畢業(yè)論文--基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路

1、<p>　　基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路</p><p>　　摘 要：本設(shè)計(jì)低頻功率放大器主要包括前級(jí)放大電路、中間放大電路、功率放大電路以及顯示電路四個(gè)部分。其中，前級(jí)電壓放大采用基于運(yùn)放的反相比例二級(jí)放大形式，能夠得到后級(jí)輸入所需的放大信號(hào)值；帶阻濾波電路采用二階有源濾波器，使阻帶頻率范圍控制在40HZ~60HZ之間，并在50HZ頻率點(diǎn)輸出的衰減≥6dB；功率放大電路末級(jí)采用分立的大功率MOS晶體

2、管，在輸入有效值5mV信號(hào)下保證了功率輸出大于5W；系統(tǒng)最終通過(guò)液晶顯示整個(gè)電路輸出功率、直流電源功率以及系統(tǒng)的工作效率。設(shè)計(jì)完成的放大器達(dá)到了要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 低頻功率放大器；功率放大電路；場(chǎng)效應(yīng)管</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1緒論3</b></p&

3、gt;<p>　　2低頻功率放大器概述4</p><p>　　2.1低頻功率放大器的基本要求4</p><p>　　2.2低頻功率放大器的分類(lèi)4</p><p>　　2.3功率放大電路的主要特點(diǎn)5</p><p>　　3基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1基于場(chǎng)效應(yīng)管

4、的功率放大器電路的要求和內(nèi)容6</p><p>　　3.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案6</p><p>　　3.2.1設(shè)計(jì)思路7</p><p>　　3.2.2各模塊方案選擇和論證7</p><p>　　3.2.3各模塊的最終方案確定9</p><p>　　3.3系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)10</p><p&g

5、t;　　3.3.1前置放大電路10</p><p>　　3.3.2中間放大級(jí)10</p><p>　　3.3.3功率放大級(jí)11</p><p>　　3.3.4測(cè)量和顯示部分12</p><p>　　3.3.5測(cè)量顯示模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖13</p><p>　　3.4系統(tǒng)測(cè)試15</p><

6、;p>　　3.4.1測(cè)試儀器15</p><p>　　3.4.2指標(biāo)的測(cè)試16</p><p>　　3.4.2.1放大倍數(shù)的測(cè)試16</p><p>　　3.4.2.2輸入電阻的測(cè)試16</p><p>　　3.4.2.3通頻帶的測(cè)試16</p><p>　　3.4.2.4低頻放大器效率的測(cè)試16&l

7、t;/p><p><b>　　結(jié)論17</b></p><p><b>　　謝辭17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　附件19</b></p><p><b>　　

8、1緒論</b></p><p>　　在模擬電子線(xiàn)路中信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，往往要去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成人們所預(yù)期的功能，例如推動(dòng)喇叭發(fā)出聲音，推動(dòng)繼電器實(shí)現(xiàn)控制等等。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)是把電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的器件，他們正常工作需要從電路中獲取較大的能量。所以放大電路的末級(jí)多有功率放大器組成，以便為負(fù)載提供足夠的信號(hào)功率。本次設(shè)計(jì)就是基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路。隨著現(xiàn)代社會(huì)電子科技的迅速發(fā)展，伴隨著人們生活水平的

9、提高，近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)外音響技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子管音頻放大器以他獨(dú)特的魅力重出江湖，各種電子管層出不窮，日新月異，成為廣大音響愛(ài)好者追求的熱點(diǎn)。全球音頻領(lǐng)域的數(shù)字化的浪潮以及人們對(duì)音頻視頻節(jié)能環(huán)保的要求，迫使人們盡快研究來(lái)發(fā)高效，節(jié)能，數(shù)字化的功率放大器。低頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，幾十年來(lái)人們?yōu)橹冻霾恍傅呐?，無(wú)論從線(xiàn)路技術(shù)還是元器件方面，乃至思想認(rèn)識(shí)上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。</p><p>　　功率

10、放大器簡(jiǎn)稱(chēng)功放，可以說(shuō)是各類(lèi)音響器材中最大的一個(gè)家族了。低頻功率放大器的的設(shè)計(jì)是有很多意義的：它可將音源器材輸入的較微弱信號(hào)進(jìn)行放大，產(chǎn)生足夠大的電流去推動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的重放。目前低頻功率放大由分立元件組成，或集電極輸出完成，由分立元件組成的功放，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由集電極輸出的功放，可減少信號(hào)失真。以其主要用途來(lái)說(shuō)，功放可以分做兩大類(lèi)別，即專(zhuān)業(yè)功放與家用功放。在體育館場(chǎng)、影劇場(chǎng)、歌舞廳、會(huì)議廳或其它公共場(chǎng)所擴(kuò)聲，以及錄音監(jiān)聽(tīng)等場(chǎng)所使用的

11、功放，一般說(shuō)在其技術(shù)參數(shù)上往往會(huì)有一些獨(dú)特的要求，這類(lèi)功放通常稱(chēng)為專(zhuān)業(yè)功放。而用于家庭的Hi－Fi音樂(lè)欣賞，AV系統(tǒng)放音，以及卡拉OK娛樂(lè)的功放，通常我們稱(chēng)為家用功放。本期只介紹跟我們家庭息息相關(guān)的家用功。</p><p>　　功放可以分為電子管放大器、晶體放大器和集成電路放大器。電子管放大器(俗稱(chēng)“膽機(jī)”)采用電子管作為放大器，其主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍大、線(xiàn)性好、音色甜美悅耳。但電子管功放也存在兩個(gè)問(wèn)題，一是內(nèi)阻大

12、導(dǎo)致放大器阻尼系數(shù)小，影響瞬態(tài)特性，二是電子管需高壓供電，離不開(kāi)變壓器，變壓器不僅功耗大、體積大，還會(huì)導(dǎo)致失真。克服電子管功放的兩個(gè)缺點(diǎn)，晶體管放大器阻尼系數(shù)可做得很高，有良好的瞬態(tài)特性，在聲音的節(jié)奏感、力度上要比膽機(jī)明快、爽朗、有力；而且無(wú)需變壓器，不僅節(jié)省成本，縮小體積，而且避免了由變壓器所引起的失真。最后一種是集成電路放大器，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、外圍電路簡(jiǎn)單、組裝方便，不足之處是電聲指標(biāo)(功率、頻響、失真度、信噪比等)和音質(zhì)

13、皆不如前兩類(lèi)放大器。 </p><p>　　2低頻功率放大器概述</p><p>　　2.1　低頻功率放大器的基本要求</p><p>　　功率放大器和電壓放大器是有區(qū)別的，電壓放大器的主要任務(wù)是把微弱的信號(hào)電壓進(jìn)行放大，一般輸入及輸出的電壓的電流都比較小，是小信號(hào)放大器。它消耗能量少，信號(hào)失真小，輸出信號(hào)的功率小。功率放大器的主要任務(wù)是輸出大的信號(hào)功率，它的輸入

14、、輸出電壓和電流都較大，是大信號(hào)放大器。它消耗能量多，信號(hào)容易失真，輸出信號(hào)的功率大。這就決定了一個(gè)性能良好的功率放大器應(yīng)滿(mǎn)足下列幾點(diǎn)基本要求：</p><p>　　1.具有足夠大的輸出功率</p><p>　　為了得到足夠大的輸出功率，三極管工作時(shí)的電壓和電流應(yīng)盡可能接近極限參數(shù)。</p><p><b>　　2.效率要高</b></p

15、><p>　　功率放大器是利用晶體管的電流控制作用，把電源的直流功率轉(zhuǎn)換成交流信號(hào)功率輸出，由于晶體管有一定的內(nèi)阻，所以它會(huì)有一定的功率損耗。我們把負(fù)載獲得的功率Po與電源提供的功率PE之比定義為功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率η，用公式表示為：</p><p><b>　　η＝×100%</b></p><p>　　顯然，功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率越

16、高越好。</p><p><b>　　3.非線(xiàn)性失真要小</b></p><p>　　功率大、動(dòng)態(tài)范圍大，由晶體管的非線(xiàn)性引起的失真也大。因此提高輸出功率與減少非線(xiàn)性失真是有矛盾的，但是依然要設(shè)法盡可能減小非線(xiàn)性失真。</p><p><b>　　4.散熱性能好</b></p><p>　　2.2　

17、低頻功率放大器的分類(lèi)</p><p>　　2.2.1以晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)位置分類(lèi)</p><p>　　常見(jiàn)的功率放大器按晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)Q在交流負(fù)載線(xiàn)上的位置不同，可分為甲類(lèi)、乙類(lèi)和甲乙類(lèi)3種，如圖2.1所示。</p><p><b>　　(</b></p><p>　　(a)甲類(lèi)功放的輸出波形　 (b)乙類(lèi)功放的輸

18、出波形　(c)甲乙類(lèi)功放的輸出波形</p><p>　　(d)3種工作狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)位置</p><p>　　圖2.1　功率放大器的3種工作狀態(tài)</p><p><b>　?、偌最?lèi)功率放大器</b></p><p>　　工作在甲類(lèi)工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點(diǎn)Q選在交流負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn)附近，如圖2.1 (d)所示。在輸入信

19、號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，晶體管都處于放大區(qū)內(nèi)，輸出的是沒(méi)有削波失真的完整信號(hào)，如圖2.1(a)所示它允許輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較大，但其靜態(tài)電流大、損耗大、效率低。</p><p><b>　　②乙類(lèi)功率放大器</b></p><p>　　工作在乙類(lèi)工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點(diǎn)Q選在晶體管放大區(qū)和截止區(qū)的交界處，即交流負(fù)載線(xiàn)和IB＝0的交點(diǎn)處，如圖2.1(d)所示。在輸入信號(hào)的整

20、個(gè)周期內(nèi)，三極管半個(gè)周期工作在放大區(qū)，半個(gè)周期工作在截止區(qū)，放大器只有半波輸出，如圖2.1(b)所示。乙類(lèi)工作狀態(tài)的靜態(tài)電流為零，故損耗小、效率高，但非線(xiàn)性失真太大。如果采用兩個(gè)不同類(lèi)型的晶體管組合起來(lái)交替工作，則可以放大輸出完整的不失真的全波信號(hào)。</p><p><b>　?、奂滓翌?lèi)功率放大器</b></p><p>　　工作在甲乙類(lèi)工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點(diǎn)Q

21、選在甲類(lèi)和乙類(lèi)之間，如圖2.1(d)所示。在輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，晶體管有時(shí)工作在放大區(qū)，有時(shí)工作在截止區(qū)，其輸出為單邊失真的信號(hào)，如圖2.1(c)所示。甲乙類(lèi)工作狀態(tài)的電流較小，效率也比較高。</p><p>　　2.2.2以功率放大器輸出端特點(diǎn)分類(lèi)</p><p>　　①有輸出變壓器功放電路。</p><p>　?、跓o(wú)輸出變壓器功放電路(又稱(chēng)OTL功放電路)。&

22、lt;/p><p>　?、蹮o(wú)輸出電容器功放電路(又稱(chēng)OCL功放電路)。</p><p>　?、軜蚪訜o(wú)輸出變壓器功放電路(又稱(chēng)BTL功放電路)。</p><p>　　2.2.3功率管的安全使用知識(shí)</p><p>　　就功率管而言，為了保證其安全運(yùn)用，必須做到以下幾個(gè)方面：</p><p>　?、俦苊獍l(fā)生集電結(jié)的擊穿。<

23、;/p><p>　?、诒苊饧娊Y(jié)過(guò)熱，集電極的功率損耗應(yīng)低于最大容許值PCM。晶體管的集電極容許損耗PCM不是一個(gè)固定不變的值，它和器件的散熱情況有關(guān)，根據(jù)環(huán)境溫度和器件的散熱裝置不同而有所不同。</p><p>　?、酃β使茉诠ぷ鲿r(shí)不能進(jìn)入二次擊穿區(qū)。</p><p>　　2.3 功率放大電路的主要特點(diǎn)</p><p>　　2.3.1功率放大電

24、路的任務(wù)和特點(diǎn)</p><p>　　基于輸出較大功率的基本任務(wù)，對(duì)功率放大電路的討論主要針對(duì)以下幾個(gè)方面： </p><p><b>　　①大信號(hào)工作狀態(tài)</b></p><p>　　為輸出足夠大的功率，功率放大電路的輸出電壓、電流幅度都比較大，因此，功率放大管的動(dòng)態(tài)工作范圍很大，功放管中的電壓、電流信號(hào)都是大信號(hào)狀態(tài)，一般以不超過(guò)晶體管的極限

25、參數(shù)為限度。 </p><p><b>　　②非線(xiàn)性失真問(wèn)題</b></p><p>　　由于功放管的非線(xiàn)性，功率放大電路又工作在大信號(hào)工作狀態(tài)，必然導(dǎo)致工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的非線(xiàn)性失真。輸出功率越大，電壓和電流的幅度就越大，信號(hào)的非線(xiàn)性失真就越嚴(yán)重。因而如何減小非線(xiàn)性失真是功率放大電路的一個(gè)重要問(wèn)題。 </p><p>　?、厶岣吖β史糯箅娐?/p>

26、的效率、降低功放管的管耗</p><p>　　從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來(lái)看，功率放大電路提供給負(fù)載的交流功率是在輸入交流信號(hào)的控制下將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換成交流能量而來(lái)的。任何電路都只能將直流電能的一部分轉(zhuǎn)換成交流能量輸出，其余的部分主要是以熱量的形式損耗在電路內(nèi)部的功放管和電阻上，并且主要是功放管的損耗。對(duì)于同樣功率的直流電能，轉(zhuǎn)換成的交流輸出能量越多，功率放大電路的效率就越高。因?yàn)楣β蚀螅孕实膯?wèn)題就變得十分重

27、要，否則，不僅會(huì)帶來(lái)能源的浪費(fèi)，還會(huì)引起功放管的發(fā)熱而損毀。</p><p>　　3 基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容</p><p>　　設(shè)計(jì)并制作一個(gè)基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路，要求末級(jí)功放管采用分立的MOS管。</p><p><b>　　基本要求：

28、</b></p><p>　　低頻功率放大器可以實(shí)現(xiàn)以下功能：</p><p>　　① 當(dāng)輸入正弦信號(hào)電壓有效值為5mV時(shí)（即峰峰值為7mv時(shí)，）在8Ω電阻負(fù)載（一端接地）上，輸出功率≥5W，輸出波形無(wú)明顯失真。</p><p>　?、?通頻帶為20Hz～20kHz。</p><p>　　③ 輸入電阻為600Ω。</p

29、><p>　?、?功率放大器的整機(jī)效率盡量提高。</p><p>　　⑤ 具有測(cè)量并顯示基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路輸出功率(正弦信號(hào)輸入時(shí))、直流電源的供給功率和整機(jī)效率的功能，測(cè)量精度優(yōu)于5%。</p><p>　　⑥ 在滿(mǎn)足輸出功率≥5W、通頻帶為20Hz～20kHz的前提下,輸入信號(hào)幅度可降。</p><p>　　3.2　系統(tǒng)總體設(shè)

30、計(jì)方案</p><p>　　3.2.1 設(shè)計(jì)思路 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求,本系統(tǒng)由低頻功率放大器、測(cè)量電路和顯示電路組成。其中功率放大部分包括：前置放大級(jí)、中間放大級(jí)和功率放大級(jí)。測(cè)量顯示部分包括：電壓電流的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析和顯示。為實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別做了幾種不同的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了論證。最終確定系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖

31、3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖</p><p>　　3.2.2　各模塊方案選擇和論證</p><p>　?、俑咝?、寬帶功率放大器的類(lèi)型選擇</p><p>　　我們知道，為了提高功率和效率，一般的方法是降低三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)及由甲類(lèi)（θ=360，η）到乙類(lèi)（θ=180，η），丙類(lèi)（θη），甚至D類(lèi)（η=100% ）。但丙類(lèi)放大器不適宜寬帶放大器，原因是失真太大。工作在乙類(lèi)狀

32、態(tài)會(huì)產(chǎn)生交越失真。D類(lèi)放大器效率雖高，但在制作上有幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，如脈寬調(diào)制，考慮到時(shí)間因素，我們采用甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路。</p><p>　　甲乙類(lèi)放大電路管耗小、效率高、可克服交越失真，雖然其效率比D類(lèi)、乙類(lèi)低，但其能滿(mǎn)足題目要求且較D類(lèi)易制作。</p><p><b>　　②信號(hào)前置放大級(jí)</b></p><p>　　方案一：

33、采用分立元件組成放大電路。用小功率三極管組成差分放大電路作為輸入級(jí)。該電路的優(yōu)點(diǎn)是：共模抑制比高、性?xún)r(jià)比高。</p><p>　　方案二：采用集成電路構(gòu)成。該電路的優(yōu)點(diǎn)是：電壓增益易調(diào)且高、電路簡(jiǎn)單。</p><p>　　根據(jù)題目要求需要低輸入電阻，高增益的前置放大級(jí)。方案一要求的性能相同的小功率三極管電路設(shè)計(jì)、計(jì)算相對(duì)復(fù)雜。而方案二具有更大的優(yōu)越性和靈活性，因此選用方案二。最終確定集成芯

34、片采用低失調(diào)電壓、高開(kāi)環(huán)增益的OP07。 </p><p><b>　　③中間放大級(jí)</b></p><p>　　方案一：采用分立元件組成多級(jí)放大。用功率小三極管組成多級(jí)共射放大電路，性?xún)r(jià)比好。</p><p>　　方案二：采用集成芯片和分立元件相結(jié)合組成多級(jí)放大。</p><p>　　根據(jù)題目要求，放大器的通頻帶要寬，

35、放大倍數(shù)大。方案一各放大級(jí)如直接耦合，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，難以設(shè)置；如采用電容耦合，通頻帶將受影響，放大倍數(shù)要達(dá)到要求，放大級(jí)數(shù)多，難以達(dá)到要求。方案二采用集成芯片做一級(jí)放大，放大倍數(shù)易達(dá)到要求，設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)比高。因此選方案二。</p><p><b>　　④功率放大級(jí)</b></p><p>　　圖3.2 甲乙類(lèi)功率放大輸出級(jí)</p><

36、;p>　　方案二：甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放大電路。</p><p>　　采用復(fù)合管構(gòu)成MOS配對(duì)管，增大輸出電流。如圖3.3。</p><p>　　圖3.3甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)放大電路</p><p>　　方案相比較，方案二輸出電流大，故而使輸出功率也增大了，故采用方案二。</p><p><b>　?、轀y(cè)量模塊</b&g

37、t;</p><p>　　方案一：輸出電壓經(jīng)分壓后用A/D直接采集計(jì)算。</p><p>　　由于輸出電壓較大，但A/D的基準(zhǔn)電壓是5 V，所以必須利用分壓將電壓降到5V以?xún)?nèi)進(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　方案二：采用小阻值的采樣電阻。</p><p>　　如圖3.4我們知道，如果R2的阻值遠(yuǎn)小于R1的阻值時(shí)，那R2對(duì)</p>

38、<p><b>　　圖3.4采樣電阻</b></p><p>　　ADC0804是低功耗的用CMOS集成工藝制成的逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。分辨率8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間100us，輸入電壓范圍為0~5V。增加某些外部電路后，輸入模擬電壓為5V。 該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在CPU數(shù)據(jù)總線(xiàn)上，無(wú)需附加邏輯接口電路。</p><p&

39、gt;　　ADC0804的外圍電路比ADC0832復(fù)雜，但是ADC0832的體積比ADC0804小，并且ADC0832使用的是串口，節(jié)省了IO口，ADC0804使用的是并口，但是使得程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單。</p><p><b>　　顯示模塊</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要顯示輸出電壓、電源供給功率、輸出功率和效率。 </p><p>

40、;　　方案一：使用液晶屏顯示。</p><p>　　液晶顯示屏具有低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，可視面積大、畫(huà)面效果好、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。</p><p>　　方案二：使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。</p><p>　　數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、耐老化、防曬防潮、易于維護(hù)、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)要顯示的數(shù)據(jù)較多，方案二要求數(shù)

41、碼管位數(shù)多、硬件焊接繁瑣、且顯示的數(shù)據(jù)易混淆。方案一使硬件電路簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)顯示清晰、不易混淆，因此采用方案一，用1602液晶屏顯示。</p><p>　　3.2.3　各模塊的最終方案確定</p><p>　　經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和論證，決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如下：</p><p>　?、偾爸梅糯蠹?jí)：采用OP07組成反相比例運(yùn)算放大電路；</p><p&

42、gt;　?、谥虚g放大級(jí)：采用OP07組成同相比例運(yùn)算放大電路做第二級(jí)放大、差分放大做三級(jí)放大、共射電路做第四極放大；</p><p>　?、酃β史糯蠹?jí)：采用配對(duì)管TIP41C、TIP42C分別與IRF250組成復(fù)合管，采用甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路。</p><p>　?、軠y(cè)量模塊：A/D采集數(shù)據(jù)、單片機(jī)控制；</p><p>　?、蒿@示模塊：1602液晶顯示

43、。</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.3.1 前置放大電路</p><p>　　為了減小外界信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的影響，前置放大電路加上帶通濾波。根據(jù)題目要求，為了使輸出電阻為600Ω，采用了輸入電阻低，共模信號(hào)為零的反相放大電路。令放大倍數(shù)為12，則</p><p><b

44、>　　平衡電阻</b></p><p>　　平衡電阻電阻值為600的電阻，反饋電阻接阻值為100K的可調(diào)電位器。電路圖如圖3.5。</p><p>　　圖3.5前置放大電路原理圖</p><p>　　3.3.2 中間放大級(jí)</p><p>　　中間放大電路的放大倍數(shù)設(shè)為30.為了使整個(gè)電路的性能優(yōu)越，采用了2級(jí)放大。第一級(jí)為

45、有源負(fù)載差分放大電路，提高電壓放大倍數(shù)。第二級(jí)采用共射擊放大電路。在中間放大級(jí)的前面，我們還加了一個(gè)帶通濾波，以提高整個(gè)放大器的性能。電路如見(jiàn)圖3.6。通過(guò)初步計(jì)算，仿真軟件仿真，得到各電阻值和電容值如圖3.6。</p><p>　　圖3.6 中間放大級(jí)原理圖</p><p>　　3.3.3 功率放大級(jí)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，放大電路的通頻帶至少為20H

46、Z---20KHZ，在這里采用兩只互補(bǔ)中功率對(duì)管TIP41C、TIP42C構(gòu)成射隨器緩沖驅(qū)動(dòng)級(jí)，即能夠滿(mǎn)足頻率要求。 </p><p>　　TIP41C與MOS管IRF250復(fù)合成NPN三極管，TIP42C與IRF250復(fù)合成PNP三極管，兩復(fù)合后的功率管組成輸出級(jí)。</p><p>　　由于采用的是MOS管，IRF250的開(kāi)啟電壓為2到4V，所以該電路在輸入信號(hào)較小時(shí)（<10m

47、V）時(shí)，存在一點(diǎn)點(diǎn)交越失真，但仍能滿(mǎn)足題目的大部分要求。</p><p>　　圖3.7 功率輸出級(jí)原理圖</p><p>　　3.3.4 測(cè)量和顯示部分</p><p>　　測(cè)量部分采用A/D轉(zhuǎn)換電路來(lái)采集負(fù)載上的電流和電壓，然后將數(shù)據(jù)送單片機(jī)進(jìn)行分析和處理，將結(jié)果送液晶顯示。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于

48、其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。顯示部分采用液晶1602，只要編寫(xiě)簡(jiǎn)單程序便可將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。見(jiàn)圖3.8。</p><p>　　圖3.8測(cè)量、顯示電路</p><p>　　3.3.5 測(cè)量顯示模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量并顯示低頻功率放大器輸出功率、直流電源的供給功率和整機(jī)效率的功能。采用C

49、語(yǔ)言編寫(xiě)，對(duì)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和分析整理，進(jìn)行顯示控制。</p><p>　　測(cè)量顯示模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖3.9、圖3.10、圖3.11所示。</p><p>　　圖3.9測(cè)量顯示模塊主程序流程圖</p><p>　　圖3.10顯示模塊流程圖</p><p>　　圖3.11 ADC0832流程圖</p><p>

50、;<b>　　3.4系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p>　　為了確定系統(tǒng)與題目要求的符合程度，我們對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。</p><p>　　3.4.1 測(cè)試儀器</p><p>　　測(cè)試使用的儀器設(shè)備如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 測(cè)試使用的儀器設(shè)備</p><p>　　

51、3.4.2 指標(biāo)的測(cè)試</p><p><b>　?、俜糯蠊β实臏y(cè)試</b></p><p>　　放大功率測(cè)量：使用信號(hào)發(fā)生器接入輸入端，將示波器的兩個(gè)探頭分別接輸入和輸出端。測(cè)試數(shù)據(jù)如表3.2。</p><p>　　表3.2 放大功率的測(cè)定</p><p>　　測(cè)試結(jié)果分析：測(cè)試結(jié)果跟計(jì)算值相差不大，滿(mǎn)足輸出大于或等于

52、5W的要求。</p><p><b>　　②輸入電阻的測(cè)試</b></p><p>　　測(cè)試方法：給系統(tǒng)輸入端加不同的直流電壓，分別測(cè)輸入電流，計(jì)算輸出電阻。測(cè)試數(shù)據(jù)如表3.3。</p><p>　　表3.3 輸入電阻的測(cè)定</p><p>　　測(cè)試結(jié)果分析：實(shí)際測(cè)量值和理論有一定差距，這可能是由于電阻的值有一定，這是不

53、可避免的。從測(cè)試結(jié)果分析，滿(mǎn)足輸入電阻為600的要求。</p><p><b>　?、弁l帶的測(cè)試 </b></p><p>　　根據(jù)通頻帶的定義，放大倍數(shù)下降到0.7Au時(shí)的低端頻率和高端頻率范圍稱(chēng)為放大電路通頻帶。即：BW=fH-fL。</p><p>　　測(cè)試方法：輸入一個(gè)正弦波，改變頻率，測(cè)量輸出電壓，按Au=u0/ui計(jì)算放大倍數(shù)。&

54、lt;/p><p>　　3.4.2.4 低頻放大器效率的測(cè)試</p><p>　　電源供給的功率按公式計(jì)算，輸出功率按公式計(jì)算，效率按公式。為最大不失真輸出信號(hào)的峰值。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3.4。</p><p>　　表3.4低頻放大器輸出功率測(cè)試</p><p><b>　　測(cè)試結(jié)果分析：</b></p><p

55、>　　實(shí)現(xiàn)在輸入600mV信號(hào)時(shí)輸出達(dá)到8W的功率，并且通頻帶可以達(dá)到10Hz到50KHz。同時(shí)，輸出噪聲電壓小于3mV，滿(mǎn)足題目發(fā)揮部分要求。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路可以實(shí)現(xiàn)以下功能：</p><p>　?、?當(dāng)輸入正弦信號(hào)電壓有效值為5mV時(shí)（即峰峰值為7mv時(shí)，）

56、在8Ω電阻負(fù)載（一端接地）上，輸出功率≥5W，輸出波形無(wú)明顯失真。</p><p>　　② 通頻帶為20Hz～20kHz。</p><p>　?、?輸入電阻為600Ω。</p><p>　?、芄β史糯笃鞯恼麢C(jī)效率盡量提高。</p><p>　?、菥哂袦y(cè)量并顯示基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路輸出功率(正弦信號(hào)輸入時(shí))、直流電源的供給功率和整機(jī)

57、效率的功能，測(cè)量精度優(yōu)于5%。</p><p>　?、拊跐M(mǎn)足輸出功率≥5W、通頻帶為20Hz～20kHz的前提下,輸入信號(hào)幅度可降到。</p><p>　　雖然實(shí)現(xiàn)了基于場(chǎng)效應(yīng)管的功率放大器電路的基本功能，但離實(shí)用尚有較大的距離。由于PCB 是自己手制作的，工藝性尚有欠缺，委托專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家定制可更理想?？煽啃詣t有待測(cè)試。 </p><p><b>　　謝辭&l

58、t;/b></p><p>　　在大學(xué)期間，我最幸運(yùn)的就是認(rèn)識(shí)了我的室友們。我們相處有歡快時(shí)光，我一輩子都不會(huì)忘記的?；叵胛覀兩畹狞c(diǎn)點(diǎn)滴滴，沒(méi)有謊言，沒(méi)有欺騙，更沒(méi)有心計(jì)，有的只是歡聲笑語(yǔ)。二年的大學(xué)生活，相信我們中的每一個(gè)人都不會(huì)忘記的。大學(xué)是我們友情的開(kāi)始，也是我們友情的橋梁，而當(dāng)我們離開(kāi)學(xué)校，踏入社會(huì)，這份友情也將永遠(yuǎn)陪隨著我們，我很開(kāi)心能認(rèn)識(shí)他們！</p><p>　　本論

59、文是在xx老師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！　　本論文的順利完成，離不開(kāi)各位老師、同學(xué)和朋

60、友的關(guān)心和幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]胡宴如、耿蘇燕.模擬電子技術(shù)（第二版）.北京.高等教育出版社.2002</p><p>　　[2]董少明、付維亞、夏東盛.單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京.中國(guó)鐵道出版社.2004</p><p>　　[3]高吉祥、唐朝京 .模擬電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)

61、.北京.電子工業(yè)出版社.2003</p><p>　　[4]黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程.北京.電子工業(yè)出版社.2006</p><p>　　[5]林紅、周鑫霞.模擬電路基礎(chǔ).北京.清華大學(xué)出版社.2005</p><p>　　[6]于楓、宋占偉、李海富.電子工程師制圖與制版技術(shù)protel99SE應(yīng)用.科學(xué)出版社.2002</p><

62、p>　　[7] 葉建波、余志強(qiáng)編著. EDA技術(shù) Protrl 99SE.北京.清華大學(xué)出版社.2005.3</p><p>　　[8] 龔偉、周雒維. D類(lèi)音頻功率放大器控制方式綜述. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) . 2003 26(2)</p><p>　　[9] 朱高峰、吳黎明、王桂棠、張艷蕾. D類(lèi)音頻功率放大器的關(guān)鍵技術(shù). 聲學(xué)技術(shù). 2006.25(5) <

63、;/p><p>　　[10] 晏春海、田蔚風(fēng)、王俊璞. 巴特沃斯低通濾波器的設(shè)計(jì)[J]. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2003.(S2)</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄A</b></p><p>　　圖A1 數(shù)據(jù)的采集原理圖</p><p>&

64、lt;b>　　附錄B</b></p><p>　　圖B1功率放大器PCB</p><p>　　圖B2顯示電路PCB</p><p><b>　　附錄C：軟件程序</b></p><p>　　#include<LCD_1602SUB.h></p><p>　　#incl

65、ude<asd.h></p><p>　　//sfr P1M0=0x91; /* P2口方向0 */</p><p>　　//sfr P1M1=0x92; /* P2口方向0 */</p><p>　　//sfr P2M0=0xA1; /* P2口方向0 */</p><p>　　//sfr P2M1

66、=0xA2; /* P2口方向0 */</p><p>　　//sfr P3M0=0xB1; /* P3口方向0 */</p><p>　　//sfr P3M1=0xB2; /* P3口方向0 */</p><p>　　//sfr ADC_CONTR =0XC5;</p><p>　　//sfr ADC_DATA

67、=0XC6;</p><p>　　//sfr ADC_LOW2 = 0XBE;*/</p><p>　　sbit ADC1= P1^1;</p><p>　　unsigned char aa[5]={0};</p><p>　　xdata unsigned char DisplayBuf[5]={0};</p><

68、p>　　/******************************************************/</p><p>　　void delay(unsigned int t) /*延時(shí)函數(shù)*/</p><p>　　{ unsigned int i,j;</p><p>　　for(i=0;i<t;i++)</p>

69、<p>　　for(j=0;j<10;j++)</p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void xianppo(unsigned int dyz)</p><p><b>　　{ </b><

70、;/p><p>　　aa[0]=dyz/10;</p><p>　　aa[1]='.';</p><p>　　aa[2]=dyz%10;</p><p>　　aa[3]='w';</p><p>　　DisplayBuf[0]=aa[0]+48;</p><p>　　

71、DisplayBuf[1]=aa[1];</p><p>　　DisplayBuf[2]=aa[2]+48;</p><p>　　DisplayBuf[3]=aa[3];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void xiandianya(unsigned int dy)</p>

72、<p><b>　　{</b></p><p>　　aa[0]=dy/10;</p><p>　　aa[1]='.';</p><p>　　aa[2]=dy%10;</p><p>　　aa[3]='V';</p><p>　　DisplayBuf[0]=

73、aa[0]+48;</p><p>　　DisplayBuf[1]=aa[1];</p><p>　　DisplayBuf[2]=aa[2]+48;</p><p>　　DisplayBuf[3]=aa[3];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()&l

74、t;/p><p>　　{unsigned int flag=0;</p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　unsigned int dianya;</p><p>　　unsigned int chupp;</p><p><b>　　init();</b><

75、;/p><p>　　EA = 1;//開(kāi)總中斷</p><p>　　P1M0=0x02; /* P2口方向0 */</p><p>　　P1M1=0x02;</p><p><b>　　附錄D：元件清單</b></p><p><b>　　附錄E：實(shí)物圖</b>&l