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2013年课程设计实验报告
实用低频功率放大器
院级名号号学班姓学序
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:
等效负我电阴=8RL
等效负我电阴
=8RL
二、技术指标:
基本要求:
(1) 在放大通道的正弦信号输入电压幅度为(50~700) mV,等效负载电阻RL为80 下,放大通道应满足:
额定输出功率P0RM10W;
带宽 BW2(5010000)HZ;
在POR下和BW内的非线性失真系数W3%;
在POR下的效率$55%;
在前置放大处级输入端交流短接到地时,RL=8Q上的交流声功率WlOmU
(2) 自行设计满足本设计任务要求用的稳压电源,画出实际的直流稳压电源原理图 即可。
发挥部分
(1) 放大器的时间响应:
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 1OOOHZ;上升和下降时间Wins;峰一峰值电压为200mVP-Po用上述方波激励放 大通道时,在RL二8Q下,敖大通道应满足。
额定输出功率PORM10W;
在POR下输出波形上升和下降时间W12us;
在POR下输出波形顶部斜降£2%;
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:提高工作效率、减小非线 性失真)
?
..要求:
设计与总结报告;方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,结果 分析,要有特色与创新
主要参考元件:LM1875, LF353、LM311、UA741、NE5532
三、方案设计:
波形转换电路
先经过前级放大后再直接采用施密特触发器进行变换与整形。而施密特电路可用高精 度、高速运算电路搭接而成,利用稳压管将电压稳定在6. 2V左右,然后利用电阻分压得 到要求的正负对称的峰一峰值为200 mV的方波信号。运放选用NE5532,施密特电路采用高 精度、高速运算放大器LF357。
用multisim软件画电路图如下:
w V*心:VDD ::VDDvcc-XSC1? C1 D4 1 2:10uP 佃;g
w V*
心:
VDD ::
VDD
vcc
-XSC1
? C1 D4
1 2
:10uP 佃;g;
Lf357H
仿真后波形如下: 产生方波
前置放大电路
选用NE5532芯片,因为NE5532具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能 且是双运放集成,具有很高的性价比。这种运放的高速转换性能可大大改善电路的瞬态性能, 较宽的带宽能保证信号在低、中、高频段均能不失真输出,使电路的整体指标大大提高。
前置级的任务是完成小信号的电压放大,其失真度和噪声对系统的影响最大,故采用了 集成放大器NE5532,均采用电压并联负反馈电路,电压并联负反馈具有很好的抗共模干扰能 力,且具有改善波形失真的作用。放大后的信号失真度和噪声都很小。
前置放大级电路的主要功能是将50mV700mV输入信号不失真地放大到功率放大级所需 要的输入信号。因此,需要解决的问题是本级225倍的电压放大倍数和带宽BW50Hz-10KHz 的矛盾。对此可以采用二级放大电路,因为放大券的增益带宽积是一个常数,増益减小,带 宽就可以提高。同时我们在两级放大中用电位器引入增益调节环节,使本级的总増益在一定 范围内持续可调。
由于从信号源输出的小信号非常澈弱,只有经过放大之后,这种信号才能激励功率放 大器,且
由于系统要求输出额定功率不小于10 w,同时,输出负载为8Q,则
Um=』Po xR二 ^10x8=.故 Uop-p Llm
系统的最大增益为:
Amax=20 lg / =45dB.
系统的最小增益为:
Amin=20 lg ( / ) ^22dB.
则需整个放大电路的增益应在22 dB?45 dB范围内可调.为保证放大器性能,单级放大 器的増益不宜过高,通常在20-40 dB(放大倍数10?100倍)之间.故前置放大器增益需通过 两级放大实现,且其总増益应在1?45dB之间可调。
第一级前置级增益为:
Aul=R3/R2=150/10=15 (约为24dB)
第二级前置级增益为:
Aul=R4/R5=150/10=15 (约为24dB)
为了满足输入信号的幅度在50mV700niV的范围内,功率输出级的输出功率的额定功率〉 10W的要求,在前置放大级的第二级的输入端采用电位黠对大信号进行衰减。同时也起到了 可实现增益调节的作用。为了稳定功率放大级的工作点,前置级和功放级之间采用电容耦合。
用软件画电路图如下:
■XFGl85 ???VCC 18VVCC150KQ R3,R2?ROXQR1 h—VW
■XFGl
8
5 ?
??VCC 18V
VCC
150KQ R3
,R2?
ROXQ
R1 h—VW 1OkQ
仿真后波形如下:
侮示
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