毕业设计（论文）-低频功率放大器设计

低频功率放大器毕业设计论文【摘要】实用低频功率放大器主要应用是对音频信号进行功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路和保护电路共五部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。前置放大器主要是电压的放大。功率放大器实现电流、电压的放大。波形变换电路是将正弦信号电压变换成规定要求的方波信号。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路本设计的低频功率放大器同时还具有测量显示功率输出、电源供给功率和整机效率的功能。本文首先对功率放大器的课题背景作简要的说明，随后对功率放大器的一些基础知识进行介绍。最后，本文具体叙述实用低频功率放大器的安装与调试，并对电路在工作中易出现的失真情况做了细致的分析。关键字前置放大；功率放大；稳压电源电路；LOWFREQUENCYPOWERAMPLIFIERDESIGNGRADUATEPAPER【ABSTRACT】PRACTICALLOWFREQUENCYPOWERAMPLIFIERISMAINLYUSEDFORAUDIOSIGNALPOWERAMPLIFIER,THISPAPERINTRODUCESTHEWEAKSIGNALAMPLIFIERABILITYHASTHELOWFREQUENCYPOWERAMPLIFIER,THEBASICPRINCIPLEOFCONTENT,THETECHNICALROUTETHEMAINCIRCUITBYMANOSTAT,PREAMPLIFIER,POWERAMPLIFIERS,WAVETRANSFORMCIRCUITANDTHEPROTECTIONCIRCUITOFFIVEPARTSMANOSTATPRIMARILYFORPREAMPLIFIER,POWERAMPLIFIERPROVIDESTABLEDCPOWERTHEPREAMPLIFIERMAINLYISTHEVOLTAGESCALINGPOWERAMPLIFIERREALIZECURRENT,VOLTAGESCALINGWAVETRANSFORMCIRCUITISWILLSINESIGNALVOLTAGETRANSFORMINTOTHEREQUIREMENTSOFSQUAREWAVESIGNALTHEDESIGNOFTHESTRUCTUREISSIMPLE,PRACTICALCIRCUIT,MAKEFULLUSEOFTHEPERFORMANCEOFTHEINTEGRATEDAMPLIFIERTHEEXPERIMENTALRESULTSSHOWTHATTHEPOWERAMPLIFIERINBANDWIDTH,DISTORTIONDEGREE,EFFICIENCYHASGOODINDEX,HIGHERPRACTICABILITY,FORPOWERAMPLIFIERDESIGNOFFERSWIDETHINKINGTHEDESIGNOFTHELOWFREQUENCYPOWERAMPLIFIERANDATTHESAMETIMEALSOHASMEASUREMENTSHOWSPOWEROUTPUT,POWERSUPPLYPOWERANDTHEEFFICIENCYOFTHEFUNCTIONTHISPAPERFIRSTTOPOWERAMPLIFIERBACKGROUNDOFTHETOPICBEBRIEFLYANDTHENSOMEBASICKNOWLEDGEOFPOWERAMPLIFIERISINTRODUCEDFINALLY,THISPAPERDESCRIBESTHELOWFREQUENCYPOWERAMPLIFIERSPECIFICPRACTICALINSTALLATIONANDCOMMISSIONING,ANDINTHEWORKOFCIRCUITTOOCCURDURINGTHEDISTORTIONOFTHESITUATIONDIDMETICULOUSANALYSISKEYWORDPREAMPLIFIERPOWERAMPLIFIERSTABILIZEDVOLTAGEPOWERSUPPLYCIRCUIT目录1前言42低频功率放大器系统方案选择6方案一采用专用的集成MOS芯片功率放大器6方案二采用三极管为核心做功率放大电路6方案三采用分立的MOS管做功率放大电路73低频功率放大器总体设计731低频功率放大器总体设计框图732前置放大及滤波电路833功率放大电路1034采样电路1135电源电路1136单片机最小系统电路12361STC89C52单片机简介12362STC89C52单片机最小系统电路13363STC89C52最小系统时钟电路15364STC89C52最小系统复位电路1537显示部分174低频功率放大器系统软件设计185低频功放测试方案与测试结果2051输出功率的测量2052通频带的测量2053输入阻抗的测量2154输出噪声电压的测量2155测量、显示功能的测试21结论22致谢23参考文献24附录1器件清单25附录2程序清单261前言功率放大器在家电、数码产品中的应用越来越广泛，与我们日常生活有着密切关系。随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。在大多数情况下，增强系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品的一个重要因素。低频功率放大器作为音响等电子设备的放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。同时低频功率放大器又是音响等电声设备消耗电源能量的主要部分。因此设计出实用、简洁、低价格的低频功率放大器是一个发展方向。功率放大器随着科技的进步是不断发展的，从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器，功率放大器经历了几个不同的发展阶段电子管功放晶体管功放集成功放。功放按不同的分类方法可分为不同的类型，按所用的放大器件分类，可分为电子管式放大器、晶体管式功率放大器（包括场效应管功率放大器）和集成电路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器），目前以晶体管和集成电路式功率放大器为主，电子管功率放大器也占有一席之地。电子管功放的生产工艺相当成熟，产品的稳定性很高，而离散性极小，特别是它的工作机理决定了它的音色十分温柔，富有人情味，因而成为重要的音响电路形式。电子管电路的设计、安装、调试都比较简单，其缺点是输出变压器、电源变压器的绕制工艺稍麻烦，耗电大、体积大、有一定的使用期限。因此在实际使用中有一定的局限性。现在大功率晶体管种类很多，优质功放电路也层出不穷，因此晶体管功率放大器是应用最广泛的形式。人们研制出许多优质新型电路使功放的谐波失真，很容易减少到005以下。场效应管是一种很有潜力的功率放大器件，它具有噪声小、动态范围大、负温度特性等特点，音色和电子管相似，保护电路简单。场效应管生产技术还在不断发展，场效应管放大器将有更为强大的生命力。由于集成电路技术的迅速发展，集成电路功率放大器也大量涌现出来，其工艺和指标都达到了很高水平，它的突出特点是体积小、电路简单、性能优越、保护功能齐全等。由于在很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。现今功率放大器不仅仅是消费产品音响中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。然而低频功率放大器已经是一个技术相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至思想认识上都取得了长足的进步。目前市场上的集成功放产品价格已经很低并且种类也很多,典型的有LM1875、TDA1521、TDA1514。这些优质功放模块体积小、性能优越、保护功能齐全、外围电路简单、易制作易调试。最近，一种应用砷化钾MESFET制成的功率放大器MMIC，在移动电话和个人数据终端领域中应用越来越广泛，一片尺寸为25348平方毫米的MMIC输出功率可达11W，工作频率达950MHZ。本文给出一种简单实用、制作成本低廉的实用低频功率放大器的设计方案,并给出实际测试结果。功率放大可由分立元件组成,也可由集成电路完成。由分立元件组成功率放大器，如果进行精心的设计，则在效率和失真方面更优于集成的，价格方面便宜一点，但如果电路选择和参数设置不恰当时,元件性能就不能很好的表现出来,制作调试比较困难。从电路的简单性和易调性，集成电路更好些。本次设计功放采用集成电路和分立元件共同完成。2低频功率放大器系统方案选择低频功率放大电路主要可以分为两部分，一是前置放大电路，另外一个是功率放大输出电路。其中前级放大部分基本上都是一样的，功率放大部分目前有以下三种方案可供选择方案一采用专用的集成MOS芯片功率放大器功率放大部分采用专用的集成MOS芯片功率放大器，采用专用的集成MOS功率放大器可以达到要求但是它的参数都是固定的，一旦使用便不可改变各级的参数和工作，不够灵活，成本较高。方案二采用三极管为核心做功率放大电路采用三极管为核心做功率放大电路，这种功放电路输出小，效率低，功耗大，很难满足题目要求。方案三采用分立的MOS管做功率放大电路采用分立的MOS管做功率放大电路，分立元件低频功率放大器虽快被淘汰，但是由于分立元件低频功率放大器可对每级工作状态和性能逐级调整有很大灵活性和自由度，输出波形稳定性好，效率高，成本较低。功率放大器实现方法有几类，低频的有甲、乙、甲乙、丁等几种。甲类效率很低，约20左右，但是其失真度可以做的非常小，如01，效率没做评分要点，只是适当考虑，所以可以采用；乙类的只能有半周输出，失真度太大所以不能采用。丙类肯定不用了，那是高频功率放大器专用的类型，这里是低频的（10HZ50KHZ），所以不能采用；丁类的（就是所谓的D类）采用H桥的开关方式工作，输入的信号要进行PWM（PWM是脉冲宽度调制），H桥输出后是一个开关量，要经过LC滤波转变为模拟量，再传送给扬声器。这种方法效率极高，但是电路复杂，调试困难，且效率不做评分的主要依据，建议舍弃这种方案。经过综合权衡考虑，宜采用方案三比较合适。3低频功率放大器总体设计31低频功率放大器总体设计框图该课题有三个主要部分构成，1功率传输部分；2电压放大部分（1265倍以上）；3信号测量部分。课题已经规定了，一定得用场效应管，最好是P沟道和N沟道互补，这么大功率的场效应管要用VMOS的，需要查场效应管资料来选型，尤其注意其源极电阻要小，这样才能发挥出优秀的转换效率，此外就是电压和电流的选型。电压为双12V，几乎所有的VMOS管都能满足，电流要大于2A，内阻选8毫欧的便可。电压放大器选择很重要，频带要求是50KHZ，放大倍数是1265倍，则增益带宽积要大于1265X506325M，选100M以上的。，经过仔细分析，本设计题目按题意主要有三部分组成前置放大器、功率放大器和功率测量显示。如何实现题目中要求的指标，关键在于对两级放大的设计和制作。另外还有测量显示功放输出功率和电源供给功率的电路。系统总框图如图31电源显示单片机信号处理采样电路2功率放大器前置放大器带阻/带通滤波电路采样电路1图31系统框图32前置放大及滤波电路前置放大电路可以采用集成运算放大器构成的前置放大器,也可以采用专用前置放大器IC构成的前置放大器电路,从经济方面考虑本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF347、LF353、LF357、LF356、0P16、OP37、NE5532、NE5534等。主要考虑的技术指标是带宽、电压增益、转换速率、噪声和电流消耗等。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,电路如图32所示。图32同相放大电路结构的前置放大电路为了尽能保证不失真放大,图3采用两级运算放大器电路A1和A2,每级放大器的增益取决于R1、R2和R3、R4,即AVA1R2/R1,AVB1R4/R3。由上述分析可知,低频功率放大器的总增益为68DB,两级前置放大器的增益安排在50DB左右比较合适,每级增益在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,从而可保证不失真,即达到保真放大质量。图32中C1、C2分别为隔直流电容,是为满足各级直流反馈、稳定直流工作点而加的。但对于交流成分,C1、C2必须呈现短路状态,即要求C1、C2的容抗远小于R1、R3的阻值。C3、C4为耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器的输入电阻。R5、R6为各级运放输入端的平衡电阻,通常R5R2,R6R4。一个采用两级NE5532C1A和C1B构成的前置放大器如图4所示。各级均采用固定增益加输出衰减组成,要求当各级输出不衰减,输入时，输出。MVUPI5,VUPO532,对于第一级放大器,要求杂信号最强时,输出不失真,即在时,PI70,输出。所以VUOM1710/1POMUA取。51A当输入信号最小,即10MV而输出不衰减时PI,A11510150MV。POU,1PI,第二级放大要求输出253V,考虑到元件误差的影响,取3V,而输入信POU,2POU,2号最小为150MV,则第二级放大器倍数为/3/01520取22。因此,取RPOUA,21,12A1K,R15K,R22K,R1K。671718跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级，即缓冲级。说得通俗一点，就是做阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE29NOV2009SHEETOFFILEFPROTEI199下下下下下下下下DDBDRAWNBYA1NE5532A2NE5532R11KR220KR31KR420KR51MR61MRW150KRW250KUOA0NE5532R71MC147UFC210UFC347UFC410UFC547UF15V15V15V15V15V15VS1下下下下下下下下UI图33两级NE5532构成的前置放大电路33功率放大电路功率放大电路采用了具有负反馈功能的甲乙类推挽放大电路，末级功放管采用分立的大功率互补对称的场效应晶体管IRF630、IRF9630，一般电路的反馈采样点选在运放的输出端图34中A点，而本设计中选取在功率输出端图34中B点，利用反向比例放大器的强负反馈功能来纠正功率输出及的交越失真。末级功率放大电路工作在甲乙类状态，静态工作电流为25MA，图34信号放大与功率放大电路。图34信号放大与功率放大电路34采样电路1KR20548367UJPHEADRHGQ图35采样电路采样部分共有4处，电流采样用的是霍尔传感器TBC25C04,它可以采集直流电流，功耗低，精度高。另外两路采集分是别对功率输出端的电压电流进行采样，其中电流用普通的交流互感器采集就行，电压直接采集功率电阻两端的电压。35电源电路由于输入电压U1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。稳压二极管的稳压原理稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。故障特点稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。此电路在变压、整流、滤波的基础上加上三端固定式集成稳压器及辅助稳压的电容方可达到目的，稳压器使用时，要求输入电压UI与输出电压UO的电压差UIUO2V。稳压器的静态电流IO8MA。当UO518V时，UI的最大值UIMAX35V；当UO1824V时，UI的最大值UIMAX40V。电源电路原理图，如图36所示A1K2D14148A1K2D24148A1K2D34148A1K2D441481122J1CON21122C1100UF1122C3100UF1122C21041122C4104VIN1GND35V2U1LM7805CKVCC1122D5LED1122R3470图36电源电路原理图36单片机最小系统电路361STC89C52单片机简介单片机也被称为微控制器（MICROCONTROLLER），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTELI960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHZ，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的WINDOWS和LINUX操作系统。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROMFLASHPROGRAMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能8K字节FLASH，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHZ，6T/12T可选。362STC89C52单片机最小系统电路控制部分是系统的核心，由STC89C52单片机及必要的外围电路组成，如报警电路，时钟电路等。单片机它接收从传感器检测电路输入的信号，并将输入信号进行处理运算，以控制电流或电压的形式输出给执行单元电器、显示单元电路和报警电路等。EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U28051C215PC315PC5104C410UFR110KVCCVCCSW1Y112MRESETRESETP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37VCCVCC1234567899RPSMG11234J2CON5VCC下下下下图37STC89C52最小系统电路图STC89C52系统说明主电源引脚（2根）VCCPIN40电源输入，接5V电源GNDPIN20接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1PIN19片内振荡电路的输入端XTAL2PIN20片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPPPIN9复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROGPIN30地址锁存允许信号PSENPIN29外部存储器读选通信号EA/VPPPIN31程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。PO口（PIN39PIN32）8位双向I/O口线，名称为P00P07P1口（PIN1PIN8）8位准双向I/O口线，名称为P10P17P2口（PIN21PIN28）8位准双向I/O口线，名称为P20P27P3口（PIN10PIN17）8位准双向I/O口线，名称为P30P37STC89C52主要功能如表31所示。表31STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写FLASHROM32个双向I/O口256X8BIT内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率024MHZ2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能363STC89C52最小系统时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图32A所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1212MHZ之间选择，电容值在530PF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路如图38（B）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHZ的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHZ的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHZ的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。（A）内部方式时钟电路（B）外部方式时钟电路图38时钟电路364STC89C52最小系统复位电路复位操作复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表32所示。表32一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H复位信号及其产生RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期即二个机器周期以上。若使用颇率为6MHZ的晶振，则复位信号持续时间应超过4US才能完成复位操作。产生复位信号的电路逻辑如图39所示图39复位信号的电路逻辑图整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号RST送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图310（A）所示。这佯，只要电源VCC的上升时间不超过1MS，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与VCC电源接通而实现的，其电路如图310（B）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图310（C）所示（A）上电复位（B）按键电平复位（C）按键脉冲复位图310复位电路上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHZ晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。本系统的复位电路采用图34（B）上电复位方式。37显示部分根据设计基本要求，测量并显示低频功率放大器输出功率正弦信号输入时、直流电源的供给功率和整机效率，故需要对功率放大器输出电压，直流电源电压和电流进行采样，再通过A/D转换将采样值送入单片机编程，通过显示器显示出来。显示电路采用LCD12864液晶显示器来实现。单片机根据输入的数字信号经过编程得到相应的输出量，从P0口、P2口的低三位输出，与LCD12864液晶显示器的414脚连接，电路如图311所示。图311显示电路4低频功率放大器系统软件设计软件主要由功能键组成，功能的选定都由按键完成，功能键相互独立，具有很好的交互性。按键主要由测量显示键、返回键，两个功能键组成。并且按键具有重复，按键的功能，当按下某一键不放时，将重复响应此键，操作很方便。主程序流程图如图41所示，程序清单如附件2。NYY开始系统初始化键盘扫描返回键按下测量键按下、测量显示显示主界面N图41主程序流程图在主程序中，首先对LCD、定时中断T0等进行初始化，给任务变量赋初值，然后进行AD转换并送LCD显示，同时等待中断。进入中断后，任务全局变量外部有输入时进行采样及数据处理，然后数据更新显示，等待下一次中断执行各任务。图42系统程序流程5低频功放测试方案与测试结果51输出功率的测量所用仪器YB1602函数信号发生器，ADS1102型双通道数字存储示波器。测量方法用函数信号发生器提供电压有效值为5MV的正弦输入信号，调整其频率在20HZ20KHZ之间变化，用示波器测量8电阻负载上的电压信号，可以看到输出波形无明显失真。记录几个随机频率点处负载两端的电压有效值，利用公式即可求出输出功率。U有效2OUPR有效测量结果如表1所示。表1输出功率的测量结果FHZ10HZ20HZ60HZ100HZ200HZ1K2K10K20KVU有效5356727272727272WOP35464864864864864864852通频带的测量所用仪器YB1602函数信号发生器，ADS1102型双通道数字存储示波器。测量方法方法同上，需要分别测量20HZ和20KHZ附近处的电压有效值，如果这两点处的电压幅值大于，而小于20HZ和大于20KHZ的频率点的电压值小于072U有效有效。07U有效测量结果如表2所示。表2通频带的测量结果U有21效707VFHZ2611205K10K15K20K50K100K140KV有效457077077077077077076858553输入阻抗的测量所用仪器万用表，YB1602函数信号发生器，ADS1102型双通道数字存储示波器。测量方法不接负载，断开电源，在功率放大电路输入端之前串接一个600欧的电阻R，在此外接电阻之前输入电压有效值为5MV正弦信号，用示波器测量外接电阻端的信号电压有效值和原输入端的信号电压有效值。UR有效IU有效测量结果测得5MV，25MV，根据可求得600S有效I有效IIURS有效有效IR54输出噪声电压的测量所用仪器带宽为2MHZ的毫伏表测量方法将输入端接地，用交流毫伏表测量负载上的电压有效值。ON测量结果测得5MV。ONU55测量、显示功能的测试所用仪器YB1731C2A双路跟踪稳压稳流电源，YB1602函数信号发生器，ADS1102型双通道数字存储示波器，万用表。测量方法把万用表串联在直流信号源与功率放大电路之间，利用其电流档测直流输入电流，直流电压可通过信号源直接读出；用示波器测量8电阻负载上的电压有效值IIIU，利用公式得直流电源的供给功率；利用公式可得输出功率；利用U有效IPI2OUPR有效公式测量结果12V,613MA，III可得整机效率；测量结果可从LCD上直接读取。I10PO636V,68。U有效I10PO结论本设计电路具有较宽的通频带，尤其在100HZ10K之间时具有非常平坦的幅频特性，这主要得益于整个电路简洁、实用的设计，前置放大和功率放大内部均为直接耦合，功率放大级采取交直流负反馈，使得系统的非线性失真和不稳定度大为减小。对功放电路的了解或评价，主要从输出功率、效率和失真这三方面考虑。1、为得到需要的输出功率，电路须选集电极功耗足够大的场效应管，功放管的工作电流和集电极电压也较高。电路设计使用中首先要考虑怎样充分地发挥三极管功能而又不损坏三极管。由于电路中功放管工作状态常接近极限值，所以功放电流调整和使用时要小心，不宜超限使用。2、从能耗方面考虑，功放输出的功率最终是由电源提供的，例如收音机中功放耗电要占整机的2/3，因此要十分注意提高电路效率，即输出功率与耗电功率的比值。3、功放电路的输入信号已经几级放大，有足够强度，这会使功放管工作点大幅度移动，所以要求功放电路有较大的动态范围。功放管的工作点选择不当，输出会有严重失真。经过插接测试，焊接与整机装配调试，信号输入前置放大部分，容易受到噪声干扰。致谢经过几个月的准备，这篇论文终于完成了，在此谨向在这段时间里精心指导我们的焦玫老师致谢。感谢焦玫老师在上课之余悉心的为我们指导，从论文的选题、计划的制订，到论文的撰写，都始终倾注着她的心血。她为人师表，治学严谨，在生活中平易近人，在教学和科研工作中兢兢业业，力求做到精益求精。在这段时间里正是她的督促和教诲，才使我们的论文能按时的完成，也正是她的精益求精，才使我学到了很多知识。同时我还要感谢我们组的另一个成员XX以及在此期间帮助过我的同学。感谢西南民族大学对我的栽培以及在这四年中传授我知识的老师们。最后，向评阅本论文及参加论文答辩的专家和老师及同学们致以最为崇高的谢意。参考文献L付家才单片机控制工程实践技术L川北京化学工业出版杜20042全国大学生电子设计竞赛组委会全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编19941999北京理工大学出版社，20033高吉祥全国大学生电子设计竞赛培训教程北京电子工业出版社，20074胡宴如模拟电子技术北京高等教育出版社，20065胡翔骏电路分析第二版北京高等教育出版社20076华成英、童诗白模拟电子学基础（第四版）北京高等教育出版社20067高吉祥全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之模拟电子线路设计北京电子工业出版社20078黄智伟全国大学生电子设计竞赛系统设计北京北京航空航天大学出版社20069谭博学、苗汇静集成电路原理及应用（第二版）北京电子工业出版社200810夏路易、石宗义电路原理图与电路板设计教程PROTEL99SE北京希望电子出版社200211谷丽华、辛晓宁、么旭东实用低频功率放大器的设计沈阳化工学院学报2005年01期12NE5532、NE5534、OPA842等器件的DATASHEET附录1器件清单元件名参数个数说明100K5个51K3个47K2个22K1个10K4个56K1个47K1个22K1个2202个1001个电阻022/3W2个500K2个100K1个电位器1K1个100UF5个电解电容33UF1个电解电容10UF5个电解电容1035个元片电容1012个元片电容电容30PF3个元片电容二极管1N40072个2N54011个三极管2N55511个AT89C511个单片机ADC08321个模数转换器AD7361个真异有效值转换74LS2451个同向驱动集成芯片LM3532