201488(雙聲道音頻功率放棄)DOC

1、XX年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽雙聲道音頻功率放大器【XX組】i摘要雙聲道音音頻功率放大器主要由前置音頻運(yùn)算放大器電路、 音頻功率放大器電 路、自制電源等組成。 由兩個(gè)前置運(yùn)算放大器內(nèi)部分別級(jí)聯(lián)達(dá)到電壓增益的要求 同時(shí)擴(kuò)大通頻帶，由前置運(yùn)算放大器將電壓放大后音頻功率放棄將其電流放大輸 出從而實(shí)現(xiàn)電路功能。前置運(yùn)算放大器電路選用兩個(gè)NE5532內(nèi)部分別級(jí)聯(lián)這樣通過(guò)降低每一級(jí)電壓增益來(lái)獲取足夠大的通頻帶以滿足題目要求。NE5532具有高精度，高輸入阻抗，低噪音，通頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，功率放大電路采用LM3875高性能音頻功率放大器來(lái)放大電流，LM3875供電電源采用整流濾波后電源直接供 電，以便達(dá)到功率放大

2、器可以輸出足夠的功率。 這樣電路組合同時(shí)達(dá)到了電流放 大，電壓放大實(shí)現(xiàn)了高增益，高保真，高效率，低噪聲，寬頻帶，快速響應(yīng)的一 個(gè)音頻功率放大器。通過(guò)測(cè)試達(dá)到了題目中的求。關(guān)鍵字：功率放大 級(jí)聯(lián) 高保真 寬頻帶2目錄1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 41.1 總體方案描述 41.2 模塊方案選擇與比 41.2.1 前置放大電路 41.2.2 功率放大電路 51.23 電源電路 52 理論分析與計(jì)算 62.1 前置放大電路 62.2 功率放大電路 62.3 總體電路分析 73 硬件電路設(shè)計(jì) 83.1 前置放大電路 83.3 總體電路 94 系統(tǒng)測(cè)試與分析 114.1 測(cè)試儀器 114.2 測(cè)試方法和結(jié)果分析 11

3、5 設(shè)計(jì)總結(jié) 12附錄 1 電路原理圖 13附錄 2 參考文獻(xiàn) 143雙聲道音頻功率放大器XX年X月X日1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.1總體方案描述系統(tǒng)框圖如圖1.1所示，本系統(tǒng)主要由兩個(gè)具有高精度，高輸入阻抗，低噪音,通頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)的前置電壓放大器NE5532內(nèi)部級(jí)聯(lián)組成的電路和功率放大器LM3875組成的電路組成。NE5532內(nèi)部采用級(jí)聯(lián)的方式可以同時(shí)達(dá)到電壓增益和寬通頻帶的要求。NE5532通過(guò)采用7812和7912穩(wěn)壓芯片自制的電源供電，來(lái) 完成電壓的放大，LM3875則要采用整流濾波后的電源直接供電用來(lái)達(dá)到功率的 要求電源輸入=>前置放大器圖1.1音頻功率放=>出輸大電路總體框圖1.

4、2模塊方案選擇與比較1.2.1前置放大電路方案一：采用一個(gè)NE5532將芯片內(nèi)部的兩個(gè)運(yùn)放分別作兩個(gè)信號(hào)放大的運(yùn)放使 用，將電壓增益設(shè)計(jì)為 100 倍這樣可以達(dá)到題目中的電壓設(shè)計(jì)的要求， 但是則樣 的話是得帶寬變得窄沒(méi)法達(dá)到帶寬的要求。方案二：使用兩個(gè)NE5532芯片，分別將芯片內(nèi)部的兩個(gè)運(yùn)放級(jí)聯(lián)作為兩個(gè)信號(hào) 的前置放大端。采用內(nèi)部基連的方式通過(guò)降低每個(gè)運(yùn)放的外部增益石帶寬增加， 這樣通過(guò)兩級(jí)級(jí)聯(lián)既可以達(dá)到電壓放大的要求又可以達(dá)到帶寬的要求。 通過(guò)比較選用方案二。1.2.2 功率放大電路方案一：功率放大輸出級(jí)采用分立元件構(gòu)成 OCL電路，驅(qū)動(dòng)級(jí)采用集成芯片，整 個(gè)功率級(jí)采用大環(huán)電壓負(fù)反饋。 這

5、種電路反饋深度容易控制， 故放大倍數(shù)容易控 制。且失真度可以做到很小，但是外圍元器件比較多，調(diào)試要困難一些。方案二：采用專用的功率集成芯片，構(gòu)成甲乙類放大電路。采用LM3875集成功率放大器，其體積小，外圍電路簡(jiǎn)單，且輸出功率較大，該電路內(nèi)部設(shè)有過(guò)載過(guò) 熱及感性負(fù)載反向電勢(shì)安全工作，可以帶動(dòng) 8K左右的負(fù)載。經(jīng)過(guò)比較選擇方案二 。1.2 3 電源電路電源電路需要做兩部分電源， 一個(gè)電源通過(guò)整流濾波后有 7812和 7912兩個(gè)穩(wěn) 壓芯片輸出穩(wěn)定的電壓給 NE5532前置放大器供電。功率放大部分直接采用整流 濾波后的電源給其供電，這樣可以達(dá)到輸出功率的要求。2 理論分析與計(jì)算2.1 前置放大電路

6、前置放大電路由NE5532芯片內(nèi)部?jī)蓚€(gè)運(yùn)算放大器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，這樣是每個(gè)運(yùn)放 的電壓增益都為10。由公式：Avf仁I+R3 /R2可以得到Avf2=10。同時(shí)兩級(jí)連接 后的增益為： Av=Avf1*Avf2=100, 輸出的電壓 Vout=100Vin, 這樣可以達(dá)到電壓的 要求，負(fù)反饋電路可以使放大器的增益下降， 所以對(duì)噪聲輸出也將減小， 達(dá)到抑 制噪聲的作用。 同時(shí)過(guò)降低每一級(jí)的電壓增益來(lái)達(dá)到拓寬通頻帶的目的， 使之可 以達(dá)到通頻帶5015000Hz,在信號(hào)的輸入端加一個(gè)電位器，可以調(diào)節(jié)音量的輸 出。2.2 功率放大電路功率放大電路采用LM3875集成功率放大器，電路組成采用同向放大的模式進(jìn)

7、行電流放大,提供的功率為：Pdave=(Vopk/RI)Vcc/ n -Vopk/2,提供的最大功 率為：Pdm=Vcc2/2 n * n R.負(fù)反饋可以降低放大器的噪聲， 其基本原理是：力卩負(fù)反 饋電路可以使放大器的增益下降， 所以對(duì)噪聲輸出也將減小， 達(dá)到抑制噪聲的作 用。但是，負(fù)反饋不能降低伴隨在輸入信號(hào)中的噪聲， 只能降低本級(jí)放大器中的 噪聲輸出。電流的大小為 I=Vout/R L , 輸出的功率為 P=Uo*Io.2.3 總體電路分析電路系統(tǒng)由兩個(gè)內(nèi)部級(jí)聯(lián)的前置放大器電路， 功率放大電路， 以及自制電源電 路組成，其中給前置放大電路需要采用穩(wěn)壓芯片做的電源及7812和 7912組成的

8、電源。功率放大部分由整流濾波后的電源供電這樣可以滿足輸出功率的要求。 前 置放大電路由兩個(gè)運(yùn)放級(jí)聯(lián)提供的電壓增益為 Av=Avf1*Avf2 ，同時(shí)通過(guò)級(jí)聯(lián)的 方式將通頻帶拓寬，將信號(hào)的電壓放大后信號(hào)杯送入由LM3875勾成的功率放大器進(jìn)行電流放大。輸出的功率為 :P=U*I ?？傮w電路可以達(dá)到最大輸出電壓為± 12V,非線性誤差< 0.5 %，在輸入共模電壓+7.5V7.5V范圍內(nèi)，共模抑制 比Kcmr>103 (100dB, 在Avd= 100時(shí)，輸出端噪聲電壓的峰一峰值小于 IV。73硬件電路設(shè)計(jì)3.1前置放大電路前置放大電路由NE5532芯片構(gòu)成，采用兩個(gè)內(nèi)部級(jí)聯(lián)

9、的方式，NE5532具有高 精度，高輸入阻抗，低噪音，通頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)的前置電壓放大器 NE5532內(nèi)部級(jí) 聯(lián)可以通過(guò)降低電壓增益來(lái)時(shí)通頻帶加寬。電路原理圖如下圖所示。圖3.1前置放大電路3.2功率放大電路功率放大電路由LM3875集成功率芯片構(gòu)成，采用專用的功率集成芯片構(gòu)成甲乙類放大電路。采用LM3875集成功率放大器，其體積小，外圍電路簡(jiǎn)單，且輸出功率較大，該電路內(nèi)部設(shè)有過(guò)載過(guò)熱及感性負(fù)載反向電勢(shì)安全工作，可以帶動(dòng)8K左右的負(fù)載-Q圖3.2功率放大電路3.3總體電路電路主要由兩個(gè)具有高精度，高輸入阻抗，低噪音，通頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)的前置 電壓放大器NE5532內(nèi)部級(jí)聯(lián)組成的電路和功率放大器 LM3

10、875組成的電路組成。 NE5532內(nèi)部采用級(jí)聯(lián)的方式可以同時(shí)達(dá)到電壓增益和通頻帶的要求，可以提高 差模電壓放大倍數(shù)至A/d= 200，同時(shí)減小輸出端噪聲電壓。在滿足基本要求對(duì)輸 出端噪聲電壓和共模抑制比要求的條件下，將通頻帶展寬為2020000Hz以上,提高電路的共模抑制比。9圖3.3總體電路圖104系統(tǒng)測(cè)試與分析4.1測(cè)試儀器序號(hào)名稱型號(hào)，規(guī)格數(shù)量精度1示波器Tektro nix12函數(shù)信號(hào)發(fā)生器EE1642813失真度測(cè)量?jī)x14數(shù)字萬(wàn)用表UT58E14.2測(cè)試方法和結(jié)果分析以下結(jié)果均在輸入信號(hào)峰峰值為 200mV勺情況下，測(cè)試得出:輸出功率：Po=Uo*lo輸入功率：Pi=Ui*Ii效率

11、：n =Po/Pi輸入端接地，測(cè)輸出端在8Q負(fù)載條件下的噪聲峰峰值。115 設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)方案較好的完成了基本部分， 發(fā)揮部分的性能也非常的好。 通過(guò)不斷地 調(diào)試和改進(jìn)最終達(dá)到了預(yù)期效果。 但是，本設(shè)計(jì)還存在著很多不足， 希望能在以 后能改善這方面 的缺陷。此次設(shè)計(jì)的雙聲道音頻功率放大器， 從最開始的資料搜集， 到電路的設(shè) 計(jì)；從最開始的元件選型，到電路板的焊接，再到現(xiàn)在的實(shí)物的整體調(diào)試，一步 都印證著自己在完成電子設(shè)計(jì)任務(wù)上一個(gè)又一個(gè)的成功與失敗， 迷惑與奮發(fā)！ 我 們?cè)谡麄€(gè)設(shè)計(jì)制作過(guò)程中， 始終關(guān)注系統(tǒng)的性能指標(biāo)和運(yùn)行的穩(wěn)定性， 本著穩(wěn)定 性和精確性并重的原則， 我們采取了諸多的有效措施， 完成了設(shè)計(jì)題目所規(guī)定的 部分指標(biāo)和要求， 達(dá)到基本的性能指標(biāo)， 而且對(duì)于有些指標(biāo)我們的設(shè)計(jì)還有了定 的的提高，功能也有所擴(kuò)展。12附錄1電路原理圖° 1*ZL附錄 2 參考文獻(xiàn)1 康華光主編 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） . 第五版 . 北京：高等教育出版 社,2005.2 華成英主編 . 模擬電子技術(shù)基本教程 . 北京：清華大學(xué)出版社， 20