。
在科学技术日新月异的今天,低频功率放大器已经是一个技术相当成熟的领域。
很多年以来,人们付出了不懈的努力,使它无论是在线路技术方面还是在元器件方面乃至思想认识上都取得了长足的进步。
由于低频功率放大器运行中的信号幅度,如电压、电流都很大,其突出的问题是要解决非线性失真和各种瞬态失真。
因为,功率放大器的主要任务是在不失真的前提下放大信号的功率。
一般在功放电路结构上可采用不同的形式,以满足人们对音响设备的不同要求。
1.2设计框架的形式常见的音频功率放大器电路可以分为甲类,乙类和甲乙类三种。
另外为了完全消除甲乙类和乙类功率放大器产生的交越失真,又出现了超甲类放大器和直流放大器等等。
可供选择的方案有很多。
根据设计题目要求,功率放大可由分立元件组成,也可以由集成电路完成。
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词:正弦波—方波转换电路弱信号前置放大级电路功率放大电路自制稳压电源电路目录第一章前言 (1)第二章总体方案设计 (3)2.1总体方案论证 (3)2.2单元模块方案论证与比较: (3)2.2.1波形变换电路: (3)2.2.2弱信号前置放大级: (4)2.2.3功率放大级: (4)2.2.4自制稳压电源: (5)2.3方案选择: (5)第三章单元模块设计 (6)3.1各单元模块功能介绍及电路设计: (6)3.1.1波形变换电路: (6)3.1.2弱信号前置放大级电路: (7)3.1.3功率放大电路 (10)3.1.4自制稳压电源电路: (12)3.2特殊器件的介绍 (12)第四章系统调试 (14)4.1.稳压电源的调试: (14)4.2.前置放大电路和波形转换电路的调试: (14)第五章系统功能、指标参数 (15)5.1 要求指标与实测指标对比,见表1: (15)总结 (16)参考文献 (17)致谢 (18)第一章前言功率放大器在家电、数码产品中的应用越来越广泛,与我们日常生活有着密切关系。
随着生活水平的提高,人们越来越注重视觉,音质的享受。
在大多数情况下,增强系统性能,如更好的声音效果,是促使消费者购买产品的一个重要因素。
低频功率放大器作为音响等电子设备的后即放大电路,它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作,获得良好的声音效果。
低频功率放大器的制作摘要本文介绍一种用Mos大功率管构成的低频功率放大器实用电路。
低频功率放大器是一款将弱源信号尽可能放大的模块,主要用于音源信号设备、控制系统和测量系统中。
将无法识别的信号放大,再经过外围设备仿真,达到轻易识别。
MOS大功率管是用MOS分立元件制作的大功率场效应管。
由于它是电压控制器件.不存在双极型功率晶体管易出现的二次击穿现象.因而可靠性较高在电子技术应用.特别是在大电流应用的场合获得了越来越广泛的应用。
整个电路主要有稳压电源、前置放大器、功率放大器、功率测量及显示电路共4个部分构成,电路结构简单,所选器件价格便宜,并给出了测试结果。
本文整体分为三个章节:第一章引言,简单介绍低频功率放大器现状及其市场前景;第二章整体方案及设计,本章是全文的核心(包括硬件设计和软件具体设计情况);第三章电路板的设计安装及调试,介绍PCB板的绘制焊接和整体调试过程。
此外还介绍了怎样使用Protel 99 SE 这个软件来绘制电路原理图,并根据电路原理图生成PCB板图,以及在制作PCB板时遇到的一些问题和解决的办法。
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广阔的思路。
关键词数模转换电路弱信号前置放大级电路功率放大电路稳压电源电路保护电路低频功率放大器的制作............................................................. - 1 -摘要...................................................................................... - 2 -关键词 .................................................................................... - 2 -第一章引言............................................................................ - 6 -1.1 低频功放简介............................................................................................ - 6 -1.2 任务要求................................................................................................... - 6 -第二章整体方案及设计........................................................... - 8 -2.1 方案简述................................................................................................... - 8 -2.2 整体设计框图............................................................................................ - 8 -2.3 电路说明................................................................................................... - 9 -2.3.1 稳压电源设计..................................................................................... - 9 -2.3.2 前置放大级设计 ............................................................................... - 10 -2.3.3 功率放大电路设计............................................................................ - 11 -2.3.4 波形变换电路设计............................................................................ - 12 -2.3.5 显示电路设计................................................................................... - 13 -2.3.6 功率测量电路设计............................................................................ - 13 -2.3.7 保护电路设计................................................................................... - 14 -2.4 主要芯片简介.......................................................................................... - 15 -2.4.1 ADC0809............................................................................................ - 15 -2.4.2 AD637 ............................................................................................... - 17 -2.4.3 7805 ................................................................................................. - 19 -2.4.4 1117 ................................................................................................. - 23 -2.4.5 7915 ................................................................................................. - 24 -2.5 软件部分................................................................................................. - 25 -第三章电路板的设计安装及调试............................................ - 27 -3.1 Protel 99 SE简介 ................................................................................. - 27 -3.2 原理图的绘制.......................................................................................... - 27 -3.3 PCB的绘制 .............................................................................................. - 28 -1、生成引脚报表 ........................................................................................... - 29 -2、生成电路板信息报表................................................................................. - 29 -3、生成网络状态报表 .................................................................................... - 29 -4、生成元件报表 ........................................................................................... - 29 -3.4 打印电路板 ............................................................................................. - 29 -3.4.1 生成PCB文件注意事项 .................................................................... - 29 -3.4.2 选择铜板尺寸注意事项 .................................................................... - 30 -3.5 腐蚀电路板 ............................................................................................. - 30 -3.5.1 铜板打孔注意事项............................................................................ - 30 -3.5.2 要铜板上焊接元器件的注意事项 ...................................................... - 30 -3.5.3 元器件的装配与布局 ........................................................................... - 31 -3.5.4 如何提高焊接品质............................................................................... - 31 -3.6 焊接与整机装配调试............................................................................... - 32 -3.7 功能测试及结果分析............................................................................... - 33 -3.8 结束语 .................................................................................................... - 33 -参考文献............................................................................... - 34 -致谢.................................................................................... - 35 -附录1 各部分电路原理图.............................................................................. - 36 -附录2 整机电路PCB图 ................................................................................. - 39 -附录3 整机电路元器件列表 .......................................................................... - 42 -第一章引言1.1 低频功放简介功率放大器不仅仅是消费产品(音响)中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。
- 1 -- 2 -- 3 -根据其中: V o 为输出电压幅值总电压增益:根据增益分配原则,前置级电压增益:前置级第二放大电路最大增益为:- 4 -0.35rt f b ×=推动管T 1、T 3的特征频率1T f 为:1160.350.351003MHz 1210T r f t b -æöæö³×=´»ç÷ç÷´èøèø输出管T 2,T 4的特征频率2T f 为:2260.350.35401MHz 1210T r f t b -æöæö³×=´»ç÷ç÷´èøèø对乙类OCL 放大器来说,根据以上计算,推动管选用对管D669、B649(180V/8A /15W),输出管选用对管B668、B718(120V/8A/80W ),其参数可以满足要求和工程情况。
2.4 减小失真由于采用OCL 电路,首先要保证正、负两边放大电路直流偏置的对称。
为了减少交越失真,应把T 1~T 4管子的静态工作点适当提高,并且使两组对管完全对称,解决方法一是调节R w4、R w5, 使输出点的静态电位尽量接近零。
二是采用具有负温度系数的二极管D 1、D 2 (1N4148), 同时电阻R 20,R 9,R 10构成p 型连接,R 20采用负温度系数电阻,来补偿由于温度升高引起的输出管β值增加。
运放LF365 [7],C 8,R 27构成模拟积分器。
将功放管输出的交流成分滤除。
将直流成分反馈到U 3(NE5534A )的输入端组成直流负反馈。
目的是减小由于无输出电容结构带来的输出直流成分。
低频功率放大器电路设计低频功率放大器电路设计的第一步是确定放大器的规格和要求。
这包括确定所需的增益、带宽、功率输出和输入阻抗等参数。
例如,如果设计一个音频功率放大器,我们可能需要一个增益20倍,频率范围20Hz至20kHz,输出功率约为10瓦特。
这些参数将指导设计的整个过程。
第二步是选择适当的放大器拓扑。
常见的低频功率放大器拓扑有共射、共基和共集。
每个拓扑都有自己的优点和局限性,因此选择合适的拓扑是非常重要的。
例如,共射放大器适合大增益的应用,而共集放大器适合低噪声应用。
根据设定的规格和要求,选择合适的拓扑。
第三步是选择合适的晶体管或功放器件。
选择合适的器件非常重要,因为它将直接影响到整个电路的性能。
在选择器件时,需要考虑其最大功率输出、线性度、噪声系数和输入/输出阻抗等参数。
同时,还需要考虑器件的可获取性和成本。
根据拓扑和规格要求,选择合适的器件。
第四步是设计输入和输出匹配网络。
输入和输出匹配网络是为了确保最大功率传输和最小信号损耗。
输入匹配网络一般包括一个电容和一个电阻,用于匹配输入信号源的电阻和放大器的输入阻抗。
输出匹配网络一般包括一个电感和一个电容,用于匹配放大器的输出阻抗和负载的输入阻抗。
根据放大器的输入和输出阻抗,设计合适的匹配网络。
第五步是完成放大器的偏置和稳定。
偏置电路用于确保放大器工作在合适的工作点,以获得最佳的线性度和稳定性。
稳定电路用于抵消放大器的温度和其他环境变化引起的偏置漂移和频率响应变化。
通过设计适当的偏置电路和稳定电路,可以确保放大器的性能与规格要求一致。
最后一步是验证和优化设计。
在完成设计后,需要进行验证和优化,以确保放大器满足规格和要求。
这可以通过电路模拟和实验测试来完成。
通过模拟和实验,可以发现和解决潜在的问题,并对设计进行优化,以获得最佳的性能。
综上所述,低频功率放大器电路设计是一个复杂的过程,需要考虑多个因素。
通过正确的规格定义、选择合适的拓扑和器件、设计匹配网络和偏置稳定电路,可以实现设计要求。
学号:XX大学毕业设计题目[: 低频功率放大器的研究与设计完成时间摘要本论文以毕业设计任务书为根据,在反复复习、巩固低频电压放大与功率放大专业知识的基础上,进行了较好的方案论证和电路的参数指标分析,成功地设计了由双运放组成的前置小信号放大器;之后又由分立元件设计了共模抑制比较高、非线性失真小,且具有深度负反馈的三级级联功率放大器,完全达到了任务书提出的指标要求。
关键词:前置放大;功率放大;达林顿BJTAbstractThis paper desig ned to graduate un der the man date of the repeated review, con solidate and enl arge low-voltage power amplifier expertise on the basis of a better dem on stratio n of the programme and the parameters of circuit an alysis, desig n successfully transported by double-group 10% of the pre-small-signal amplifier; followed by discrete comp onents desig ned com mon mode in a relatively high, nonlinear distortion small, Juju deep negative feedback cascade of three power amplifier, fully meet the man date of the in dicators proposed requireme nts.Key words: preamplifier, power amplifier; Darli ngton BJ目录摘要 (I)Abstract (II)第一章:绪论 ........................................................... 仁1.1背景综述 (1)1.1.1 国内对本课题的研究动态 (1)1.1.2 依据和意义 (1)1.2课题任务 (2)1.3论文的编排 (2)第二章:方案论证 (3)2.1基本思路 (3)2.2基本方案组成框图及原理 (3)2.3主要参数指标分析 (4)第三章:电路设计........................................................ .5..3.1 前置放大级电路设计 (5)3.2 功率放大级电路设计 (6)3.3数字音量控制和电平指示电路设计 (8)第四章:总结............................................................ 1.14.1所做工作的回顾 (11)4.2体会与收获 (12)致谢.................................................................. 1.3参考文献............................................................... 1.4第一章:绪论1.1背景综述1.1.1 国内对本课题的研究动态随着科技的不断进步和电子化产品的日益普及,电子产品的规模和体积有了巨大的变化,各种复杂电路不断出现,体积不断缩小,产品更新的速度不断加快。
毕业设计说明书课题名称: 低频功率放大器的设计系别电子信息工程系专业应用电子技术毕业设计起讫时间:2摘要介绍了一种具有小信号放大能力的低频功率放大器的设计和制作,论述了系统的设计原理、理论依据、工作流程、程序设计、测试方法和实验数据等。
系统主要由电压放大电路、输出级电路、带阻滤波器和显示电路等组成,电路结构简捷,技术合理、器件成本低、省电节能、性价比高。
实验结果表明,该功率放大器在功率、通频带、失真度和效率等方面具有较好的指标、较高的实用性和节能性,并很好地实现了对低频信号的功率放大作用,符合技术规范和设计要求。
关键词:低频;功率放大器;频率;失真;效率AbstractThis paper presents a small-signal amplification with the ability to design and production of low-frequency power amplifier, discusses the system design principles, theoretical basis, workflow, programming, testing methods and experimental data. System is mainly from the voltage amplifier circuit, the output stage circuit, band-reject filters and display circuit etc., the circuit structure is simple, sound technology, device, low cost, power-efficient, cost-effective. The experimental results show that the power amplifier in the power, pass-band, distortion and efficiency indicators has a better, higher utility and energy efficiency, and well realized the power of the low-frequency signal amplification,Meet the technical specifications and design requirements.Key words:low-frequency;power;amplifier;frequency;distortion;efficiency目录摘要 (1)Abstract (1)1 前言 (3)1.1功率放大器的发展史 (3)1.2本课题的意义 (4)2 系统设计 (5)2.1总体设计方案 (5)2.1.1设计思路 (5)2.1.2方案论证与比较 (5)2.3理论分析与计算 (7)3 系统电路的设计 (8)3.1 弱信号前置放大级 (8)3.1.1工作原理 (8)3.1.2抑制零点漂移的原理 (9)3.2功率放大级 (10)3.2.1复合管的特点 (10)3.2.2工作原理 (11)3.2.3元件的作用 (11)4 制作与调试 (12)4.1整体电路调试 (12)4.1.1主要测试仪器 (12)4.1.2产品的调试 (12)4.2主要技术指标测试 (12)4.3测试结果分析 (13)4.4注意事项 (13)6 总结 (14)致谢 (16)参考文献 (17)附录A (18)附录B (19)1 前言1.1功率放大器的发展史功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至于思想认识上都取得了长足的进步。
实用低频功率放大器的设计摘要本课题介绍制作具有小信号放大能力的低频功率放大器,主要介绍其基本原理、内容、技术线路等。
本系统是基于(IC)NE5532,(IC)LM1875设计而成的一种低频小信号功率放大器,由直流稳压电源,电压放大级电路,功率放大级电路,带阻滤波电路及数据采集显示模块五部分组成。
其主要功能是将10Hz----50KHz的低频小信号放大,当输出功率大于5W时波形无明显失真,并将系统的输出功率,直流电源的供给功率和整机效率实时地显示出来。
本设计具有低功耗,性价比高,稳定性好,应用广泛等优点。
关键词:功率放大集成块NE5532 集成块LM1875 集成块AD736单片机AT89S52AbstractThis task introduce how to make one of bass frequency power amplifier, which can blow up puny signal, and the amplifier’s basic principle, content and the technology.This bass frequency power amplifier is based upon the Integrated block NE5532 and the Integrated block LM1875. It contains five segments such as the voltage-stabilized source, the voltage_ blowup circuit, the power-blowup circuit, the BEF circuit, the data_ collection and data-disposal circuit and so on.This bass frequency power amplifier’s mostly function is blow up the bass frequency puny signal, which has from 50Hz to 50KHz channel. The wave has no evident distortion, when the output-power has overed 5W. This design require display the system’s output-power, the DC’s purvey power and the whole enginery ’s efficiency momentarily .This design has a large number of advantages, such as lowness power, the good capability and the right price, the upstanding stability, the far-ranging application and so on.Keywords:Power Blowup (IC) NE5532 (IC)LM1875 (IC)AD736 MCU AT89S52目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 前言. (4)1、设计分析及技术指针 (2)1.1设计分析 (2)1.2设计技术指标 (3)2.系统设计方案 (3)2.1方案一 (3)2.2方案二 (4)3.方案设计 (6)3.1低频小信号功率放大器电路的框图 (6)3.2低频小信号功率放大器电路原理图 (7)3.3电路内部各框图的工作原理 (7)3.3.1 ±15V +5V稳压电源电路各框图的工作原理 (7)3.3.2 波形变换电路模块的工作原理 (8)3.3.3 前置运放电路模块的工作原理 (9)3.3.4 功放电路模块的工作原理 (9)3.3.5 滤波电路模块的工作原理 (10)3.3.6 数据采集电路模块的工作原理 (10)3.3.7 保护电路模块的工作原理 (11)4.各单元电路的设计 (13)4.1前置运放电路的设计 (13)4.1.1方案一:采用运算放大器构成的前置放大电路 (14)4.1.2方案二:采用专用前置放大器IC构成的前置放大电路 (16)4.2 功率放大器电路设计 (17)4.2.1采用分立元件构成的低频功率放大器电路 (18)4.2.2采用集成功放构成的低频功率放大器电路 (22)4.3 波形变换电路的设计 (26)4.4 滤波电路的设计 (28)4.5 数据采集中AC真有效值采集处理电路的设计 (31)4.6 稳压电源电路的设计 (34)4.6.1 220交流电源的变压电路的设计 (34)4.6.2 整流电路的设计 (35)4.6.3 滤波电路的设计 (36)4.7 显示电路的设计 (37)5.软件设计 (40)6.测试结果分析 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附件.............................................................................. 错误!未定义书签。