低频功率放大器设计制作报告

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1、低频功率放大器郑冰环赵晨陈兵指导老师：周泽华胡国华摘要：低频功率放大器主要应用于对音频信号的功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容和实现过程。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路和保护电路共五部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源；前置放大器主要是电压的放大；功率放大器实现电流、电压的放大；波形变换电路是将正弦信号电压变换成规定要求的方波信号；设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。关键字：低频集成运放功率放大波形变换一、题

2、目理解与分析题目要求设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器，在放大通道的正弦信号输入电压幅度为5~700mV，等效负载电阻RL为8Ω下，放大通道应满足：输出功率Por≥10W；带宽BW≥50~10000Hz；在Por下和BW内的非线性失真系数≤3%；在Por下的效率≥55%；在前置放大级输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流声功率≤10mW。要求稳压电源自行设计并制作。发挥部分为测量放大器的时间响应，需要由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波。要求频率为1KHz，上升和下降时间≤1us、峰--峰值电压为2

3、00mV。当用上述方波激励放大通道时，在8Ω负载下，额定输出功率Por≥10W，输出功率Por下输出波形上升和下降时间≤12us，顶部斜降≤2%，过冲量≤5%。提高放大通道性能指标和实用功能扩展。二、系统方案设计设计低频信号放大器系统如图2.1所示。主要由前置放大器、功率输出放大器、波形变换电路、直流稳压供电电路等组成。输入缓冲器弱信号前置放大功率输出放大弱信号一级放大8Ω负载弱信号输入波形转换电路自制稳压电源保护电路图2.1低频功率放大器系统框图其中前置放大级完成弱信号的电压放大，功率输出放大级完成弱信号的电压和电流放大，

4、保护电路保护功率放大部分防止输出功率过大，直流稳压电源部分为整个功放电路提供电量，波形转换电路完成正弦波到方波的转换，方波中含有丰富的高次谐波分量，通过对方波信号的测试来检验功放的转换速率、失真度、效率等指标。9三、模块方案设计3.1前置放大模块设计方案一：采用集成运算放大器构成前置放大电路设计前置放大电路的可供选用的集成运算放大器由很多，如NationalSemiconductor公司的LF347/356/357，PrecisionMonolithics公司的OP16/37，Signetics公司的NE5532/5534等

5、。具有带宽高，电压增益高，转换速率快，噪声低和电流消耗低等优点。方案二：采用专用前置放大器IC构成前置放大电路目前有很多性能优越的专用低频前置放大器IC，如日本夏普公司的IR3R18/16，NEC公司的Μpc1228H，富士通公司的MB3105/06。其频带BW均能达到30Hz—20KHz，增益高，失真系数小。综合比较，方案二的设计效果优于方案一，但是专用前置放大器IC价格比较贵，而且采购不便，而集成运放价格便宜，性能高，能够满足题目放大要求，因此采用方案一。3.2功率放大模块设计方案一：采用分立元件构成低频功率放大器电路分

6、立元件构成的低频功率放大器电路可分为输入级、功率激励级和OCL输出级三部分。输入级采用双管差分放大器使电路工作稳定，功率激励级采用互补复合管推挽输出电路来提高线性放大及降低波形失真，而输出级采用直接耦合形式确保电路的低频响应。这种方案的优点在于反馈深度易控制，故放大倍数易控制。且失真度可以做到很小，使音质很纯净。但外围元器件较多，调试要困难很多。方案二：采用集成运放构成低频功率放大器电路采用集成运放LM1875构成低频功率放大器电路。LM1875是一款功率放大集成块，体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。该集成电路内部设有

7、过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。综合比较，方案一电路复杂，调试难度非常大，而方案二电路简单，易于调试。因此，采用方案二。3.3波形转换模块设计方案一：利用运放的正反馈作用，使转换部分的波形上升沿和下降沿都变得很陡，利用稳压管将电压稳定在3V左右，然后利用电阻分压得到要求的正负对称的峰--峰值为200mV的方波信号。方案二：采用施密特触发器电路施密特触发器最重要的特点是能够把变化缓慢的输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉冲。同时，施密特触发器还可利用其回差电压来提高电路的抗干扰能力。施密特触发器可以用集成运放搭接而成，利用电

8、阻分压得到要求的正负对称的峰--峰值为200mV的方波信号。综合比较两种方案，施密特触发器的转换精度更高，因此采用方案二。四、硬件电路设计设计要求低频功率放大器提供10W以上的输出功率，需要2~3级放大电路才能完成。在额定输出功率Por=10W时，在RL=8Ω9上的正弦波输出电压幅值为Uo