低频功率放大器设计(24页).doc
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1、-低频功率放大器设计-第 21 页河南工程学院毕业设计(论文)低频功率放大器学生姓名: 系 (部): 电气信息工程系 专 业: 电气自动化技术指导教师: 2010年 6月10 日摘 要低频功率放大器是目前普遍应用于音频放大上的一种放大器,本方案采用分立MOS管IRF640和IRF9640组成,分立元件功放的优点是可以对工作状态和性能进行逐级调整,具有通频带宽,负载能力强,高保真等优点。本设计的低频功率放大器同时还具有测量显示功率输出、电源供给功率和整机效率的功能。 本文首先对功率放大器的课题背景作简要的说明,随后对功率放大器的一些基础知识进行介绍。此外,相应的介绍低频功率放大器的各单元电路前置
2、放大、音调控制电路、音量控制电路和功率放大部分及功率测量的组成与工作原理,详细叙述了前置放大、功率测量电路部分。最后,本文具体叙述实用低频功率放大器的安装与调试,并对电路在工作中易出现的失真情况做了细致的分析。关键词: 低频功率放大器 功率输出 音调控制电路 音量控制电路Abstract Low-frequency power amplifier is widely used in the audio amplification on an amplifier, the program using discrete MOS tube IRF640 and IRF9640 component,
3、discrete power amplifier has the advantage of the condition and performance can be adjusted step by step, with the pass-band bandwidth, load ability, fidelity and so on. The design of low-frequency power amplifier is also shown with measured power output, power supply, power and efficiency of the un
4、it functions. This paper first a brief background of the subject PA instructions, followed by some basic knowledge of the power amplifier are described. In addition, the corresponding low-frequency power amplifiers introduce each unit - preamplifier circuit, tone control circuit, the volume control
5、circuit and power amplifier section and power measurement of the composition and working principle, detailed description of the preamplifier, power measurement circuit part . Finally, this paper describes the utility of specific low-frequency power amplifier installation and commissioning, and the c
6、ircuit in the work situation, and so prone to distortion in the detailed analysis.Key words:Low-frequency power Amplifier output Volume control, Tone control circuit circuit提供更好的翻译建议感谢您为 Google 翻译提供翻译建议。目 录摘 要1目 录3前 言4第一章 功率放大器技术指标概述6第一节 功率放大器参数第一节6第二节 功率放大器分类6第三节 功率放大器在实际的应用6第二章 理论分析与设计方案选择7第一节 系统方
7、案选择7第二节 总体设计思路8第三章 各模块具体实现原理分析和说明9第一节 带阻滤波电路9 第二节 前置放大及滤波电路11 第三节 功率放大电路11第四节 采样电路12第五节 信号处理13第六节 显示部分13第七节 电源部分14第八节 单片机最小系统电路原理14第四章 测试方案与测试结果14第一节 用到的仪器仪表14第二节 测试方法15第三节 测试数据15第五章 软件设计16第一节 软件流程16第二节 整体程序17参考文献26致 谢27前言功率放大器在家电、数码产品中的应用越来越广泛,与我们日常生活有着密切关系。随着生活水平的提高,人们越来越注重视觉,音质的享受。在大多数情况下,增强系统性能,
8、如更好的声音效果,是促使消费者购买产品的一个重要因素。低频功率放大器作为音响等电子设备的后即放大电路,它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作,获得良好的声音效果。同时低频功率放大器又是音响等电声设备消耗电源能量的主要部分。因此设计出实用、简洁、低价格的低频功率放大器是一个发展方向。功率放大器随着科技的进步是不断发展的,从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器,功率放大器经历了几个不同的发展阶段:电子管功放 晶体管功放 集成功放。功放按不同的分类方法可分为不同的类型,按所用的放大器件分类,可分为电子管式放大器、晶体管式功率放大器(包括场效应管功率放大器)和集成电路功率放大
9、器(包括厚膜集成功率放大器),目前以晶体管和集成电路式功率放大器为主,电子管功率放大器也占有一席之地。电子管功率放大器俗称胆机,电子管功放的生产工艺相当成熟,产品的稳定性很高,而离散性极小,特别是它的工作机理决定了它的音色十分温柔,富有人情味,因而成为重要的音响电路形式。电子管电路的设计、安装、调试都比较简单,期缺点是输出变压器、电源变压器的绕制工艺稍麻烦,耗电大、体积大、有一定的使用期限。因此在实际使用中有一定的局限性。现在大功率晶体管种类很多,优质功放电路也层出不穷,因此晶体管功率放大器是应用最广泛的形式。人们研制出许多优质新型电路使功放的谐波失真,很容易减少到0.05%以下。场效应管是一
10、种很有潜力的功率放大器件,它具有噪声小、动态范围大、负温度特性等特点 ,音色和电子管相似,保护电路简单。场效应管生产技术还在不断发展,场效应管放大器将有更为强大的生命力。由于集成电路技术的迅速发展,集成电路功率放大器也大量涌现出来,其工艺和指标都达到了很高水平,它的突出特点是体积小、电路简单、性能优越、保护功能齐全等。由于在很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。现今功率放大器不仅仅是消费产品(音响)
11、中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。 然而低频功率放大器已经是一个技术相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至思想认识上都取得了长足的进步。目前市场上的集成功放产品价格已经很低并且种类也很多,典型的有LM1875、TDA1521、TDA1514。这些优质功放模块体积小、性能优越、保护功能齐全、外围电路简单、易制作易调试。最近,一种应用砷化钾MESFET制成的功率放大器MMIC,在移动电话和个人数据终端领域中应用越来越广泛,一片尺寸为2.53.48平方毫米的MMIC输出功率可达1.1W,工作频率达950MHZ。本文给出一种简单实用、制
12、作成本低廉的实用低频功率放大器的设计方案,并给出实际测试结果。功率放大可由分立元件组成,也可由集成电路完成。由分立元件组成功率放大器,如果进行精心的设计,则在效率和失真方面更优于集成的,价格方面便宜一点,但如果电路选择和参数设置不恰当时,元件性能就不能很好的表现出来,制作调试比较困难。从电路的简单性和易调性,集成电路更好些。本次设计功放采用集成电路完成。本实用低频功率放大器设计有两部分组成前置放大级和功率放大级。前置放大级主要任务是完成小信号电压放大任务,同时要求低噪声、低温漂。功率放大级主要任务是在允许的失真限度内,尽可能高效率地向负载提供足够大的功率,要求是输出功率要大、效率要高。通过详尽
13、的资料查询和严密的方案论证后,我们选择通过集成运放NE5532、LM1875、LF357的配套使用来使本电路系统设计简洁、实用并且达到高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的指标。功率放大器技术指标概述第一节 功率放大器参数功率放大是一种能量转换的电路,在输入信号的作用下,晶体管把直流电源的能量,转换成随输入信号变化的输出功率送给负载,对功率放大要求如下:1、输出功率要大:要增加放大器的输出功率,必须使晶体管运行在极限的工作区域附近,由ICM.UCM和PCM决定。2、效率要高:放大器的效率定义为:=交流输出功率/直流输入功率。3、非线性失真在允许范围内:由于功率放大器在大信号下工作,所
14、以非线性失真是难免的,问题是要把失真控制在允许范围内。 第二节 功率放大器分类功率放大器按工作状态和电路形式可分成以下几种: 1、甲类功率放大器:在整个信号周期内,存在集电极电流; 2、乙类功率放大器:只有半个信号周期内,存在集电极电流,按电路形式它又可分为: 1)双端推挽电路(DEPP) 2)单端推挽电路(SEPP) 3)平衡无变压器电路(BTL)第三节 功率放大器在实际的应用在实际中,为了克服交越失真,推挽式昌体管电路是工作于甲、乙类状态的。一。甲类功率放大器 甲类功率放大器,负载RL通过阻抗变换器B变成集电极负载RL=n)(IcM/)=(IcM/)(UcM/)=(1/8)IcMUcM-(
15、式1);工作点Q的集电极电流ICQ和电压UceQ分别为:ICQ=ICM/2, UceQ=Ec=UCM/2-(式2)所以,直流电源的输入功率:PD=IcQUceQ=(ICM/2)(UCM/2)=1/4IcMUcm-(式3)甲类功率放大器的效率为:=PL/PD=50%-(式4)可见:(1)晶体管的最大集射电压为电源电压EC的两倍。(2)晶体管静态时耗功率为输出功率的两倍。(3)甲类放大器的效率最高只有50%。二。乙类推挽电路图由于输出端使用变压器,因而晶体管对地有两个输出端,设电路完全对称,当输入信号Us为正半波时,BG1截止。BG2导通,输出电压UL为负半波,因此,两管轮流导通,一推一挽地工作,
16、故称为推挽电路。由于两管轮流地工作,所以把两管的输出特性按相反方向叠在一起,两管的交流负载线正好连成直线ab,工作点Q处于直线ab的中点。第二章理论分析与设计方案选择第一节 系统方案选择低频功率放大电路主要可以分为两部分,一是前置放大电路,另外一个是功率放大输出电路。其中前级放大部分基本上都是一样的,功率放大部分目前有以下三种方案可供选择:方案一:功率放大部分采用专用的集成MOS芯片功率放大器,采用专用的集成MOS功率放大器可以达到要求但是它的参数都是固定的,一旦使用便不可改变各级的参数和工作,不够灵活,成本较高。方案二:采用三极管为核心做功率放大电路,这种功放电路输出小,效率低,功耗大,很难
17、满足题目要求。方案三:采用分立的MOS管做功率放大电路,分立元件低频功率放大器虽快被淘汰,但是由于分立元件低频功率放大器可对每级工作状态和性能逐级调整有很大灵活性和自由度,输出波形稳定性好,效率高,成本较低。功率放大器实现方法有几类,低频的有甲、乙、甲乙、丁等几种。甲类效率很低,约20%左右,但是其失真度可以做的非常小,如0.1%,效率没做评分要点,只是适当考虑,所以可以采用;乙类的只能有半周输出,失真度太大所以不能采用。丙类肯定不用了,那是高频功率放大器专用的类型,这里是低频的(10Hz50KHz),所以不能采用;丁类的(就是所谓的D类)采用H桥的开关方式工作,输入的信号要进行PWM(PWM
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