模電課程設(shè)計(jì)-音頻功率放大器

1、<p>　　《 模擬電子課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書(shū)</p><p>　　一、課題名稱(chēng)：音頻功率放大器</p><p><b>　　二、技術(shù)指標(biāo)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　學(xué) 生：</b></p>&

2、lt;p>　　2010年 6月29 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　這次的模擬電路課程設(shè)計(jì)題目為音頻功率放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)音頻功放，音頻功率放大器主要用于推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，凡發(fā)聲的電子產(chǎn)品中都要用到音頻功放，比如手機(jī)、MP4播放器、筆記本電腦、電視

3、機(jī)、音響設(shè)備等給我們的生活和學(xué)習(xí)工作帶來(lái)了不可替代的方便享受。</p><p>　　我主要采用了兩種方法對(duì)其進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，一種利用了A386集成芯片對(duì)其進(jìn)行放大輸出，另一種是利用二極管進(jìn)行偏置的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路，即分立元件進(jìn)行設(shè)計(jì)放大。期間遇到了不少問(wèn)題，不過(guò)好在在老師的指導(dǎo)，同學(xué)的幫助下終于成功調(diào)試成功，聽(tīng)到了悅耳的嗡嗡聲，設(shè)計(jì)題目也算比較圓滿(mǎn)的完成了。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的過(guò)程

4、中，首先對(duì)自己的設(shè)計(jì)思路有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，即對(duì)音頻功率放大器的原理了解，在查閱了很多資料，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)器材有了初步了解以后，利用課本及一些資料上所描述的同相放大電路和甲乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路的基本知識(shí)，通過(guò)對(duì)兩種方法的對(duì)比評(píng)析確定了下面的課程設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　↓</b></p

5、><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　↓</b></p>

6、<p><b>　　1 設(shè)計(jì)概述</b></p><p>　　1音頻功率放大器的設(shè)計(jì)</p><p>　　作為模擬電子課程設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)，本課題提出的音頻功率放大器性能指標(biāo)比較低，主要采用理論課程里介紹的運(yùn)算放大集成電路和功率放大集成電路來(lái)構(gòu)成音頻功率放大器。</p><p>　　1、1、1 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</p>

7、<p>　　采用運(yùn)算放大集成電路和功率放大集成電路設(shè)計(jì)音頻功率放大器，其要求如下：</p><p>　　①　輸入信號(hào)為vi=10mV, 頻率f＝1KHz;</p><p>　　額定輸出功率Po≥2W； </p><p>　　負(fù)載阻抗RL=8Ω。</p><p>　　功率放大器的基本原理</p><p>　　音

8、頻功率放大器實(shí)際上就是對(duì)比較小的音頻信號(hào)進(jìn)行放大，使其功率增加，然后輸出。其原理如圖(一)所示，前置放大主要完成對(duì)小信號(hào)的放大，使用一個(gè)同向放大電路對(duì)輸入的音頻小信號(hào)的電壓進(jìn)行放大，得到后一級(jí)所需要的輸入。后一級(jí)的主要對(duì)音頻進(jìn)行功率放大，使其能夠驅(qū)動(dòng)電阻而得到需要的音頻。設(shè)計(jì)時(shí)首先根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)整機(jī)電路做出適當(dāng)安排，確定各級(jí)的增益分配，然后對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。 =8W,輸出電壓U =  =8V，要使輸入為10

9、mv的信號(hào)放大到輸出的8V，所需的總放大倍數(shù)為800。</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)思路框圖：</b></p><p><b>　?。ㄒ唬?lt;/b></p><p>　　音頻功率放大器各級(jí)增益的分配，前級(jí)電路電壓放大倍數(shù)為4；音頻功放的電壓放大倍數(shù)為200。</p><p><b>

10、　　（二） 設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p>　　2、1 第一種設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　2、1、1 前端放大器的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于話(huà)筒提供的信號(hào)非常弱，要在音調(diào)控制級(jí)前加一個(gè)前置放大器?？紤]到設(shè)計(jì)電路對(duì)頻率響應(yīng)及零輸入時(shí)的噪聲、電流、電壓的要求，前置放大器選用集成運(yùn)算放大器LF353。</p><p>

11、　　前置放大電路是由LF353放大器組成的一級(jí)放大電路，放大倍數(shù)為4，即1+R2/R1=4，取R2=30K?,R1=10K?,所用電源Vcc=+12V，Vee=-12V。</p><p>　　經(jīng)過(guò)前級(jí)運(yùn)放的放大，由Av’===4，可以得到Ui=40mv。于是我們得到了下一級(jí)功率放大電路的輸入電壓，即為Ui=40mv。</p><p><b>　　功率放大器的設(shè)計(jì)</b&g

12、t;</p><p>　　由于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)儀器的限制及要求，我們的第一種方案選用了A386型單片集成功率放大電路，其主要特點(diǎn)是：上升隨率高、瞬態(tài)互調(diào)失真?。惠敵龉β时容^大；外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便；體積??；內(nèi)含各種保護(hù)電路，工作安全可靠。</p><p>　　我們選擇功率運(yùn)放電路的增益為200，即把A386的運(yùn)放調(diào)節(jié)電路兩端短路。</p><p>　　由 Av==20

13、0 ; </p><p>　　所以 U0=8V; </p><p>　　進(jìn)而得出 P0===8W</p><p>　　然后連接上負(fù)載，可以聽(tīng)到響亮的蜂鳴聲，實(shí)驗(yàn)成功。</p><p>　　其中C1=220uf，C2=0.1uf，C3=10uf，C4=0.1uf，R3=4.7

14、K,RL=8.</p><p><b>　　Av=實(shí)驗(yàn)用電路圖</b></p><p>　　其中C1=220uf，C2=0.1uf，C3=10uf，C4=0.1uf,R1=30K,R2=10K,R3=4.7K,RL=8.</p><p><b>　　第二種設(shè)計(jì)方案：</b></p><p><

15、b>　　前端放大器的設(shè)置</b></p><p>　　在前端放大器設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)一相同，即由LF353放大器組成的一級(jí)放大電路，不過(guò)將放大倍數(shù)設(shè)置為40，即1+R2/R1=40，取R2=390K?,R1=10K?,所用電源Vcc=+12V，Vee=-12V。</p><p>　　經(jīng)過(guò)前級(jí)運(yùn)放的放大，由Av’===40，可以得到Ui=400mv。于是我們得到了下一級(jí)

16、功率放大電路的輸入電壓。</p><p><b>　　功率放大器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　這一部分的功率放大電路選用了分立元器件組成的功率放大器，其結(jié)構(gòu)就是集成功率放大器的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)就是對(duì)于電路結(jié)構(gòu)了解的清晰明了，更好的掌握電路。缺點(diǎn)就是復(fù)雜，難理解，使用起來(lái)非常不方便，而且容易損壞器件。</p><p>　　由前級(jí)放大得到的

17、電路得到了輸入電壓Ui=400mv，然后輸入功率放大器，其中的T1又對(duì)信號(hào)的電壓進(jìn)行放大，T1選擇3DG6三極管，它的放大倍數(shù)10~30，可以得到電壓U0：4v~12v，由P0=得到P0;2w~18w符合P0>2w的要求。</p><p>　　用得到的功率連接負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，聽(tīng)到響亮的蜂鳴聲，設(shè)計(jì)成功。</p><p>　　2、3 實(shí)驗(yàn)用電路圖</p><p&g

18、t;　　其中參數(shù)：R1=10K,R2=390K,R3=1K,R4=10K,R5=10K,R6=47K,RL= 8,C1=14.7uf，C2=100uf，T1選擇3DG6,T2選擇3DG6，T3選擇3DG21，D1選擇2CP10,D2選擇2CP10。</p><p>　　3、1設(shè)計(jì)方案的選擇</p><p>　　3、1、1第一種方案的評(píng)述</p><p>　　通過(guò)對(duì)

19、兩種方案的比較我們可以看出，第一種方案無(wú)疑是比較好的方案，我們可以從這幾個(gè)方面來(lái)作為依據(jù)選擇第一種方案。</p><p>　　按照第一種方案我們可以達(dá)到課程設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求，結(jié)果比較準(zhǔn)確，受外界干擾較小， 而且第一種方案的實(shí)現(xiàn)非常的簡(jiǎn)單，電路容易理解，實(shí)驗(yàn)容易進(jìn)行，能夠盡少的減小實(shí)驗(yàn)的成本，而且這種方案的主要器件有自我保護(hù)的措施，能夠更好的保護(hù)實(shí)驗(yàn)器件，減少不必要的損失。</p><p&g

20、t;　　1、2第二種方案的評(píng)述</p><p>　　第二種方案在某些情況下也可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，但是有其不可避免的缺點(diǎn)以及不合理性，下面對(duì)其作出評(píng)析：對(duì)于三極管T1來(lái)說(shuō)，它的放大倍數(shù)是不確定的，這就導(dǎo)致了輸出功率的不確定，直接導(dǎo)致了第二種方案有可能不能夠滿(mǎn)足課程設(shè)計(jì)的要求。 </p><p>　　從第二種方案的設(shè)計(jì)我們可以得到：由前級(jí)放大得到的電路得到了輸入電壓Ui=400mv，然后輸

21、入功率放大器，其中的T1又對(duì)信號(hào)的電壓進(jìn)行放大，T1是3DG6三極管，它的放大倍數(shù)為10~30倍，可以得到電壓U0：4v~12v，由P0=得到P0：2w~18w符合P0>2w的要求。 </p><p>　　功率P0的范圍是2W~18W</p><p>　　最大不失真輸出的功率：P0,max=*==9W</p><p>　　通過(guò)第二種方案得到的功率的范圍是不符

22、合最大不失真輸出功率的要求的，而且通過(guò)對(duì)第二種方案的電路圖的分析我們可以看出，第二種方案的電路圖比較復(fù)雜，連接比較困難，理解也是比較困難的，所以這種方案在最終確定的時(shí)候是要被舍棄的。</p><p>　　3、1、3方案的最終確定</p><p>　　最大不失真輸出的功率：P0max=*==9W;</p><p>　　每支晶體管的最大允許管耗 Pcm>0.2

23、Pom=1.8W;</p><p>　　最大集電極電流 Icm>==1.2A;</p><p>　　反向擊穿電壓 |Ueco|>2Ucc=24v。</p><p>　　通過(guò)對(duì)第一種方案的分析可以看出它的設(shè)計(jì)是符合以上功率放大電路的各種要求的。再結(jié)合以上的各種評(píng)論，我們有充足的理由選擇第一種方案。</p><p>　　4、1、

24、1元器件清單</p><p>　　前級(jí)功放的元器件：集成運(yùn)算放大器LF353，R2=30K?,R1=10K?;</p><p>　　功率運(yùn)算放大器的元器件：集成功放A386, C1=220uf，C2=0.1uf，C3=10uf，C4=0.1uf，R3=4.7K,RL=8。</p><p>　　4、1、2實(shí)驗(yàn)儀器清單</p><p>　　函數(shù)型

25、號(hào)發(fā)生器，萬(wàn)用表，雙蹤示波器</p><p>　　5、1 設(shè)計(jì)心得體會(huì)</p><p>　　歷時(shí)一周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這給我們帶來(lái)了不可磨滅的深刻印象，尤其是對(duì)于未知的探索，對(duì)錯(cuò)誤的尋找，這個(gè)過(guò)程是充滿(mǎn)樂(lè)趣和成就感的，在連接電路的過(guò)程中，遇到了不少問(wèn)題，包括原理的理解，實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，以及在電路連接過(guò)程中不可避免的與設(shè)計(jì)思想相違背，不能出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況，經(jīng)過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析及對(duì)線(xiàn)路

26、，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的進(jìn)一步調(diào)試，才一步步的解決問(wèn)題，并最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p>　　在這一周的課程設(shè)計(jì)中，我的收獲是巨大的，首先，在專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解與掌握上更進(jìn)了一步，通過(guò)對(duì)所不理解的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的查找，并最終將其理解掌握，而且融入到設(shè)計(jì)理念中，這是一個(gè)不斷成長(zhǎng)和成熟的過(guò)程。</p><p>　　第二，我學(xué)會(huì)了怎么去做一個(gè)設(shè)計(jì)者，再設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們必須不斷提高，必須通過(guò)不間斷的學(xué)習(xí)來(lái)解決一

27、個(gè)又一個(gè)難題，更重要的是遇到難題時(shí)我們應(yīng)該抱有一個(gè)平淡的心態(tài)，以一個(gè)尋求答案的，渴望的思想去找到解決問(wèn)題的方法，最終將問(wèn)題解決。</p><p>　　第三，我明白了怎么去做一個(gè)合作者。在一個(gè)設(shè)計(jì)中，一個(gè)人的力量是渺小的，只有在小組成員的共同努力下，才能更好的完成任務(wù)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，，對(duì)待不懂的問(wèn)題要及時(shí)詢(xún)問(wèn)，竭盡全力得到自己想要的知識(shí)。</p><p>　　第四，我明白了基本的理論知識(shí)和實(shí)

28、踐設(shè)計(jì)的差別，好多理論上可以執(zhí)行的東西有時(shí)候是調(diào)試不出來(lái)的，這時(shí)候就要去自己尋找錯(cuò)誤，有時(shí)候是電路連接，有時(shí)候是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的問(wèn)題。而且把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中時(shí)也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，需要不斷的探尋和調(diào)試才可以達(dá)到目的。</p><p>　　最后，這次課程設(shè)計(jì)讓我得到了很多在課堂上無(wú)法獲得的知識(shí)，以及解決問(wèn)題的方法，對(duì)我來(lái)說(shuō)，這是一次成功的課程設(shè)計(jì)，實(shí)踐，永遠(yuǎn)是熟練自己知識(shí)的最根本的方法。</p><

29、p>　　6、1 參考文獻(xiàn)</p><p>　　【1】 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)——模擬部分.北京：高等教育出版社.2006.1</p><p>　　路勇.電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真.北京：清華大學(xué)出版社.2004.1</p><p>　　童詩(shī)白 華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社.2005.12</p><p>　　陳明義 電子

30、技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)用教程 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2002</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)電路圖</b></p><p><b>　　前級(jí)功放部分電路圖</b></p><p><b>　　功率運(yùn)放電路圖</b></p><p><b>　　總電路圖</b><