低頻功率放大器

1、1低頻功率放大器低頻功率放大器尹彬、肖暢、徐聰尹彬、肖暢、徐聰摘要：摘要：低頻功率放大器主要應(yīng)用于對音頻信號(hào)的功率放大，本文介紹了具有弱信號(hào)放大能力的低頻功率放大器的基本原理、內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)過程。整個(gè)電路主要由穩(wěn)壓電源、前置放大器、功率放大器、波形變換電路和保護(hù)電路共五部分構(gòu)成。穩(wěn)壓電源主要是為前置放大器、功率放大器提供穩(wěn)定的直流電源；前置放大器主要是電壓的放大；功率放大器實(shí)現(xiàn)電流、電壓的放大；波形變換電路是將正弦信號(hào)電壓變換成規(guī)定要求的方

2、波信號(hào)；設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)簡潔、實(shí)用，充分利用到了集成功放的優(yōu)良性能。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：低頻集成運(yùn)放功率放大波形變換一、題目理解與分析一、題目理解與分析題目要求設(shè)計(jì)并制作具有弱信號(hào)放大能力的低頻功率放大器，在放大通道的正弦信號(hào)輸入電壓幅度為5~700mV，等效負(fù)載電阻RL為8Ω下，放大通道應(yīng)滿足：輸出功率P≥10W；帶寬BW≥50~10000Hz；在P下和BW內(nèi)的非線性失真系數(shù)≤3%；在P下的效率≥55%；在前置放大級(jí)輸入端交流短接到地時(shí)，R

3、L=8Ω上的交流聲功率≤10mW。要求穩(wěn)壓電源自行設(shè)計(jì)并制作。發(fā)揮部分為測量放大器的時(shí)間響應(yīng)，需要由外供正弦信號(hào)源經(jīng)變換電路產(chǎn)生正、負(fù)極性的對稱方波。要求頻率為1KHz，上升和下降時(shí)間≤1us、峰峰值電壓為200mV。當(dāng)用上述方波激勵(lì)放大通道時(shí)，在8Ω負(fù)載下，額定輸出功率P≥10W，輸出功率P下輸出波形上升和下降時(shí)間≤12us，頂部斜降≤2%，過沖量≤5%。提高放大通道性能指標(biāo)和實(shí)用功能擴(kuò)展。二、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)二、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)低頻信號(hào)

4、放大器系統(tǒng)如圖2.1所示。主要由前置放大器、功率輸出放大器、波形變換電路、直流穩(wěn)壓供電電路等組成。輸入緩沖器弱信號(hào)前置放大功率輸出放大弱信號(hào)一級(jí)放大8Ω負(fù)載弱信號(hào)輸入波形轉(zhuǎn)換電路自制穩(wěn)壓電源保護(hù)電路AD采樣AT89S52LCD顯示圖2.1低頻功率放大器系統(tǒng)框圖其中前置放大級(jí)完成弱信號(hào)的電壓放大，功率輸出放大級(jí)完成弱信號(hào)的電壓和電流放大，保護(hù)電路保護(hù)功率放大部分防止輸出功率過大，直流穩(wěn)壓電源部分為整個(gè)功放電路提供電量，波形轉(zhuǎn)換電路完成正弦

5、波到方波的轉(zhuǎn)換，方波中含有豐富的高次諧波分量，通過對方波信號(hào)的測試來檢驗(yàn)功放的轉(zhuǎn)換速率、失真度、效率等指標(biāo)。發(fā)揮部分通過AD轉(zhuǎn)換器檢測經(jīng)單片機(jī)控制LCD顯示功率。3才能完成。在額定輸出功率P=10W時(shí)，在RL=8Ω上的正弦波輸出電壓幅值為Uom=√2PRL=√2108=12.65V在輸入正弦波幅值為最小值5mV時(shí)，整個(gè)放大器需要的電壓增益為Av=20lgUomVin=20lg12.65(5103)=68dB68dB的增益需要在2～3級(jí)放

6、大器中進(jìn)行分配，按照一般情況，功率輸出級(jí)的增益為20dB左右，前置放大級(jí)需要承擔(dān)48dB以上的增益。4.1前置放大電路設(shè)計(jì)為了提高前置放大器電路的輸入電阻和共模抑制性能，減少輸出噪聲，采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成前置放大電路必須采用同相放大電路結(jié)構(gòu)，為盡可能保證不失真放大，電路采用兩級(jí)運(yùn)算放大器電路A1和A2。電路如圖4.1.1所示。圖4.1.1前置放大電路由上分析，兩級(jí)前置放大器的增益安排在50dB左右，每級(jí)25dB左右，以保證充分發(fā)揮每級(jí)

7、的線性放大性能并滿足帶寬要求。電路采用兩級(jí)NE5532(A和B)構(gòu)成，各級(jí)均采用固定增益加輸出衰減組成，當(dāng)輸入Vinpp=5mV時(shí)，輸出Vopp≥2.53V。對于第一級(jí)放大器，要求在信號(hào)最強(qiáng)時(shí)，輸出不失真，即在Vinpp=700mV時(shí)，輸出Vom≤11V。所以A1=VomVinp=110.7=15.7取A1=15。當(dāng)輸入信號(hào)最小，即Vinpp=10mV而輸出不衰減時(shí)Vo1pp=A1Vinpp=1510=150mV第二級(jí)放大要求輸出Vo2

8、pp≥2.53V，輸入信號(hào)最小為150mV，則第二級(jí)放大倍數(shù)為A2=Vo2ppVo1pp=2.530.15=17取A2=20。因此取R4=1KΩ，R2=15KΩ，R6=20KΩ，R5=1KΩ。4.2功率放大電路設(shè)計(jì)低頻功率放大電路采用集成功放LM1875構(gòu)成。LM1875是一個(gè)輸出功率最大可達(dá)到30W的音頻功率放大器，Avo為90dB，失真率為0.015%，帶寬為70KHz，具有AC和DC短路保護(hù)電路和熱保護(hù)電路，電源電壓范圍為16～6