低频放大电路试验报告材料

1、实用文档课程设计报告所属院系：专 业：课程名称：电子技术根底上设计题目：低频功率的放大器设计班 级：学生姓名：学生学号：指导老师：完成日期：2021. 7. 5文案大全实用文档设计思路1系统原理框图文案大全实用文档外供正弦信号源弱信号前置放大电路T功率放大电路波形变换电路自制稳压8欧姆负载电路2设计方案设计本系统有两种方案,一种方案是采用集成电路与分立元件相维合的 方案,另一种是全部采用集成芯片的方案.为尽可能的降低噪声影响,减小非线性失真,以及考虑到外围元器件过多会给系统引入噪声等干扰因素造成不利影响,本设计采用方案二：全部采用集成运放芯片搭建电路.为满足题目规定的指标要求,减小非线性失真,

2、提升电路的高频和低频 特性,我们决定在前置放大级电路中采用集成双运放 NE5532,在正弦波一 方波转换电路中采用集成运放LF357,在功率放大级中采用运放LM1875、单元电路设计1波形变换电路：设计电路如图1所示,我们直接采用施密特触发器进行波形变换与整形,选用高精度、高速运算放大器LF357构成施密特触发器.根据题目要求,变换后的方波 要正、负对称,频率为1000Hz,上升和下降时间 1us,电压的峰-峰值为200 mV由于LF357属于FET管,具有良好的匹配性能,输入阻抗高、低噪声、漂移 小、频带宽、响应快等特点,完全可以满足技术指标要求.Ui1 0K+VC CUo 0R 37 5K

3、1.5 KR 21 0KVC C文案大全实用文档图1波形变换电路此电路中,C21和C22为脉冲加速电容,可以减少方波脉冲上升时间和下降时间,可以取56pF和100pFo RP21可以将输出幅度调整至 200mV可选用10K.R24为限流电阻,限制稳压二极管电流 VD1、VD2,保证输出方波幅度稳定.(1)确定输出电压UoUo = Vz ,比拟器输出上下电平为主VzUOH = VZ 、 U OL = -VZ(2) U+和U一的表达式(当U+=U-时,输出电压状态发生跳变)U. =5 , U+= R23 UoR22 R23(3)门限电位R23EmH=VzR22 R23EmL -R23p(-Vz)R

4、22 R23当 Ui 之 EmH 时,Uo 0, Uo=Vz.迟滞宽度V=EmH-EmL2R23VZR22 R23令R23=10K (假设迟滞比拟器的迟滞宽度 &V=0.7V)那么 R22 =(2Vz-1)MR23 =(2-1)M10K=75.71K,取 R22 = 75KCR21近似等于R23,即R21 =10KG图1中集成运算放大器可采用转换速率 SR 10V/uS,增益带宽积GBW 1 0MHZ勺运放芯片,如 LF357、OP-1& OP-37. NE553描.电路接成迟滞电压比 较器结构,为保证输出方波幅度稳定输出使用2只稳压二极管D1、D2,稳压值为Vz=3V.R4为稳压二极管的限流

5、电阻,把流过 D1、D2的电流限定在6mA 右.C1、C2为脉冲加速电容,它可以进一步减少方波脉冲时间上升和下降时间. 假设迟滞比拟器的迟滞宽度AV=EmH-EmL=0.7V那么R3可用下式来确定文案大全实用文档R3= (2Vz/AV - 1 ) R2= (2*370.7-1 ) *10=75.71 K Q 取 R3=75 KQ 如电路采用LF357集成运放,那么输出方波的上升时间和下降时间可做到小于0.5uS.调节RVy输出幅度可调节到200mV满足题目指标要求.2弱信号前置放大级电路：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

6、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、LF35& 0P-16、OP-37 NE5532 NE553嚼.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.为提升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3所图2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?口 R3 R4,即AvA=1+R2/R1,AVB=1+R4/R3由

7、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&右比拟适宜,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,即到达保真放大质量.图2中C1、C汾别为隔直流电容,是为满足各级直流反应、稳定直流工作点 而加的.但对于交流成分,C1、C数须呈现短路状态,即要求C1、C2勺容抗远小文案大全实用文档于R1、R3勺阻值.C3 C的耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器 的输入电阻.RS R助各级运放输入端的平衡电阻,通常R5=R2,R6=R4一个采用两级NE5532C1:丽C1:B构成的前置放大器如图3所示.各级均

8、 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U i,p_p =5mV时, 输出 UO,P_p 2 2.53V.对于第一级放大器,要求杂信号最强时,输出不失真,即在U |,p_p = 700mV 时,输出 Uom 2.53V,考虑到元件误差的影响,取Uo2,pq=3V,而输入信号最小为150 mV,那么第二级放大器倍数为A =U 02Pq/UO1,P_P =3/0.15=20 取 A2 =220 因此,取R6=1K, R7=15K, R17=22K,%=化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

9、匹配. 所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配.文案大全实用文档图3两级NE5532勾成的前置放大电路3功率放大电路前面已经说过功率放大电路可由 分立元件组成也可以由集成 功放组成.分立 元件组成的功率放大电路,如果电路选择得好,参数选择恰当,元件性能优良, 设计和调试的好,那么性能也很优良.在分立元件组成功率放大电路中由三极管、 二极管、电阻、电容等器件组成的核心电路,提供了自由调整的余地.但分立元 件组成的功率放大电路只要其中一个环节出现问题,那么性能会低于一般集成 功率 放大电路.而且为了不致过载、过流、过热等损坏元件,需要加以复杂的保护电 路.集成功率放大电路成熟,低频性能好,内部

10、设计具有复合保护电路,可以 增加其工作的可靠性,尤其集成厚膜器件参数稳定,无须调整,信噪比拟小,而 且电路布局合理,外围电路简单,保护功能齐全,还可外加散热片解决散热问题. 以下介绍采用集成芯片构成的的功率放大器 .采用集成功放LM1875构成的低频功率放大器电路如图 2.6所示.LM1875 是一个输出功军最大可到达30W的音频功率放大器,Avo为90dB,失真率为0.015%(1KHz,20W),带宽为70 KHz,具有AC和DC短路保护电路和热保护电路, 电源电压范围为1660M采用TO-220封装.文案大全实用文档在图5电路中,输入信号 Vi经过C12耦合到LM1875的脚,功率放大后

11、 从脚输出加到扬声器.R13 C14串联接在输出端用以抑制高频噪声.C9 C10 C11、C13用于电源去耦滤波,预防功率放大器产生高频自激,去耦是指对电源采取进一步的滤波举措,去除两级间信号通过电源互相干扰的影响.R11、R12组成反应网络；C20为直流负反应电容；直流负反应的作用是稳定静态工作点, 而对放大电路的各项动态性能没有影响,动态性能指放大倍数、通频带、输入及输出电阻等.R10为输入接地电阻,预防输入靠路时引起感应噪声；C12为信号耦合电容, 耦合指信号由第一级向第二级传递的过程.电源电压采用土15V0LM1875开环增益为26 dB ,即放大倍数A=20= 由于要求输出到8Q电阻

12、负载上的功率Po20W而Uom =、；2Rl *Po = .2 8 20 =17.9加上功率管管压降2V,那么U =U0M 2 =17.9 2 -19.7V 那么取电源电压为土 20V.Icm = 2P0/Rl = 2 20/8 =2.24APV =2U 1cM / =2 21 2.24/二=30W VCM所以计算效率为“计=(PO / PV ) M100% = (20/30) M100% = 66.7%输出最大不失真电压 Uom =17.9V,故Uo,p-p =17.9父2 = 35.8VR121R111由于 A=20, F = 一 , Af0 =1 +=21 , Af 归 Af0 M (1

13、-)定 10R12 R1121R121 AF所以功放电压增益取Af =10,那么输入信号U 1P_P =UO.p_P/AF =35.8/10 = 3.58V文案大全实用文档图4采用集成功放LM1875t勾成的低频功率放大器电路由于在本电路中选用了集成功放LM1875,它在应用中外围元器件少,调试简单,便于扩功,使得功率放大级电路简洁,实用,输出功率大,非线性 失真小.4自制稳压电源电路：直流稳压电源局部那么为整个功放电路提供能量,根据以上设计的前置放大级电路和功率放大级电路的要求,仅需要稳压电源输出的一种直流电压即 +18V.因三端 稳压器具有结构简单、外围元器件少、性能优良、调试方便等显著优

14、点,本设计 中采用三端稳压电路,电源经1000uF电解并并上0.1uF电容依次滤掉各种频率 干扰后输出,输出电压直流性能好,实测其纹波电压很小.三、总体设计电路文案大全实用文档四、仿真与调试1 .稳压电源的调试电源电压输出值稳定,其正电压输出为+14.8V,负电压输出为-14.7V.虽然运放 所加正负电压不对称时可能会引起直流偏移,即在输入信号为 0时,输出信号并 不为0,但考虑到NE553加低噪声性能和LM187抑8.负载上,20惭出时总谐波 失真为0.015 %的特点,对正负电压输出微小的不对称不再做调整.2 .前置放大电路和波形转换电路的调试：在此我们对前置放大电路的两级分开调试.调整直

15、流电源输出为土 15V,插上运放NE55325片,接通直流电源1前置放大器调试前置放大电路运行情况如下列图5所示：文案大全实用文档Time Channel_A315,393 ms -2C3.215 mVCtianrl_B 13 454mVReverseT1 里座!T211TimebaseChannel AChannel 6Tngger广 飞 1 CLevl O| V$jhga Nor. lAjto | i-Scale 1500 苒小X positiDn 0 |W Altd| b/a| /vb|Scale 200 mTDrvY position |0 AC _oj |dF PScale(20 m

16、WDivV gEition 口生LlFJI2功率放大电路调试与前置放大电路并行前置放大电路与功率放大电路共同运行情况如下列图6所示.电压总增益 ：53.6dB前置放大级为20,功率放大级为33.6输出功率 ：Po=11.236W;电源平均供应功率：Pi=12.5V1.185A=14.8W转换效率 ：=Po/Pi=11.236/14.8=76%文案大全实用文档五、心得体会经模拟运行说明,本电路可以实现将输入的低频信号进行放大后,产生足够大的 电流去推动扬声器进行声音的功放.当然这次毕业设计不是那么的顺利,在刚开 始做的时候,由于对各个元器件的不熟悉,致使我们在做电路的时候很碍手碍脚, 还搞错了元

17、器件的正负极,使电路直接没反映,还有在做电源的时候,由于少接 了一根线,使我在测量电压的时候没有输出电压,后来我们看书上面的电路图, 一步一步仔细的寻找原因,后来终于找出问题的所在.在调试电路的时候,开始 的时候没有波形出现,后来才发现是三极管坏了,当找出原因的时候心里面真的 很快乐,由于是自己努力的.经过半个月的毕业设计,我不仅在专业技能方面有了明显提升, 还了解了产品开 发所必须的全过程：资料收集、功能分析、分析电路、安装、调试等.虽然时间 不长但我感觉有很大的收获,通过学习使自己对课本上的知识进一步了解加深, 能够充分利用图书馆的资料,增加了除课本以为的许多知识.增强了自己对电路 图的熟

18、悉,加深了解了电路图每一局部的作用及其是如何工作的.与此同时,我还明白了团结合作的团队精神的可贵性, 与队友的合作更是一件快乐的事情,只 有彼此都付出,彼此都努力维护才能将作品做的更加完美.而团队合作也是当今 社会最提倡的.同时也提升了自己动手水平,包括使用万用表等测量仪器测量数 据,以及利用仪器如何检查故障的根源, 怎样排除故障的方法,培养了自己的自 学水平以及人际交往水平.从而使我能够更好地适应社会工作.这次实践活动的时间虽短,但它留给我们的启迪却是深刻而长远的,是我 们人生道路上坚实的一步.我通过积极参加社会实践活动, 熟悉了社会,熟悉到 自己的社会位置,明确了自己的历史使命,激发了自己的学习热情,我会不断地 调整和完善自己的知识结构,战胜前进道路上的各种挫折,锻炼自己的意志和毅 力,为适应今后的工作做好准备.实习工作结束了,但这不是终点,而是另一个 新的起点.实习的一些收获和体会,都对于我们今后走上工作岗位,都有很大的 帮助.经过