杨宏本科学年论文

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1、本科学年论文题目：音频放大器设计学院：电子信息工程学院专业：口动化年级：2008级姓名：郭旺学号:00824020指导教师：周润景、直流电源设计（一）、设计要求:（1）在放大通道的正弦信号输入电压幅度为（5〜10）mV,等效负载电阻RL为8Q下，放大通道应满足：①额定输出功率P0R22W；②带宽BWM（50〜10000）Hz；③在POR卜•和BW内的非线性失真系数W3%；④在P0R下的效率255%；⑤在前置放人级输入端交流短接到地时，RL=8Q上的交流噪声功率WIOmW。（2）口行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。（二）、设计分析：（1）由于22

2、0v电源有很多谐波存在，可能会干扰到电源的稳定工作，故应在整流后加入电解电容，以起到滤波作用。（2）为减小输出端的电压波纹，应该在滤波电路后加电解电容。（3）为了抑制瞬态响应，防止或消除高频干扰，还应加入相应的电容。（4）输出端放入电路前应加一个二极管，防止输岀电压过高而烧毁电路，即起到保护作用。综卜所述，可设计电珞如卜肋示：M3OUTPUT!CSOS«D»1M«D1ce«SMOUT9U-020.015.010.05.000•00AIXIPll-OGUE：ANALXSIS对上述电路进行优化，电路如下图所示:分析得-15V〜+15V的情况如下图所示:AN

3、ALOGUEPNP0.00-5.00—10.0-15.0二、滤波电路设计（一）、设计要求1•基本要求（1）具有产生止弦波的功能。（4）输出波形的频率范围为1kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）。（5）输出波形幅度范围0〜5V（峰-峰值）。2.发挥部分（1）输出波形频率范围扩展至10Hz〜200kHzo（2）增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3%（负载电阻变化范围:100Q〜8）。（二）、关于滤波器类型的选择一阶滤波电路最简单，但带外传输系数衰减慢，一般在对带外衰减特性要求不高的场合下选用。无限增益多环反馈型滤波器的特性对参数变化

4、比较敏感，在这一点上它不如压控电压源型二阶滤波器。当要求带通滤波器的通带较宽时，可用低通滤波器和高通滤波器合成，这比单-纯用带通滤波器要好。级数选择：滤波器的级数主要根据对带外衰减特性的要求来确定。每一阶低通或高通电路可获得-6dB每倍频程（-20dB每十倍频程）的衰减，每二阶低通或高通电路可获得-12dB每倍频程（-40dB每十倍频程）的衰减。多级滤波器串接时传输函数的总特性阶数等于各级阶数之和。当要求的带外衰减特性为-mdB每十倍频程（或mdB每十倍频程）时，则所取级数n应满足n^m/6（或nMm/20）。（三）、运放的要求在无特殊要求的情况卜，可

5、选用通用型运算放大器。为了获得足够的反馈以保证所需滤波特性，运放得开环壇益应在80dB以上。对运放频率特性的要求，由其工作频率的上限确定，设工作频率的上限为fH,则运放的单位增益带宽应满足下式:BW&（3~5）A出，式中A卜为滤波通带的传输系数。如果滤波器的输入信号较小，例如在10mV以下，则选低漂移运放。如果滤波器工作于超低频，以至使RC网络中电阻元件的值超过100K,则应选低漂移高输入阻抗的运放。元件的选择：一般设计滤波器时都要给定截止频率fc（或3c）带内增益入，以及品质因数Q（二阶低通或高通一般为0.707）o在设计吋经常出现待定其值的元件数口

6、多于限制元件取值的参数之数目。因此有许多元件组均可满足给定的要求，这就需耍设计者自行选定元件值。一般从选定电容器入手，因为电容标称值的分扌当较少,电容难配，而电阻易配，可根据工作频率范围按照下表初选电容值：滤波器工作频与电容取值的对应关系表f(Hz)1~1010-102102-1031O'〜1O410°~1051(/〜106C(20-1(10-0.(0.1〜0.0(10=1(l(p~l(102-l0)1)1)03)o2)0）uFuFuFpFpFpF注：表屮所示的频率，对低通滤波器是上限频率，对高通滤波器是下限频率，对帯通和帯阻滤波器是中心频率。其电容值

7、表示的数为数量级范围。对于本设计的音频放大器输入为50Hz的信号，为了减小对电路的干扰，应设计一个能够滤除干扰频率的信号的滤波器。（四）、任务分析1•对低通滤波器进行分析对低通滤波器采用OP1P进行放大，其中R4=R5,则知道增益为1.根据公式：传递函数G(w)=R4R5(l+jwCR4)截止频率：fc=12HR4c已知来求期截止频率.若要求截止频率为20k,R4二R5,只要设定一个变量，便可以知道另外一个变量,设C4二InF.根据公式可求得R4二R5二8k。有理论分析，对理论图分析。在数入有效值为1,频率为1,如下图所示。-20.0由上图可以清晰的看

8、到：低通滤波器采用0P1P进行放大，因为最大值始终在0附近，则知道増益近似为1.11在20k附