实用低频功率放大器的设计

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1、第12卷第3期Vol.12No.32010年3月设计参考Mar.2010doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2010.03.016实用低频功率放大器的设计宋艳丽，宋武(黄冈职业技术学院机电工程系，湖北黄冈438000)摘要：给出了采用分立的大功率MOS晶体管实现低频功率放大的设计方法，该放大器主要由稳压电源模块、带阻滤波模块、电压放大模块、功率放大模块、AD转换模块以及液晶显示模块组成，它利用MSP430F2274来处理与功率相关的信号，并实时显示输出功率和效率。关键字：功率放大；MSP430F2274；单片机；带阻滤波器；MOS管1系统设计本系统采用

2、小体积MSP430单片机为控制芯片，并用INA128构成的放大电路。末级采用IRF9540和IRF540两个MOS管实现功率放大。电路实现简单，功耗低，性价比很高。该电路由电路稳压电源模块、带阻滤波模块、电压放大模块、功率放大模块、AD转换模块以及液晶显示图2二阶带阻滤波电路模块组成，图1所示是其组成框图。电路稳压电2.2放大电路的设计源模块为系统提供能量；带阻滤波电路要实现电压放大电路可选用两个INA128芯片来对微50Hz频率点输出功率衰减；电压放大模块采用两弱信号进行放大。若采用一级放大，当放大倍数级放大来将小信号放大，以便为功率放大提供足较大时，电路可能不稳定，故应

3、采用两级放大，够电压；功率放大模块主要提高负载能力；AD并在级间采用电容耦合电路，图3所示是其电路转换模块便于单片机信号采集；显示模块则实时图。图中，INA128具有低失调电压漂移和低噪声显示功率和整机效率。等性能指标，且放大倍数设置简单，只用一个外部电阻就能改变放大倍数。图3中1、8脚跨接的电阻就是用来调整放大倍率，4、7脚需提供正负相等的工作电压，2、3脚输入要放大的电压，并从6脚输出放大的电压值。5脚则是参考基准，如图1系统组成框图果接地，则6脚的输出即为与地之间的相对电压。2硬件电路设计2.1带阻滤波电路的设计采用OP07组成的二阶带阻滤波器的阻带范围为40～60H

4、z，其电路如图2所示。带阻滤波器的性能参数有中心频率ω0或f0，带宽BW和品质因数Q。Q值越高，阻带越窄，陷波效果越好。收稿日期：2009-10-10图3放大电路图www.ecda.cn2010.349第12卷第3期Vol.12No.32010年3月ElectronicComponent&DeviceApplicationsMar.20102.3功率放大电路的设计功率放大电路往往要求其驱动负载的能力较强，从能量控制和转换的角度来看，功率放大电路与其它放大电路在本质上没有根本的区别，只是功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯图5AD8326转换电路追求输出大电流，而是追求在

5、电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。本电路采用两个MOS管构成的功率放大电路，其电路如图4所示。此电路分别采用一个N沟道和一个P沟道场效应管对接而成，其中RP2和RP3为偏置电阻，用来调节电路的静态工作点。特征频率fT与放大电路上限频率fH的关系为：fT≈fhβh，系统阶跃相应的上升时间tr与放大电路上限频率的关系为：trfh=0.35。图6AD1674的转换电路图6所示。2.5显示电路本电路采用12864液晶来实时显示输出的功率、直流电源供给的功率和整机效率。该液晶具有屏幕反应速度快、对比度高、功耗低等优点，图4功率放大电路可以实现友好的人机交互。为了简化电路，本设

6、对于OCL放大器来说，一般有：PTM≈0.2POM，计采用串口连接。并在单片机的控制下，按照要其中PIM为单管的最大管耗，POM为最大不失真输求的格式显示接收到的数据和字符信息。图7为出管耗。根据计算，并考虑到项目要求，本设计液晶显示电路的连接图。其中D0～D7为数据口，选用IRF950和IRF50来实现功率放大。R/W为液晶读写信号，E是使能端。2.4AD转换电路的设计3系统软件设计此工作可由单片机内部的10位AD转换器完成，但实验发现，单片机的10位AD芯片的处理由于本系统是低频正弦信号的(下转第54页)效果不是很好。因此本设计采用了两个AD转换芯片来对负载输出的信号进

7、行转换，并使用单片机控制计算，然后送入液晶显示其功率和效率。AD1674是一片高速12位逐次比较型A/D转换器，该芯片内置双极性电路构成的混合集成转换器，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并具有自动校零和自动极性转换功能，故只需外接少量的电阻和电容元件即可构成一个完整的A/D转换器。AD8326是TI公司推出的16位高速模数转换器，其转换速度快，线性度好，精度高。AD8326和A1674的电路连接图分别如图5和图7液晶显示电路502010.3www.ecda.cn第12卷第3期Vol.12No.32010年3月