第一章、实用低频功率放大器.doc

目 录 第1章 实用低频功率放大器（1995国赛A题） 2 1.1 功能要求 2 1.2 方案论证与系统总体设计 3 1.3 主要原理与理论分析 3 1.4 系统硬件电路设计 4 1.5 系统调试与误差分析 7 1.6 总结与方案改进 12 第1章 实用低频功率放大器（1995国赛A题） 1.1 功能要求 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。其原理示意图如下： 图1.1.1 实用低频功率放大方框图 二、要求 1．基本要求 （1）在放大通道的正弦信号输入电压幅度为（5～700）mV，等效负载电阻RL为8Ω下，放大通道应满足： ①?额定输出功率POR≥10W；　　②?带宽BW≥（50～10000）Hz；　　③?在POR下和BW内的非线性失真系数≤3%；　　④?在POR下的效率≥55%；　　⑤?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。 （2）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。 2．发挥部分 （1）放大器的时间响应　　①?方波产生：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1000Hz、上升时间≤　1μs、峰-峰值电压为200mVpp。　　用上述方波激励放大通道时，在RL=8Ω下，放大通道应满足：　　②?额定输出功率POR≥10W；带宽BW≥（50～10000）Hz；　　③?在POR下输出波形上升时间和下降时间≤12μs；　　④?在POR下输出波形顶部斜降≤2%；　　⑤?在POR下输出波形过冲量≤5%。 （2）放大通道性能指标的提高和实用功能的扩展（例如提高效率、减小非线性失真等）。 1.2 方案论证与系统总体设计 1．方案论证 （1）前置放大电路方案 方案一：反相比例放大电路 输入阻抗是反馈电阻和输入电阻的并联，阻抗比较小，放大倍数是反馈电阻比输入电阻 方案二：同相比例放大电路 相对于反相比例放大电路来说，同相比例放大电路的输入阻抗较高，为了提高前置放大电路的输入电阻和共模抑制比，故选择方案二。 （2）变换电路方案 方案一：使用专用比较器芯片 LM311是一款专用的比较器芯片，但是它产生的信号是一般为单极性，不符合题目的要求。且高速比较器比较贵，市场上很难买到，性价比比较低。 方案二：用运放做比较器 用运放做滞回比较器，利用反相做输入端，同相端构成正反馈电路，让阈值更稳定，再经过阈值比较，输出极性和占空比都比较对称的方波信号。再经过电阻分压，就可以输出峰峰值为200mv的对称方波信号。运放的输出端加入两个正负极性相反的稳压管，用来控制输出电压的幅值，使分压前的输出信号稳定在一定范围内。相比之下，方案二更能满足实验要求，可供选择。 （3）功率放大电路方案 方案一：采用分立元器件 功率放大输出级采用分立元件构成的OCL电路，驱动级采用集成芯片，整个功放级采用大环电压负反馈。这种方案的优点是：由于反馈深度容易控制，故放大倍数容易控制。且失真度可以做到很小，使音质很纯净，做出来的效果比较好。但外围元器件较多，电路比较复杂，调试起来比较困难，一旦取值不当，就会引起很大的偏差。 方案二：采用集成功放芯片 集成功放芯片具有工作可靠，外围电路简单，体积小巧，保护功能比较完善等优点，而且输出的功率比较大，所以本实验采用方案二。 2．系统总体设计 系统采用专门的集成运放芯片做功率放大，通过大功率运放输出大功率，用同相比例放大电路做前置放大，可提高带负载能力，用高速运放做变换电路可以减小输出矩形波的上升下降时间。系统包括以下几个模块：前置放大模块，用lm318做成的变换电路模块，用lm1875做成的功率放大模块，自制稳压电源模块。 1.3 主要原理与理论分析 1．前置放大电路 前置放大级用来放大弱输入的信号，以推动后面的功率放大器。放大电路有很多，但是弱信号的前置放大电路必须要由低噪声、高保真、高增益的集成电路。符合运放有NE5532、OP07、NE5534等。这个实验中，采用的是NE5532，因为它具有高精度、低噪声、高阻抗、宽频带等优良的性能，能使电路的指标大大的提高。 2．变换电路 变换电路是将输入的波形进行波形变换和整形。为了得到比较好的方波，就必须要选用压摆率比较大的集成芯片。变换电路分为很多种，有过零比较器、俘零比较器回比较器回比较器又称施密特触发器迟滞比较器这种比较器的特点是，根据： ， ， 由上面的式子可知，整个电路的放大倍数要介于18~2530倍之间，即在25dB~68dB之间手动可调，有因为单级的放大倍数大概在20dB左右，因此要采用两级前置放大，再加上一级功率放大来达到实验的要求。 （3）、各电阻阻值的确定： 由上面的式子可知，电压的放大倍数要达到18~2530倍，又因为NE5532采用正负12V