课程设计任务书

学生班级：09通信一班学生姓名：郑健学号： 0909131083

设计名称：低频放大器

起止日期： 20110515-20110522指导教师：

第一章。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，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**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**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) 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**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**和个人数据终端领域中应用越来越广泛，一片尺寸为2.

5×3.48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，**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。

第二章总体方案设计。

系统原理方框图如图1所示。根据题目任务，我们设计有五个基本电路。

1 波形变换电路。

2 弱信号前置放大级电路。

3 自制稳压电源电路。

保护电路。图1系统原理框图。

其中前置级主要完成小信号的电压放大任务；功率放大级则实现对信号的电压和电流放大任务；直流稳压电源部分则为整个功放电路提供能量．由于方波中含有丰富的高次谐波分量，波形变换电路提供方波，可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，保护电路可以有效地保护负载不过载，对功率放大器也有一定的保护作用。

该系统是一个高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的音响与脉冲传输、放大兼容的实用电路。下面对每个单元电路分别进行论证。

2.2单元模块方案论证与比较：

2.2.1波形变换电路：

方案一：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，于是采用开关三极管脚与脚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700mv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。

方案二：直接采用施密特触发器进行变换与整形。而施密特电路可用高精度、高。

速运算电路搭接而成，也可采用专用施密特触发器构成，还可以选用ne5532电路构成。

方案三：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6．2 v左右，然后利用电阻分压得到要求的正负对称的峰一峰值为200 mv 的方波信号。运放选用ne5532。

本系统采用方案二，且施密特电路采用高精度、高速运算放大器lf357构成。

2.2.2弱信号前置放大级：

方案一：弱信号前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响集成电路构成。符合上述条件的集成电路有：

m5212、lm5213、llm1875、tda1514、ne5532、ne5534等。

本系统设计选用ne5532，因为同众多的运放相比， ne5532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” 。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。

2.2.3功率放大级：

方案一：功率放大输出级采用分立元件构成的ocl电路，驱动级采用集成芯片，整个功放级采用大环电压负反馈。这种方案的优点是：

由于反馈深度容易控制，故放大倍数容易控制。且失真度可以做到很小，使音质很纯净。但外围元器件较多，调试要困难一些。

方案二：采用专用的功放集成芯片。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过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。

根据题目设计要求，可供选择的功率放大器可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集成功放。许多优质功放均是分立功放。

但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当，则性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载、过流、过热等损坏还得加复杂的保护电路。现在市场上有许多性能优异的集成功放芯片，如tda2040a、lm1875、tda1514等。集成功放具有工作可靠，外围电路简单，保护功能较完善，易制作调试等优点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设计的要求是没有问题的。

另外集成运放还有性价比高的特点。

故本系统设计选用方案二。该方案的优点是：技术成熟，外围元器件少，保护功能较完善，调试简单，便于扩功等。

2.2.4自制稳压电源：

本系统设计采用三端集成稳压电源电路，选用lm7818、lm7918三端集成稳压器。

2.3方案选择：

由前面的方案论证得知，设计本系统有两种方案，一种方案是采用集成电路与分立元件相结合的方案，另一种是全部采用集成芯片的方案。

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