【正文】 目 錄前 言最新 1一、設(shè)計(jì)要求： 3二、總體方案設(shè)計(jì) 4（一）總體方案論證 4（二）單元模塊方案論證與比較 4三、理論計(jì)算 6（一）輸出電壓與功率計(jì)算 6（二） 系統(tǒng)放大倍數(shù)的計(jì)算 7四、單元電路與程序的設(shè)計(jì) 7（一）低噪聲前置放大電路 7（二）帶阻濾波電路 8（三）信號(hào)放大與功率放大電路 8（四）峰值檢波電路 9（五）自制穩(wěn)壓電源電路 10（六）單片機(jī)采樣電路框圖 10（七）系統(tǒng)軟件與程序設(shè)計(jì) 10五、測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果 11（一）輸出功率的測(cè)量 11（二）通頻帶的測(cè)量 12（三）輸入阻抗的測(cè)量 12（四）輸出噪聲電壓的測(cè)量 13（五）測(cè)量、顯示功能的測(cè)試 13（六）失真度測(cè)量 14總 結(jié) 15致 謝 16參考文獻(xiàn) 17前 言功率放大器在家電、數(shù)碼產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，與我們?nèi)粘Ｉ钣兄芮嘘P(guān)系。隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓阶⒅匾曈X，音質(zhì)的享受。在大多數(shù)情況下，增強(qiáng)系統(tǒng)性能，如更好的聲音效果，是促使消費(fèi)者購買產(chǎn)品的一個(gè)重要因素。低頻功率放大器作為音響等電子設(shè)備的放大電路，它的主要作用是將前級(jí)的音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大以推動(dòng)負(fù)載工作，獲得良好的聲音效果。同時(shí)低頻功率放大器又是音響等電聲設(shè)備消耗電源能量的主要部分。因此設(shè)計(jì)出實(shí)用、簡(jiǎn)潔、低價(jià)格的低頻功率放大器是一個(gè)發(fā)展方向。功率放大器隨著科技的進(jìn)步是不斷發(fā)展的，從最初的電子管功率放大器到現(xiàn)在的集成功率放大器，功率放大器經(jīng)歷了幾個(gè)不同的發(fā)展階段：電子管功放 晶體管功放 集成功放。功放按不同的分類方法可分為不同的類型，按所用的放大器件分類，可分為電子管式放大器、晶體管式功率放大器（包括場(chǎng)效應(yīng)管功率放大器）和集成電路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器），目前以晶體管和集成電路式功率放大器為主，電子管功率放大器也占有一席之地。電子管功放的生產(chǎn)工藝相當(dāng)成熟，產(chǎn)品的穩(wěn)定性很高，而離散性極小，特別是它的工作機(jī)理決定了它的音色十分溫柔，富有人情味，因而成為重要的音響電路形式。電子管電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試都比較簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是輸出變壓器、電源變壓器的繞制工藝稍麻煩，耗電大、體積大、有一定的使用期限。因此在實(shí)際使用中有一定的局限性?，F(xiàn)在大功率晶體管種類很多，優(yōu)質(zhì)功放電路也層出不窮，因此晶體管功率放大器是應(yīng)用最廣泛的形式。人們研制出許多優(yōu)質(zhì)新型電路使功放的諧波失真，%以下。場(chǎng)效應(yīng)管是一種很有潛力的功率放大器件，它具有噪聲小、動(dòng)態(tài)范圍大、負(fù)溫度特性等特點(diǎn) ，音色和電子管相似，保護(hù)電路簡(jiǎn)單。場(chǎng)效應(yīng)管生產(chǎn)技術(shù)還在不斷發(fā)展，場(chǎng)效應(yīng)管放大器將有更為強(qiáng)大的生命力。由于集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路功率放大器也大量涌現(xiàn)出來，其工藝和指標(biāo)都達(dá)到了很高水平，它的突出特點(diǎn)是體積小、電路簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、保護(hù)功能齊全等。由于在很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù)，這時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來補(bǔ)充所需的功率缺口，而功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。現(xiàn)今功率放大器不僅僅是消費(fèi)產(chǎn)品(音響) 中不可缺少的設(shè)備,還廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)中。 然而低頻功率放大器已經(jīng)是一個(gè)技術(shù)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域,幾十年來,人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐?無論從線路技術(shù)還是元器件方面,乃至思想認(rèn)識(shí)上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前市場(chǎng)上的集成功放產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)很低并且種類也很多,典型的有LM187TDA152TDA1514。這些優(yōu)質(zhì)功放模塊體積小、性能優(yōu)越、保護(hù)功能齊全、外圍電路簡(jiǎn)單、易制作易調(diào)試。最近，一種應(yīng)用砷化鉀MESFET制成的功率放大器MMIC，在移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)據(jù)終端領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛，工作頻率達(dá)950MHZ。本文給出一種簡(jiǎn)單實(shí)用、制作成本低廉的實(shí)用低頻功率放大器的設(shè)計(jì)方案,并給出實(shí)際測(cè)試結(jié)果。功率放大可由分立元件組成,也可由集成電路完成。由分立元件組成功率放大器，如果進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，則在效率和失真方面更優(yōu)于集成的，價(jià)格方面便宜一點(diǎn)，但如果電路選擇和參數(shù)設(shè)置不恰當(dāng)時(shí),元件性能就不能很好的表現(xiàn)出來,制作調(diào)試比較困難。從電路的簡(jiǎn)單性和易調(diào)性，集成電路更好些。本次設(shè)計(jì)功放采用集成電路和分立元件共同完成。本實(shí)用低頻功率放大器設(shè)計(jì)有兩部分組成前置放大級(jí)和功率放大級(jí)。前置放大級(jí)主要任務(wù)是完成小信號(hào)電壓放大任務(wù)，同時(shí)要求低噪聲、低溫漂。功率放大級(jí)主要任務(wù)是在允許的失真限度內(nèi),盡可能高效率地向負(fù)載提供足夠大的功率，要求是輸出功率要大、效率要高。通過詳盡的資料查詢和嚴(yán)密的方案論證后，我們選擇通過集成運(yùn)放OPA84LM324AD和IRF6IRF9630的配套使用來使本電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、實(shí)用并且達(dá)到高增益、高保真、高效率、低噪聲、寬頻帶、快響應(yīng)的指標(biāo)。一、設(shè)計(jì)要求：（1）當(dāng)輸入正弦信號(hào)電壓有效值為5mV時(shí)，在8Ω電阻負(fù)載（一端接地）上，輸出功率≥5W，輸出波形無明顯失真。（2）通頻帶為20Hz～20kHz。（3）輸入電阻為600Ω。（4）輸出噪聲電壓有效值V0N≤5mV。（5）盡可能提高功率放大器的整機(jī)效率。（6）具有測(cè)量并顯示低頻功率放大器輸出功率(正弦信號(hào)輸入時(shí))、直流電源的供給功率和整機(jī)效率的功能，測(cè)量精度優(yōu)于5%。發(fā)揮部分（1）低頻功率放大器通頻帶擴(kuò)展為10Hz～50kHz。（2）在通頻帶內(nèi)低頻功率放大器失真度小于1%。（3）在滿足輸出功率≥5W、通頻帶為20Hz～20kHz的前提下,盡可能降低輸入信號(hào)幅度。（4）設(shè)計(jì)一個(gè)帶阻濾波器，阻帶頻率范圍為40～60Hz。在50Hz頻率點(diǎn)輸出功率衰減≥6dB。（5）其他。二、總體方案設(shè)計(jì)（一）總體方案論證按照本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能要求，本低頻功率放大器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了由OPA842構(gòu)成的低噪聲放大電路，帶阻濾波電路信號(hào)放大電路、功率放大電路、波形變換電路、單片機(jī)控制、AD轉(zhuǎn)換、LCD顯示、穩(wěn)壓電源等幾個(gè)模塊組成。電路的系統(tǒng)框圖如圖1所示。 電源圖1 系統(tǒng)框圖其中前置級(jí)主要完成小信號(hào)的電壓放大任務(wù)；功率放大級(jí)則實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的電壓和電流放大任務(wù)；直流穩(wěn)壓電源部分則為整個(gè)功放電路提供能量．由于方波中含有豐富的高次諧波分量，波形變換電路提供方波，可通過對(duì)方波信號(hào)的測(cè)試來檢驗(yàn)功放的轉(zhuǎn)換速率、失真度、效率等指標(biāo)，保護(hù)電路可以有效地保護(hù)負(fù)載不過載，對(duì)功率放大器也有一定的保護(hù)作用。該系統(tǒng)是一個(gè)高增益、高保真、高效率、低噪聲、寬頻帶、快響應(yīng)的音響與脈沖傳輸、放大兼容的實(shí)用電路。下面對(duì)每個(gè)單元電路分別進(jìn)行論證。（二）單元模塊方案論證與比較1低噪聲放大電路?設(shè)計(jì)要求：要求輸出噪聲電壓有效值小于5m