应用集成电路小型功率放大器.docx

大庆师范学院

电子技术课程设计报告

设计课题 应用集成电路小型功率放大器姓 名 邱永江匡博王贤

学 院 物电学院

专

业

自 动 化

班

级

二 班

学

号

200901071827200901071812 200901071799

日

期

2011-11-02

指

导

教

师

夏云波

目 录

题目理解与分析 1

系统方案设计 1

模块方案设计 1

前置放大模块设计 1

功率放大模块设计 2

波形转换模块设计 2

硬件电路设计 2

前置放大电路设计 2

功率放大电路设计 3

系统测试 3

测试方法及数据记录与处理 3

参考文献 4

附录 5

应用集成电路小型功率放大器

题目理解与分析

题目要求设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器，在放大通道的正弦信号输入电压幅度为5~700mV，等效负载电阻RL为8Ω下，放大通道应满足：输出功率Por

≥10W；带宽BW≥50~10000Hz；在Por下和BW内的非线性失真系数≤3%；在Por下

的效率≥55%；在前置放大级输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流声功率≤10mW。要求稳压电源自行设计并制作。

发挥部分为测量放大器的时间响应，需要由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波。要求频率为1KHz，上升和下降时间≤1us、峰--峰值电压为200mV。当用上述方波激励放大通道时，在8Ω负载下，额定输出功率Por≥10W，输出功率Por下输出波形上升和下降时间≤12us，顶部斜降≤2%，过冲量≤5%。提高放大通道性能指标和实用功能扩展。

系统方案设计

设计低频信号放大器系统如图2.1所示。主要由前置放大器、功率输出放大器、波形变换电路、直流稳压供电电路等组成。

弱信号输入

自制稳压电源

输 入

缓 冲

弱信号一

弱信号前置放大

波形转

功率输 8

出放大 Ω

负载

A/D采样

级放大

换电路 保护电路

AT89S52

LCD

显示

图2.1低频功率放大器系统框图

其中前置放大级完成弱信号的电压放大，功率输出放大级完成弱信号的电压和电流放大，保护电路保护功率放大部分防止输出功率过大，直流稳压电源部分为整个功放电路提供电量，波形转换电路完成正弦波到方波的转换，方波中含有丰富的高次谐波分量，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。发挥部分通过AD转换器检测经单片机控制LCD显示功率。

模块方案设计

前置放大模块设计

采用专用前置放大器IC构成前置放大电路。目前有很多性能优越的专用低频前置放大器IC，如日本夏普公司的IR3R18/16，NEC公司的Μpc1228H，富士通公司的MB3105/06。其频带BW均能达到30Hz—20KHz，增益高，失真系数小。

1

功率放大模块设计

采用集成运放构成低频功率放大器电路。采用集成运放LM3886构成低频功率放大器电路。LM3886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。

波形转换模块设计

施密特触发器最重要的特点是能够把变化缓慢的输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉冲。同时，施密特触发器还可利用其回差电压来提高电路的抗干扰能力。施密特触发器可以用集成运放搭接而成，利用电阻分压得到要求的正负对称的峰--峰值为200mV的方波信号。

硬件电路设计

设计要求低频功率放大器提供10W以上的输出功率，需要2~3级放大电路才能完成。在额定输出功率Por=10W时，在RL=8Ω上的正弦波输出电压幅值为

Uom=√2×Por×RL=√2×10×8=12.65V

在输入正弦波幅值为最小值5mV时，整个放大器需要的电压增益为

Av=20lgUom/Vin=20lg12.65÷(5×10-3)=68dB

68dB的增益需要在2～3级放大器中进行分配，按照一般情况，功率输出级的增益为20dB

左右，前置放大级需要承担48dB以上的增益。

前置放大电路设计

为了提高前置放大器电路的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电路必须采用同相放大电路结构，为尽可能保证不失真放大，电路采用两级运算放大器电路A1和A2。电路如图4.1.1所示。

图4.1.1前置放大电路

由上分析，两级前置放大器的增益安排在50dB左右，每级25dB左右，以保证充分发挥每级的线性放大性能并满足带宽要求。电路采用两级NE5532(A和B)构成，各级均采用固定增益加输出衰减组成，当输入Vin,p-p=