高保真高保真音频放大器课程设计毕业论文.doc

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2011 年 7 月 13 日 课 程 低频与数字电路课程设计 题 目 高保真音频功率放大器设计 院 系 电子科学学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 东北石油大学课程设计任务书 课程 低频与数字电路课程设计 题目 高保真音频功率放大器设计 专业 电子信息工程 姓名 学号 主要内容 基本要求 主要参考资料等 主要内容 设计一个高保真音频功率放大器 基本要求 1 输出功率 10W 8 2 频率响应 20 20KHZ 3 效率 60 失真小 主要参考资料 1 童诗白 华成英 模拟电子技术基础 M 北京 高等教育出版社 2001 2 彭介华 电子技术课程设计指导 M 北京 高等教育出版社 1997 3 孙梅生 电子技术基础课程设计 M 北京 高等教育出版社 1998 完成期限 2011 年 7 月 10 日 指导教师 专业负责人 2011 年 7 月 10 日 一 任务技术指标 设计一个高保真音频功率放大器 基本要求 1 输出功率 10W 8 2 频率响应 20 20KHZ 3 效率 60 失真小 二 总体设计思想 1 基本原理 NE5532 特点 小信号带宽 10MHZ 输出驱动能力 600 10V 有效值 输入噪声电压 5nV Hz 典型值 直流 电压增益 50000 交流电压增益 2200 10KHZ 功率带宽 140KHZ 转换速率 9V s 大的电源电压范围 3V 20V 单位增益补偿 极限参数 参数符号NE5532单位 电源电压Vcc 22 V 差分输入电压Vdif 13 V 输入电压Vi提供电压V 功耗 TA 25 PD1100mW 工作温度TOPR0 70 电气参数 参数符号测试条件最小 值 标准最大值单位 输入失调 电压 VIO 0 54 0mv 输入失调 电流 IIO 10150nA 输入偏置 电流 IBIAS 200800nA 供电电流ICC 6 016mA 输入电压 范围 VI R 12 13 V 共模抑制 范围 CMRR TA 25 70100 dB 电源抑制 比 PSRR TA 25 输出电压 范围 VO P P RL 600 12 13 V 输入电阻RI TA 25 30300 K 短路电流ISC 38 mA 过调OS RL 600 CL 10 0PF 1020 电压增益GVf 10kHz22 2 V mv 增益带宽GBWCL 100PF RL 600 810 MHz 转换速率SRRL 1K CL 100PF RL 600 68 0V us 输入噪声 电压 eNfo 30Hz fo 1kHz 8 0 5 0 nv Hz NE5532 引脚图 NE5532 功能特点简介 NE5532 SE5532 SA5532 NE5532A SE5532A SA5532A 是一种双运放高性能低噪声运算放大 器 相比较大多数标准运算放大器 如 1458 它显示出更好的噪声性能 提高输出驱 动能力和相当高的小信号和电源带宽 这使该器件特别适合应用在高品质和专业音响设 备 仪器和控制电路和电话通道放大器 如果噪音非常最重要的 因此建议使用 5532A 版 因为它能保证噪声电压指标 2 系统框图 音频输入 滤波 运算放大 滤波 音频输出 NE5532 是典型的双极型输入运算放大器 用单个 NE5532 组成的小功率电路有很多 版本 本人通过不断地对比和思考 对那些五花八门的电路图作了修改 最终确定了原 理图 图 1 放大倍数是由 R3 R4 和 R5 R6 来控制的 理论上说如果 R3 R4 为 1k R5 R6 为 100k 则其放大倍数为 100 倍 但对于耳放来说 这会引起自激 再 说就算真的能达到 100 倍 效果也不可能好 所以这个电路用于前级时也最好别调成 100 倍 当然 对于耳放定 2 3 倍可以让负反馈适量 音质柔和 清晰更通透 但放大 倍数也不能太小 否则也会影响音质 大家可以反复调试 达到自己满意的效果 笔者 是将 R3 R4 定为 1k R5 R6 定为 2k 即 2 倍 C5 C6 是输入回路的对地通路 在 用于耳放电路时应该加大 原理图中的值为 22 uF 但用于此耳放应该加大到 100 uF 在 这里值得一提的是电源问题 如果是使用的稳压电源 要注意稳压电源的滤波要给足 因为本电路本身就非常简单 那么对元器件的选取就比较挑剔 所以在选材时尽量选择 质量好一点的元器件 三 具体设计 1 总体设计电路 对于材料的选取 1 极性电容 选用品牌 ELNA C1 C2 选 10 uF 50V C5 C6 选 100 uF 50V C9 C10 可以选 47 uF 220 uF 本人三版都用 47 uF 没有影响 2 无极性电容 购买时最好配对 德国 WIMA 和瑞典 EVOX 白色方块 MMK 薄膜 电容 C3 C4 为 200pF 或 220pF C7 C8 为 0 1 uF 3 NE5532 选用美国 Signetics 公司生产的 NE5532 俗称为大 S5532 是众多生产 5532 的厂家中声音最好听的一款 早已经停产多年 是当年的四大王牌运放之首 4 所有的电阻一律用五环的金属膜电阻 5 覆铜板 2 仿真及仿真结果分析 第一次 输入电压时 1V 的交流电 1KHZ 失真严重 分析为输入电压太大 于是继续调节 不断减小电压值 当输入电压为 0 3V 1KHZ 时 于是继续调节 不断减小电压值 当输入电压为 0 3V 1KHZ 时 输出曲线不再失真 而功率值也达到了要求的 10W 值 下面是输入 20HZ 交流电时的波形图 面是输入 20KHZ 交流电时的波形图 通过仿真本设计基本符合的合计要求 实物图 四 结论 通过对本设计的制作更加深刻的理解和学习了关于 NE5532 芯片的知识 尤其是对 于运放的理解和概念 要想设计一个失真较小 且音质好的功放电路 好的芯片是一方 面 对于电路的设计我本人觉得也非常的重要 尤其是在模拟电路这块 要选择好的元 器件进行滤波 这样才能有好的音质 不过由于条件有限 本人所选的元器件都是在实 验室能够找到的基本符合电路要求的元器件 不过通过对放大倍数及电路的调试 基本 上符合设计初的要求 通过仿真及实际搭接电路 制板 最后做出了成品 接上 5V 双电 源 输入音频信号 通过一个小音箱 一个小型的高保真音频放大器就这样做好了 听 着经过自己几天的不懈努力做出来的高保真音频放大器放出的音乐觉得很有成就感 不 过通过这次学习发现自己在模拟电路及软件设计方面还有很多的欠佳之处 所以在以后 的学习当中要着重学习一下模拟电路 毕竟模拟电路是一切电路的基础 参考资料 1 童诗白 华成英 模拟电子技术基础 M 北京 高等教育出版社 2001 2 阎石 数字电子技术基础 M 北京 高等教育出版社 2001 大庆石油学院课程设计成绩评价表 课程名称低频与数字电路课程设计 题目名称高保真音频功率放大器设计 学生姓名毕博学号080901140316 指导教 师姓名 吕秀丽职称副教授 序号评价项目指 标满分评分 1 工作量 工作态 度和出勤率 按期圆满的完成了规定的任务 难易程度和工 作量符合教学要求 工作努力 遵守纪律 出 勤率高 工作作风严谨 善于与他人合作 20 2课程设计质量 课程设计选题合理 计算过程简练准确 分析 问题思路清晰 结构严谨 文理通顺 撰写规 范 图表完备正确 45 3创新 工作中有创新意识 对前人工作有一些改进或 有一定应用价值 5 4答辩能正确回答指导教师所提出的问题 30 总分 评语 指导教师 2010 年 8 月 1 日 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃 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