【正文】 通濾波器是容許低于截止頻率的信號(hào)通過(guò)，但高于截止頻率的信號(hào)不能通過(guò)的電子濾波裝置。下面是兩個(gè)具體例子。這種噪聲具有寬帶的特性。2. 閃爍噪聲(低頻)：由于晶體表面不斷產(chǎn)生或整合載流子而產(chǎn)生的噪聲。采用多單元輪流工作的方法可以有效提升工作頻率；采用正負(fù)雙極性電源，可降低板級(jí)電壓； 采用每臂2 只管子并聯(lián)使用，可保障陽(yáng)極平均電流控制在合理范圍；采用內(nèi)接交叉限幅二極管，保障充氫閘流管板級(jí)及充放電電容電壓安全工作，又可使放大器更好地適應(yīng)負(fù)載變化。我國(guó)也引進(jìn)了這種技術(shù)，研制出兆瓦級(jí)設(shè)備， 現(xiàn)已投入使用。低頻、超低頻放大器的實(shí)現(xiàn)途徑超大功率等級(jí)的低頻、超低頻放大器，由末級(jí)功率器件及放大電路決定的，可以有下述4 種途徑實(shí)現(xiàn)：( 1 ) 用電子管為功率放大器件的模擬放大器；( 2 ) 用電子管為功率放大器件的開(kāi)關(guān)放大器；( 3 ) 用充氫閘流管為功率放大器件的開(kāi)關(guān)放大器；( 4 ) 用固態(tài)晶體管為功率放大器件的開(kāi)關(guān)放大器。此頻段放大器具有廣泛的用途, 主要應(yīng)用有： ( 1 ) 軍事通信，用于國(guó)家軍事指揮系統(tǒng)，將指揮命令調(diào)制到載波信號(hào)上，用功率放大器放大到所需要的等級(jí)，再傳輸?shù)教炀€上發(fā)射出去；( 2 ) 導(dǎo)航，用于羅蘭C 等遠(yuǎn)程精確定位導(dǎo)航；( 3 ) 低頻時(shí)碼授時(shí)發(fā)送， 用于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的發(fā)布， 將標(biāo)準(zhǔn)原子鐘產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，如： 年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒、微秒等經(jīng)編碼、調(diào)制到載波信號(hào)上，再用功率放大器放大到一定功率，傳輸送到天線上發(fā)射出去；( 4 )高頻加熱，用于各種工業(yè)加熱，如鋼管、鉛管的高頻焊接，將載波放大到較大功率，經(jīng)匹配器送給焊槍進(jìn)行各種焊接；( 5 )海洋探測(cè)，將一定功率的低頻、超低頻放大器定向發(fā)送至海水中，接收反射回波，像雷達(dá)一樣，對(duì)海洋進(jìn)行探測(cè)，如深海探礦等。低噪聲前置放大電路的影響因素[4]( 1 )電導(dǎo)體內(nèi)電流的電子能量不規(guī)則波動(dòng)產(chǎn)生的具有寬帶特性的熱噪聲； ( 2 )由于晶體表面不斷產(chǎn)生或整合載流子而產(chǎn)生的閃爍噪聲；( 3 )由半導(dǎo)體內(nèi)具有粒子特性的電流載流子所產(chǎn)生肖特基噪聲。七、阻抗匹配一件器材的輸出阻抗和所連接的負(fù)載阻抗之間所應(yīng)滿足的某種關(guān)系，以免接上負(fù)載后對(duì)器材本身的工作狀態(tài)產(chǎn)生明顯的影響。瞬態(tài)響應(yīng)器材對(duì)音樂(lè)中突發(fā)信號(hào)的跟隨能力。四、動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)最強(qiáng)的部分與最微弱部分之間的電平差。負(fù)反饋導(dǎo)致放大倍數(shù)減小的反饋稱為負(fù)反饋。通過(guò)詳盡的資料查詢和嚴(yán)密的方案論證后，我們選擇通過(guò)集成運(yùn)放NE553UA741及D200W模塊的配套使用來(lái)使本電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、實(shí)用并且達(dá)到大功率、低噪聲、高增益、高保真、高效率、寬頻帶、快響應(yīng)的指標(biāo)。前置放大器主要任務(wù)是完成小信號(hào)的電壓放大，同時(shí)要求低噪聲。由分立元件組成放大器，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(lái),制作調(diào)試比較困難。低噪聲放大器被廣泛應(yīng)用于視頻放大器中，是數(shù)字電視和超寬頻信號(hào)處理器必不可少的一部分[5]。前置放大器是專為接收來(lái)自信源的微弱電壓信號(hào)而設(shè)計(jì)的，已接收的信號(hào)先以較小的增益放大，有時(shí)甚至在傳送到功率放大器級(jí)之前便先行加以調(diào)節(jié)或修正，如音頻前置放大器可先將信號(hào)加以均衡及進(jìn)行音調(diào)控制。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等。這些優(yōu)質(zhì)功放模塊的工藝和指標(biāo)都達(dá)到了很高水平，其突出特點(diǎn)是體積小、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[3]等。%以下。電子管功率放大器俗稱膽機(jī)，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。所以，為了使產(chǎn)品得到大多數(shù)人的認(rèn)可，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上兼顧低成本和大多數(shù)人的使用習(xí)慣和要求[1]。低頻功率放大器作為音響等電子設(shè)備的后級(jí)即放大電路，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。s main task is to realize the voltage amplification and as efficiency as possible to provide a large power to the load. This design uses the integrated circuits NE5532, UA741 and D200W realize the design requirements, and simulation with Multisim software. The design of the circuit structure which takes full advantage of the excellent performance of the integrated amplifier is simple and practical.The experimental results show that the power amplifier and preamplifier have good index, higher practicability and provide a broad idea for power amplifier design in bandwidth, distortion degree and noise.Keywords: preamplifier, power amplifier, low pass filter, low noise, low frequency 目錄目錄1 緒論 1 音頻功率放大器簡(jiǎn)介 1 前置放大器及功率放大器的發(fā)展現(xiàn)狀 3 本課題的研究?jī)?nèi)容及總體設(shè)計(jì)方案 42 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 5 放大器常見(jiàn)名詞 5 前置放大器及功率放大器的相關(guān)知識(shí) 6 前置放大器的噪聲 9 低通濾波器簡(jiǎn)介 113 芯片及軟件介紹 14 UA741集成運(yùn)放簡(jiǎn)介 14 NE5532集成運(yùn)放簡(jiǎn)介 16 Protel 99 簡(jiǎn)介 19 234 放大器設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求 26 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案及框圖 26 低噪聲前置放大器設(shè)計(jì) 28 低通濾波器設(shè)計(jì) 30 功率放大器設(shè)計(jì) 34 總體電路原理圖 405 測(cè)試結(jié)果 41 前置放大器測(cè)試結(jié)果 41 低通濾波器測(cè)試結(jié)果 44 噪聲測(cè)試結(jié)果 486 結(jié)論 50參考文獻(xiàn) 52致謝 54附錄 56附錄一 英文文獻(xiàn)及翻譯 56附錄二 總體電路原理圖 73 緒論　1 緒論功率放大器在家電、數(shù)碼產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，與我們?nèi)粘Ｉ畹穆?lián)系越來(lái)越密切。本設(shè)計(jì)采用集成電路NE553UA741及D200W實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，并用Multisim軟件仿真。穩(wěn)壓電源主要任務(wù)是為前置放大器、低通濾波器、功率放大器提供穩(wěn)定的直流電壓。 摘要畢業(yè)論文低噪聲、超低頻功率放大器設(shè)計(jì)摘要本文主要描述了一個(gè)具有低噪聲性能的前置放大器和一個(gè)頻率范圍在0~100Hz的功率放大器的設(shè)計(jì)，并要求整個(gè)電路的放大功率達(dá)300W以上。前置放大器主要任務(wù)是完成小信號(hào)電壓放大，同時(shí)要求低噪音。設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、實(shí)用，充分利用了集成功放的優(yōu)良性能。隨著生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越注重視覺(jué)，音質(zhì)的享受。此外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)出低價(jià)格、低噪聲、高保真、簡(jiǎn)潔實(shí)用的前置放大器和低頻功率放大器是一個(gè)發(fā)展方向。音頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域，幾十年來(lái)，人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐?，無(wú)論從線路技術(shù)還是元器件方面，乃至于思想認(rèn)識(shí)上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。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。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。 前置放大器及功率放大器的發(fā)展現(xiàn)狀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(lái)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。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。前置放大器在音頻系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。 本課題的研究?jī)?nèi)容及總體設(shè)計(jì)方案本課題主要研究低噪聲前置放大器和超低頻功率放大器。從電路的簡(jiǎn)單性和易調(diào)性考慮，集成電路更好些。低通濾波器主要實(shí)現(xiàn)頻率的選擇，達(dá)到通帶為0~100Hz的要求?？傮w設(shè)計(jì)框圖如下：前置放大器低通濾波器功率放大器負(fù)載穩(wěn) 壓 電 源 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖57 基礎(chǔ)知識(shí)介紹　 基礎(chǔ)知識(shí)介紹　 2 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 放大器常見(jiàn)名詞一、靈敏度對(duì)放大器來(lái)說(shuō)，靈敏度一般指達(dá)到額定輸出功率或電壓時(shí)輸入端所加信號(hào)的電壓大小，因此也稱為輸入靈敏度；對(duì)音箱來(lái)說(shuō)，靈敏度是指給音箱施加1W的輸入功率，在喇叭正前方1米遠(yuǎn)處能產(chǎn)生多少分貝的聲壓值。負(fù)反饋雖然使放大倍數(shù)蒙受損失，但能夠有效地拓寬頻響，減小失真，因此應(yīng)用極為廣泛。對(duì)器材來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)范圍表示這件器材對(duì)強(qiáng)弱信號(hào)的兼顧處理能力。瞬態(tài)響應(yīng)好的器材應(yīng)當(dāng)是信號(hào)一來(lái)就立即響應(yīng)，信號(hào)一停就嘎然而止，決不拖泥帶水。對(duì)電子設(shè)備互連來(lái)說(shuō)，例如信號(hào)源連放大器,前級(jí)連后級(jí)，只要后一級(jí)的輸入阻抗大于前一級(jí)的輸出阻抗5~10倍以上，就可認(rèn)為阻抗匹配良好；對(duì)于放大器連接音箱來(lái)說(shuō)，電子管機(jī)應(yīng)選用與其輸出端標(biāo)稱阻抗相等或接近的音箱，而晶體管放大器則無(wú)此限制，可以接任何阻抗的音箱。低噪聲放大電路的設(shè)計(jì)要求[4]為保證微弱的接受信號(hào)不被環(huán)境和電路內(nèi)部固有噪聲所淹沒(méi)[79]，所以必須要求： ( 1 )足夠的增益和頻帶寬度； ( 2 )良好的增益線性，較小的失真； ( 3 )較低的輸入阻抗； ( 4 )降低電路元件內(nèi)部噪聲；( 5 )降低輸入電阻的熱噪聲。對(duì)于了解、利用海洋資源具有深遠(yuǎn)的意義，從而被推廣使用。 4 種大功率放大器( 1 )用電子管為功率放大器的模擬放大器用電子管作為末級(jí)放大器件，采用模擬放大技術(shù)被廣為應(yīng)用多年，是經(jīng)典、成熟的技術(shù)，被世界各國(guó)使用至今。已投入使用的兆瓦級(jí)設(shè)備采用了俄羅斯2 1000/ 30型充氫閘流管。( 4 ) 用固態(tài)晶體管為功率器件的開(kāi)關(guān)放大器隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，尤其是電力電子器件的發(fā)展，固態(tài)器件的耐壓、電流以至工作頻率均有增加，為固態(tài)大功率放大器提供了極好的條件，故近年來(lái)，固態(tài)放大器有了長(zhǎng)足的發(fā)展，兆瓦級(jí)的放大器和加熱設(shè)備都有產(chǎn)品出現(xiàn)。在低頻范圍內(nèi)，這類閃爍以低頻噪聲的形態(tài)出現(xiàn)，一旦進(jìn)入高頻范圍，這些噪聲便會(huì)變成“白噪聲”。4. 爆玉米噪聲(popcorn frequency)：半導(dǎo)體的表面若受到污染便會(huì)產(chǎn)生這種噪聲，其影響長(zhǎng)達(dá)幾毫秒至幾秒，噪聲產(chǎn)生的原因仍然未明，在正常情況下，并無(wú)一定的模式。雙極輸入運(yùn)算放大器的噪聲：噪聲電壓主要由電阻的熱噪聲以及輸入基極電流的高頻區(qū)射擊噪聲所造成，低頻噪聲電平大小取決于流入電阻的輸入晶體管基極電流產(chǎn)生的低頻噪聲；噪聲電流主要由輸入基極電流的射擊噪聲及電阻的低頻噪聲所產(chǎn)生。而低通濾波器又可以分為無(wú)源低通濾波器和有源低通濾波器。理想濾波器電路的頻響在通帶內(nèi)應(yīng)具有一定幅值和線性相移，而在阻帶內(nèi)其幅值應(yīng)為零。濾波器的階數(shù)越高[6]，幅頻特性衰減的速率越快，但RC網(wǎng)絡(luò)節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計(jì)算越繁瑣，電路的調(diào)試越困難。通帶增益Avp通帶增益是指濾波器在通頻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)，性能良好的LPF通帶內(nèi)的幅頻特性曲線是平坦的，阻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)基本為零。三、簡(jiǎn)單二階低通有源濾波器為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改善濾波效果，再加一節(jié)RC低通濾波環(huán)節(jié)，稱為二階有源濾波電路。（3）根據(jù)電路的傳遞函數(shù)和歸一化濾波器傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式，建立起系數(shù)的方程組。UA741芯片是高增益運(yùn)算放大器，常用于軍事，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用。此外，它還具有如下特點(diǎn)：（1）無(wú)頻率補(bǔ)償要求；（2）短路保護(hù)；（3）失調(diào)電壓調(diào)零；（4）大的共模、差模電壓范圍；（5）低功耗。10V50k200k輸出電阻75Ω輸出短路電流25mA電源電流mA功耗5085mW轉(zhuǎn)換速率RL≥2kΩV/ms共模抑制比Rs≤10kΩ，UCM=177。（2）組件正常，但負(fù)反饋不夠強(qiáng)，為此可將其短路，觀察是否能調(diào)零。（5）組件內(nèi)部損壞，應(yīng)更換好的集成塊。3～177。V電源 V 差分輸入電壓：VDIFF …………………… 177。15V TA=25℃）參數(shù)名稱測(cè)試條件SE5532/5532ANE