模電課程設計-音頻功率放大器

1、<p>　　《 模擬電子課程設計》任務書</p><p>　　一、課題名稱：音頻功率放大器</p><p><b>　　二、技術指標：</b></p><p><b>　　指導教師：</b></p><p><b>　　學 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計題目為音頻功率放大器，簡稱音頻功放，音頻功率放大器主要用于推動揚聲器發(fā)聲，凡發(fā)聲的電子產品中都要用到音頻功放，比如手機、MP4播放器、筆記本電腦、電視

3、機、音響設備等給我們的生活和學習工作帶來了不可替代的方便享受。</p><p>　　我主要采用了兩種方法對其進行了分析和設計，一種利用了A386集成芯片對其進行放大輸出，另一種是利用二極管進行偏置的互補對稱電路，即分立元件進行設計放大。期間遇到了不少問題，不過好在在老師的指導，同學的幫助下終于成功調試成功，聽到了悅耳的嗡嗡聲，設計題目也算比較圓滿的完成了。</p><p>　　在設計的過程

4、中，首先對自己的設計思路有個整體的認識，即對音頻功率放大器的原理了解，在查閱了很多資料，以及對實驗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互補對稱功率放大電路的基本知識，通過對兩種方法的對比評析確定了下面的課程設計。</p><p><b>　　總體設計步驟</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 設計概述</b></p><p>　　1音頻功率放大器的設計</p><p>　　作為模擬電子課程設計課題設計，本課題提出的音頻功率放大器性能指標比較低，主要采用理論課程里介紹的運算放大集成電路和功率放大集成電路來構成音頻功率放大器。</p><p>　　1、1、1 設計任務和要求</p>

7、<p>　　采用運算放大集成電路和功率放大集成電路設計音頻功率放大器，其要求如下：</p><p>　?、佟≥斎胄盘枮関i=10mV, 頻率f＝1KHz;</p><p>　　額定輸出功率Po≥2W； </p><p>　　負載阻抗RL=8Ω。</p><p>　　功率放大器的基本原理</p><p>　　音

8、頻功率放大器實際上就是對比較小的音頻信號進行放大，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小信號的放大，使用一個同向放大電路對輸入的音頻小信號的電壓進行放大，得到后一級所需要的輸入。后一級的主要對音頻進行功率放大，使其能夠驅動電阻而得到需要的音頻。設計時首先根據技術指標要求，對整機電路做出適當安排，確定各級的增益分配，然后對各級電路進行具體的設計。 =8W,輸出電壓U =  =8V，要使輸入為10

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

10、　?。ǘ?設計過程</b></p><p>　　2、1 第一種設計方案：</p><p>　　2、1、1 前端放大器的設計</p><p>　　由于話筒提供的信號非常弱，要在音調控制級前加一個前置放大器?？紤]到設計電路對頻率響應及零輸入時的噪聲、電流、電壓的要求，前置放大器選用集成運算放大器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>　　經過前級運放的放大，由Av’===4，可以得到Ui=40mv。于是我們得到了下一級功率放大電路的輸入電壓，即為Ui=40mv。</p><p><b>　　功率放大器的設計</b&g

12、t;</p><p>　　由于實驗室實驗儀器的限制及要求，我們的第一種方案選用了A386型單片集成功率放大電路，其主要特點是：上升隨率高、瞬態(tài)互調失真小；輸出功率比較大；外圍電路簡單，使用方便；體積小；內含各種保護電路，工作安全可靠。</p><p>　　我們選擇功率運放電路的增益為200，即把A386的運放調節(jié)電路兩端短路。</p><p>　　由 Av==20

13、0 ; </p><p>　　所以 U0=8V; </p><p>　　進而得出 P0===8W</p><p>　　然后連接上負載，可以聽到響亮的蜂鳴聲，實驗成功。</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=實驗用電路圖</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>　　第二種設計方案：</b></p><p><

15、b>　　前端放大器的設置</b></p><p>　　在前端放大器設計中設計方案與設計一相同，即由LF353放大器組成的一級放大電路，不過將放大倍數(shù)設置為40，即1+R2/R1=40，取R2=390K?,R1=10K?,所用電源Vcc=+12V，Vee=-12V。</p><p>　　經過前級運放的放大，由Av’===40，可以得到Ui=400mv。于是我們得到了下一級

16、功率放大電路的輸入電壓。</p><p><b>　　功率放大器的設計</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，其結構就是集成功率放大器的的內部結構，其特點就是對于電路結構了解的清晰明了，更好的掌握電路。缺點就是復雜，難理解，使用起來非常不方便，而且容易損壞器件。</p><p>　　由前級放大得到的

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又對信號的電壓進行放大，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載進行驅動，聽到響亮的蜂鳴聲，設計成功。</p><p>　　2、3 實驗用電路圖</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設計方案的選擇</p><p>　　3、1、1第一種方案的評述</p><p>　　通過對

19、兩種方案的比較我們可以看出，第一種方案無疑是比較好的方案，我們可以從這幾個方面來作為依據選擇第一種方案。</p><p>　　按照第一種方案我們可以達到課程設計所要達到的要求，結果比較準確，受外界干擾較小， 而且第一種方案的實現(xiàn)非常的簡單，電路容易理解，實驗容易進行，能夠盡少的減小實驗的成本，而且這種方案的主要器件有自我保護的措施，能夠更好的保護實驗器件，減少不必要的損失。</p><p&g

20、t;　　1、2第二種方案的評述</p><p>　　第二種方案在某些情況下也可以達到實驗要求，但是有其不可避免的缺點以及不合理性，下面對其作出評析：對于三極管T1來說，它的放大倍數(shù)是不確定的，這就導致了輸出功率的不確定，直接導致了第二種方案有可能不能夠滿足課程設計的要求。 </p><p>　　從第二種方案的設計我們可以得到：由前級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又對信號的電壓進行放大，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，而且通過對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>　　通過對第一種方案的分析可以看出它的設計是符合以上功率放大電路的各種要求的。再結合以上的各種評論，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>　　前級功放的元器件：集成運算放大器LF353，R2=30K?,R1=10K?;</p><p>　　功率運算放大器的元器件：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實驗儀器清單</p><p>　　函數(shù)型

25、號發(fā)生器，萬用表，雙蹤示波器</p><p>　　5、1 設計心得體會</p><p>　　歷時一周的課程設計結束了，這給我們帶來了不可磨滅的深刻印象，尤其是對于未知的探索，對錯誤的尋找，這個過程是充滿樂趣和成就感的，在連接電路的過程中，遇到了不少問題，包括原理的理解，實驗電路的設計，以及在電路連接過程中不可避免的與設計思想相違背，不能出現(xiàn)實驗結果的情況，經過對問題的分析及對線路

26、，對實驗器材的進一步調試，才一步步的解決問題，并最終得出實驗結果。</p><p>　　在這一周的課程設計中，我的收獲是巨大的，首先，在專業(yè)知識的理解與掌握上更進了一步，通過對所不理解的專業(yè)知識的查找，并最終將其理解掌握，而且融入到設計理念中，這是一個不斷成長和成熟的過程。</p><p>　　第二，我學會了怎么去做一個設計者，再設計的過程中，我們必須不斷提高，必須通過不間斷的學習來解決一

27、個又一個難題，更重要的是遇到難題時我們應該抱有一個平淡的心態(tài)，以一個尋求答案的，渴望的思想去找到解決問題的方法，最終將問題解決。</p><p>　　第三，我明白了怎么去做一個合作者。在一個設計中，一個人的力量是渺小的，只有在小組成員的共同努力下，才能更好的完成任務，達到設計要求，，對待不懂的問題要及時詢問，竭盡全力得到自己想要的知識。</p><p>　　第四，我明白了基本的理論知識和實

28、踐設計的差別，好多理論上可以執(zhí)行的東西有時候是調試不出來的，這時候就要去自己尋找錯誤，有時候是電路連接，有時候是實驗設備的問題。而且把理論知識運用到實踐中時也是一個很大的挑戰(zhàn)，需要不斷的探尋和調試才可以達到目的。</p><p>　　最后，這次課程設計讓我得到了很多在課堂上無法獲得的知識，以及解決問題的方法，對我來說，這是一次成功的課程設計，實踐，永遠是熟練自己知識的最根本的方法。</p><

29、p>　　6、1 參考文獻</p><p>　　【1】 康華光.電子技術基礎——模擬部分.北京：高等教育出版社.2006.1</p><p>　　路勇.電子電路實驗及仿真.北京：清華大學出版社.2004.1</p><p>　　童詩白 華成英.模擬電子技術基礎.北京：高等教育出版社.2005.12</p><p>　　陳明義 電子

30、技術設計實用教程 長沙：中南大學出版社，2002</p><p><b>　　實驗電路圖</b></p><p><b>　　前級功放部分電路圖</b></p><p><b>　　功率運放電路圖</b></p><p><b>　　總電路圖</b><