南华大学黄智伟 备战2013电子设计竞赛 放大器类赛题分析.doc

南华大学黄智伟 备战2012~2013电子设计竞赛 “放大器类”赛题1. 历届“放大器类”赛题在届电子设计竞赛中，“放大器类”赛题除了1994年外，其它每届都有，共有题： ① 实用低频功率放大器（1995年A题）② 测量放大器（1999年A题）③ 高效率音频功率放大器（2001年D题）④ 宽带放大器（2003年B题）⑤ 程控滤波器（2007年D题）【本科】⑥ 可控放大器（2007年I题）【高职高专组】⑦ 宽带直流放大器（2009年C题）【本科】⑧ 数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）【本科】⑨ 低频功率放大器（2009年G题）【高职高专组】【本科】其中：与音频功率放大器有关的有4题。与宽带放大器有关的有2题。与直流、低频放大器有关的有3题。 “放大器类”赛题历届赛题可以看到， “放大器类”赛题的要求是越来越高，越来越高如： 在“程控滤波器（2007年D题本科组）”中要求放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV。制作“简易幅频特性测试仪”，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz～200kHz，频率步进10kHz。 在“数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）” 中要求：当输入正弦信号i电压有效值为5mV、功率放大器接8(电阻负载（一端接地）时，要求输出功率≥10W。功率放大电路的-3dB通频带为20Hz～20kHz。功率放大电路的效率≥60％。 “宽带直流放大器（2009年C题）” 中要求最大电压增益AV≥60dB，输入电压有效值i≤10 mV。放大器的输入电阻≥50(，3dB通频带0～10MHz；负载电阻（50±2）(，最大输出电压正弦波有效值o≥10V。 注意：放大器同时也是各赛题中一个必不可少的组成部分。 “放大器类”赛题. 历届“放大器类”赛题（1）实用低频功率放大器（1995年A题） ① 实用低频功率放大器设计要求 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（5～700）mV，等效负载电阻RL为8Ω下，放大通道应满足：额定输出功率POR≥10W；带宽BW≥（50～10000）Hz；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。自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。设计详细要求与评分标准等请登录www. 查询。 ② 实用低频功率放大器设计方案 实用低频功率放大器系统由低频功率放大器（包括前置放大器和功率输出放大器）、波形变换电路、直流稳压供电电路、保护电路等组成。低频功率放大器用来提供10 W以上的输出功率。波形变换电路将正弦信号电压变换成规定要求的方波信号电压，用来测试放大器的时域特性指标。稳压电源为功放电路和变换电路等提供稳定的直流电源。 ．前置放大器电路： 采用集成运算放大器构成的前置放大器电路 设计前置放大级时可供选用的集成运算放大器有很多， 如National Semiconductor公司的LF347、LF353、LF356、LF357， Precision Monolithics公司的OP-16、OP-37， Signetics公司的NE5532、NE5534等等。主要考虑的技术指标是带宽、电压增益、转换速率、噪声、电流消耗等。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。 采用专用前置放大器IC构成的前置放大器电路 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，IR3R16，工作电压分别为13.2 V和8V单电源，闭环增益均为45 dB，频带BW = 30 Hz ～20 kHz，在输出峰值v om＝1.5 V时，失真系数γ≤1%；NEC公司的μPC1228H，Vcc＝10 V，闭环增益40 dB， BW＝30 Hz～20 kHz， vom＝2V时γ≤1%；富士通公司的MB3105，Vcc＝13 .2V，闭环增益42 dB，BW＝30 Hz ～20 kHz，vom＝2V时γ≤1%；MB3106，Vcc＝6V，闭环增益42 dB， BW＝30 Hz ～20 kHz，v om＝1.6 V时γ≤1%。 ．功率放大器电路设计 采用分立元件构成的低频功率放大器电路 分立元件构成的低频功率放大器电路可分为输入级、功率激励级和OCL输出级三部分，有采用分立元件构成的OCL低频功率放大器电路形式，采用分立元件构成的DC（Direct Coupled，直接耦合）低频功率放大器电路形式，采用MOSFET构成的低频功率放大器电路形式采用集成功放构成的低频功率放大器电路 例如，采用集成功放LM 1875、μPC1188H、HA 1397等构成的低频功率放大