音频功率放大设计

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1、武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书音频功率放大设计1技术指标设计一音频功率放大器：要求输入信号Vi=10mV，频率f=1kHZ，负载电阻为8Ω时，输出功率Po≥1W。2设计方案及其比较2.1方案一对于前一级放大器的设计，由于输入信号非常弱，所以必须设置前置放大电路。考虑到设计电路对频率响应及噪声、电流、电压等的要求，所给的集成运算放大器LF353正好符合条件。前置放大电路是由LF353放大器构成的一个同相比例电路，放大倍数为2，即1+R2/R1=2，取R1=1KΩ，R2为最大阻值为3KΩ的滑动变阻器，所使用的直流

2、电源分别是+12V和-12V。图一前置放大电路经过前级放大电路的放大，可以取到Av1=Uo1/Ui=2，因此Uo1=20mv，于是下一级的功率放大电路的输入电压，即为Uo1=20mv。13武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书对于后一级放大电路，选用LM386型功率集成放大器，其主要特点是：瞬态互调失真小；输出功率大，外围电路简单，使用方便，体积小；内含各种保护电路，工作可靠安全。设置功率放大电路放大倍数为200，在LM386的1和8管脚之间接一个10uf的电容，使其在交流的时候短路。则Av2=Uo/Uo1=200；

3、所以Uo=Av2×Uo1=4V（单峰值）；Po=Uo2/2RL=1w如下图：图二后级功率放大电路13武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书总的电路图如下：图三方案一总的电路仿真图用示波器观察输入波形、一级放大后波形、输出波形如下：图四示波器观察波形图2.2方案二13武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书在前置放大器设计中设计方案二与第一种方案相同，即由集成运放LF353组成的一级放大电路，不过将放大倍数设置为31,1+R2/R1=31,R1=1KΩ,R2=30KΩ；所用直流电源分别为+12V和-12V。经过

4、前置放大，Av1=Uo1/Ui=31，得到Uo1=310mv,也就是第二级放大电路的输入电压。不同之处在于，第二级放大电路选用了分立元器件组成的功率放大电路，其结构就是集成功率放大器的内部结构，其特点就是对于电路结构了解的清楚明了，更好地掌握电路。缺点是复杂，难理解，使用不方便，容易损坏，出错几率大。由前一级电路放大得到的输入电压Uo1=310mv,然后输入到功率放大电路，其中Q3又对信号的电压进行放大，选择3DG6，它的放大倍数在10-30，Q1（PNP）、Q2(NPN)是互补对称的三极管,再有输入信号时Q1、Q2轮流导通，

5、形成推挽式结构。可以得到输出电压Uo：3.1V-9.3V,符合实验要求。电路图如下：图五方案二仿真图2.3方案三在第二种方案的基础上，把双电源换成单电源，构成甲乙类单电源互补功率放大电路（OTL）,如下图所示：13武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书图六方案三仿真图它去掉了一组电源，在输出端与负载之间增加了一个大电容C2。当电路对称时，只要R5、R6取值恰当就可以使Q1、Q2的基极电位达到所需大小，使输出端的静态电位等于直流电源的一半（Vcc/2），从而使得一组电源和一个大电容代替正负两组电源。在输入信号的负半周期

6、，Q2导通，有电流流过负载，同时向电容C2充电；在输入信号的正半周期，Q1导通，已充电到位的电容一方面因为在静态时就有Vcc/2的偏置电压而充当OCL电路中的负电源，另一方面电容C2通过负载将信号负半周期时存储的电荷放掉。图中的Q3其前置放大作用，Q1、Q2构成推挽输出的结构。此时，用+Vcc单电源供电的OTL电路完全可以等效为一个由Vcc/2双电源供电的OCL电路，即每个管子的工作电源电压为+Vcc/2或—Vcc/2。2.4方案比较方案一相对于方案二和方案三来说，采用了集成运放LF353和集成功放LM386，集成电路具有体积

7、小、重量轻、功耗低、成本小，内含各种保护电路，电路的可靠性高，出错率低，集成芯片具有电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点。此外方案一中电路所需要的接线少，简化了电路，降低了接线的难度，只需要查一下各管脚的功能，就能明确接线方案，十分方便。而分立元器件体积相对较大，能耗较高，故障率高。13武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书方案三相对于方案二来说，采用单电源供电，对电源的要求减少，但是缺点是需要通过体积较大的电解电容作为输出耦合。3实现方案通过比较以上三种方案，可以看出，第一种方案是比较好实现的，按照方案一

8、不仅可以达到课程设计所要达到的要求，结果比较准确，受外界干扰较小，而且方案一实现起来非常简单，电路容易理解，实验容易进行，能够减小实验的成本，而且这种方案的主要器件有自我保护措施，能够很好地保护试验器件，减少不必要的损失。而第二种方案的电路图比较复杂，元器件较多，连接比较困难