实用低频功率放大器设计与制作.doc

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1、实用低频功率放大器设计与制作组员：翟吉庆章磊杨涛1方案设计与电路原理分析根据题目任务，我们设计有四个基本电路：①正弦波一方波转换电路②弱信号前置放大级电路③功率放大电路④自制稳压电源电路。为提高该电路的实用功能，我们考虑在②、③两电路间加上跨导增益调节电路控制增益，用数字显示电路模拟显示其增益谓节程度，其组成电路的结构框图如图1。为满足题目规定的指标要求，减小非线性失真，提高电路的高频和低频特性，我们决定在前置放大电路和跨导增益调节电路中采用集成运放NE5534，在正弦波一方波转换电路中采用集成双运放NE5532。因为同众多的运

2、放相比，NE5532和NE5534具有高精度、低噪音高阻抗、高速、宽频带等优良性能，被称为“运放之皇”。其具体指标参数为：转换频率为15V／us，增益带宽积为10MHz，直流增益为10^5倍，最高工作电压为士22V。这种运放的高速转换性能可大大改善电路的瞬态性能，较宽的带宽能保证信号在低、中、高频段均能不失真输出，使电路的整体指标大大提高。1．1正弦波一方波转换电路如图2所示，利用运放在开环状态下的饱和特性，正弦波信号经过两级运放放大后，产生了正弦波饱和失真的方波信号，由于输出方波幅值远大于题目要求，于是采用开关三饭管e脚与c脚

3、短接当成两个二极管削波(用两个锗开关管也可以)，便将电压钳制在7OOmV左右，然后通过电阻分压，最终得到题目要求的正负极性对称的200mVp—p的方波信号。由于该电路利用了高精度运放NE5532的开环状态下的饱和特性和高转换速率，因而输出的方波信号瞬态特性好，上升沿和下降沿都非常睫，能达到题设要求。1．2前置放大电路如图3所示，从信号源输出的信号非常徽弱(5～700mv)，只有经过放大之后，这种信号才能激励功率放大器，前置放大由运放NE5534担任，为弥补前置放大部分由运放产生的微小零漂和因布线等原因造成的失真，①脚与⑧脚之间接

4、调零电阻，⑤脚与⑧脚之间接补偿电容。该电路增益可由公式计算，调节电位器可以改变电路的增益。跨导信号增益调节电路如图4所示，由前置放大级输出的电平信号若直接经电位器调节再送入功率放大器，当调节电位器时，由于电位器的性能和接触碳膜的影响会使放大级的工作状态和性能受到影响，同时电位器的调节噪声也将放大输出。该电路则能避免这些影响。该电路是通过改变跨导(G)来控制放大器增益的。如图，电位器wa滑动端向右移时，输入电流对输出电压的变化率变小，而当滑动端向左侧移动时，情况正相反。因而改变了放大器的增益。该增益调节电路由运放NE5534组成，

5、其调节范围为O～20dB。1．3功率放大电路如图5所示，电路采用了由菲利浦公司生产的一种高保真功率放大集成IC——TDA15l4A。该集成IC具有在功率范围内失真小，效率高等特点，同时该集成电路具有较完善的保护功能，有以下几个特点：①高输出功率;②补偿电压低;③抗波动能力强;④静嗓／备用装置(静噪时间由外部延迟元件决定);⑤过热保护;⑥能防止静电放电;⑦开关断开或合上时无“嗒哒”声;⑧热阻板低;◎安全操作保护;@短路保护。其内部框图如图6所示，主要参数如表1所示。该功放集成电路设有自举电路，在实际制作中，为提高输出波形的瞬态特性

6、，我们将6脚与7脚短接，取消自举电路。这样虽减少了约4W的输出功率，却减小了非线性失真，且输出功率仍能满足要求。R40和R46用以确定开机延时静噪时间，反馈电阻R44并联一容量为llOP瓷片电容C48能有效消除正反馈自激，C46和R45用于消除接入负载后高频自激的产生。1．4自制稳压电源电路如图7所示，电源为整个功放的心脏，其质量直接影响前后级输出信号的好坏。本题需两组电源，我们采用50W大功率变压器分两绕组给前后级供电，由于TDA1514A的电压变化范围较广，为保证电源有足够的功率提供给功放，固而后级电源采用了5A／4OOV2

7、CZBE硅整流管全桥，在每个二极管上并联0．047uF电容以消除电网高频谐波，电源经10000uF电解并上1000uF、47uF、0.1uF电容依次滤掉各种频率干扰后输出，输出电压直流性能好，实测其纹波电压仅为0．01mV，前级电源用两只47Ω／10W电阻串联在次级起分压作用，使三端稳压集成电路7815、7915的输入电压不至过高，同时还能在电源负载短路时起分压保护作用。该电源也是采用容值不同的电容并在一起以士15V稳定的直流电压输出。2电路测试方法与数据分析按题目规定，要求测试以下部分；2．1基本要求部分条件；在放大通道的正弦

8、信号输入电压为5~700mV，等效负载电阻RL．为8Ω。2．1．1额定输出功率P0R测试方法：在输出端跨接RL．，输入1KHz正弦波将输出端波形激励到削波点，用示波器测出此时输出波形的峰一峰值电压，再按以下公式计算：用示波器(HITACHIVC一6545)实测，