【正文】 能高效率地向負載提供足夠大的功率。 關鍵詞 ： 前置放大器、功率放大器、低通濾波器、低噪聲、低頻 摘要 ABSTRACT This paper mainly describes the design of a preamplifier with low noise performance and the power amplifier with a frequency range from 0 to 100Hz. And the power of the whole circuit should be 300W above. This paper introduces the basic principles and circuit designs of the super low frequency power amplifier and low noise preamplifier, etc. The entire circuit is posed of 4 parts, namely, power supply, preamplifier, lowpass filter, power power supply provides a stable DC power for preamplifier, lowpass filter and power amplifier. The preamplifier’s main task is to plete the smallsignal voltage amplification, and it also requires low noise. The lowpass filter’s main task is to realize the frequency selection. The power amplifier39。前置放大器 處于處理系統(tǒng)的最前端，用于放大信號、降低噪聲干擾、提高信號靈敏度，使系統(tǒng)獲得所需的處理數(shù)據(jù)。 音響有無 HiFi效果，并非幾項測試數(shù)據(jù)所能概 括 ，聽音評價如美食家品嘗菜肴，各有各的口味，主觀聽音更是如此 [1]。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（包括場效應管功率放大器）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?，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用最廣泛的形式。由于集成電路技術的迅速發(fā)展，集成電路功率放大器也大量涌現(xiàn)出來， 目前市場上的集成功放產(chǎn)品價格已經(jīng)很低并且種類也很 多 , 典型的有 LM187 TDA152 TDA1514 等。然而低頻功率放大器已經(jīng)是一個技術相當成熟的領域 ， 幾十年來 ,人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐?， 無論從線路技術還是元器件方面 ， 乃至思想認識上都取得了長足的進步。 前置放大器 [4]是指置于信源與放大器級之間的電路或電子設備，例如置于光盤播放機與高級音響系統(tǒng)功率放大器之間的音頻前置放大器。符合上述條件的集成電路有： LM521 LM521 TDA151 NE5532 等。 本 設計 可由分立元件組成 ,也可由集成電路完成。 本 超 低頻功率放大器 及低噪聲前置放大器 系統(tǒng) 總體設計框圖如圖 所示，共由 四 部分組成 ： 前置放大 器 、低通濾波 器 、 功率放大 器 和穩(wěn)壓電源 。 穩(wěn)壓電源主要是為前置放大器、功率放大器提供穩(wěn)定的直流電源。 三 、 反饋 也稱為回授 ， 一種將輸出信號的一部分或全部回送到放大器的輸入端以改變電路放大倍數(shù)的技術 。正反饋的作用與負反饋剛好相反 ，因此使用時應當小心謹慎。對器材頻響的要求有兩方面，一是范圍盡量寬 ， 即能夠重播的頻率下限盡量低 ， 上限盡量高；二是頻率范圍內(nèi)各點的響應盡量平坦，避免出現(xiàn)過大的波動。設備的信噪比越高表明它產(chǎn)生的雜音越少。前置電路的噪聲干擾 , 對后級的影響極大 [4]。 低頻、超低頻放大器的工作頻率范圍是 : 10~ 300 kHz。 低頻、超低頻放大器隨著應用的發(fā)展 ， 所需要的功率等級越來越大 ，從 20 世紀 50~ 60 年代的幾十千瓦到現(xiàn)在的幾百千 瓦、幾兆瓦 ， 尤其是軍事和高頻加熱領域 ， 幾兆瓦的需求比比皆是 ， 放大器的功率從小到大 ， 到超大功率在迅猛地發(fā)展。 ( 3 ) 用充氫閘流管為功率器件的開關放大器 在俄羅斯 ， 俄羅斯專家采用原本應用于雷達設備領域的大功率充氫閘流管作為功率器件的放大器 ， 用作無線電發(fā)送設備。無法直接像三極管、四極管模擬或開關放大器應用。對于電阻及晶體管 (例如雙極及場效應晶體管 )來說，由于其電阻值并非為零，因此這類噪聲影響不能忽視。 3. 射擊噪聲 (肖特基 )：肖特基噪聲由半導體內(nèi)具有粒子特性的電流載流子所產(chǎn)生，其電流的均方根值正方與芯片的平均偏壓電流及帶寬有直接的關系。 此外，由于不同運算放大器的輸入級采用不同的結構，因此晶體管結構上的差異令不同放大器的噪聲量也大不相同。 低通 濾波器簡介 低通 濾波器的介紹 濾波器是一種能使有用信號通過，濾除信號中的無用頻率，即抑制無用信號的電子裝置。 有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應的放大器。為了尋找最佳的近似理想特性，本文主要著眼于幅頻響應，而不考慮相頻響應。對于 n為偶數(shù)的高階濾波 器，可以由 n/2 節(jié)二階濾波器級聯(lián)而成；而 n 為奇數(shù)的高階濾波器可以由 (n1)/2 節(jié)二階濾波器和一節(jié)一階濾波器級聯(lián)而成，因此一階濾波器和二階濾波器是高階濾波器的基礎。 二、 簡單一階低通有源濾波器 一階低通濾波器的電路，特點是電路簡單，阻帶衰減太慢，選擇性較差。 基礎知識介紹 13 有源濾波器的設計 有源濾波器的設計，就是根據(jù)所給定的指標要求，確定濾波器的階數(shù) n，選擇具體的電路形式，算出電路中各元件的具體數(shù)值 ，安裝電路和調(diào)試，使設計的濾波器滿足指標要求，具體步驟如下： （ 1）根據(jù)阻帶衰減速率要求，確定濾波器的階數(shù) n。 （ 5）安裝電路并進行調(diào)試，使電路的性能滿足指標要求。寬范圍的共模電壓和無阻塞功能可用于電壓跟隨器。 741 型運算放大器的典型性能參數(shù)如表 。當運放有外接調(diào)零端子時，可按組件要 求接入調(diào)零電位器，調(diào)零時，將輸入端接地，調(diào)零端接入電位器，用直流電壓表測量輸出電壓 Uo，細心調(diào)節(jié) 調(diào)零電位器 ，使 Uo為零（即失調(diào)電壓為零）。為此可將電源斷開后，再重新接通，如能恢復正常，則屬于這種情況。用作音頻放大時音色溫暖，保真度高，在上世紀九十年代初的 音響 界被發(fā) 燒友們譽為 “運放之皇 ”。 NE5532 極限參數(shù)： 芯片 及軟件介紹 17 電源電壓： Vs …………………… 177。 交流電氣參數(shù)：如表 所示。13 177。10V 40 15 50 V/mV 過溫 20 10 V/mV 輸出擺動電壓VOUT RL≥600Ω 177。12 V RL≥600Ω,Vs=177。12 177。10 177。10V，RL=600Ω 100 KHz VCC=177。所有 Protel99 設計文件都被存儲在唯一的綜合設計數(shù)據(jù)庫中，并顯示在唯一的 綜合設計編輯窗口。按下任何對話框右上角的小問號，然后選擇你所要的信息。 三、快捷鍵一覽 enter—— 選取或啟動 esc—— 放棄或取消 芯片 及軟件介紹 22 f1—— 啟動在線幫助窗口 tab—— 啟動浮動圖件的屬性窗口 pgup—— 放大窗口顯示比例 pgdn—— 縮小窗口顯示比例 end—— 刷新屏幕 del—— 刪除點取的元件（ 1 個） ctrl+del—— 刪除選取的元件（ 2 個或 2 個以上） x+a—— 取消所有被選取圖件的選取狀態(tài) x—— 將浮動圖件左右翻轉 y—— 將浮動圖件上下 翻轉 space—— 將浮動圖件旋轉 90 度 crtl+ins—— 將選取圖件復制到編輯區(qū)里 shift+ins—— 將剪貼板里的圖件貼到編輯區(qū)里 shift+del—— 將選取圖件剪切放入剪貼板里 alt+backspace—— 恢復前一次的操作 ctrl+backspace—— 取消前一次的恢復 crtl+g—— 跳轉到指定的位置 crtl+f—— 尋找指定的文字 alt+f4—— 關閉 protel spacebar—— 繪制導線，直線或總線時，改變走線模式 v+d—— 縮放視圖，以顯示整張電路圖 v+f—— 縮放視圖，以顯示所有電路部件 home—— 以光標位置為中心，刷新屏幕 esc—— 終止當前正在進行的操作，返回待命狀態(tài) backspace—— 放置導線或多邊形時，刪除最末一個頂點 芯片 及軟件介紹 23 delete—— 放置導線或多邊形時，刪除最末一個頂點 ctrl+tab—— 在打開的各個設計文件文檔之間切換 alt+tab—— 在打開的各個應用程序之間切換 簡介 Multisim 是美國國家儀器（ NI）有 限公司推出的以 Windows 為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬 /數(shù)字電路板的設計工作。通過 Multisim 和虛擬儀器技術， PCB 設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原 型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。與 NI LabVIEW和 SignalExpress 軟件的集成，完善了具有強大技術的設計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。 ( 2 )Sheet size：設置電路圖頁面大小。下面將以74LS00 為例說明兩種方法。reg；TTL 工具欄 amp。該窗口與上圖一樣。器件在電路圖中顯示的圖形符號，用戶可以在上面的 Component Browser中的 Symbol 選項框中預覽到。在 Multisim 中連線的起點和終點不能懸空。 靈敏度： 話筒輸入： 5mV 低噪聲。要求 盡可能的放大 功率，所以放大部分采用 “超級功放王” D200W 模塊 。 放大器設計 27 圖 系統(tǒng)框圖 在開始進行實踐時，首先先確定系統(tǒng)電路的級數(shù)分配，在根據(jù)各級的功能及技術指標要求分配電壓增益，然后分別計算各級電路的參數(shù)。 前置放大 器 ： 35dB。符合上述條件的集成電路有： LF34 LF35LF35 LF35 0P1 OP3 NE553 M521 LM521 LM187 TDA151NE553 NE5534 等。 為提高前置放大器電路輸入電阻和共模抑制性能 ， 減 小 輸出噪聲 ， 提高帶負載能力， 采用集成運算放大器構成前置放大器電路時 ， 必須采用同相 比例 放大電路結構 ， 電路如圖 所示。 FC 1 21 0 181。 FC 2 3 2 2 0 181。 當輸入 信號時， 此時 第二個 NE5532 為放大器，信號將放大 56 倍后到低通濾波器 的輸入端。 C2 C2 C2 C24 主要用于電源旁路濾波，一般 C21， C23用電解電容，其值為 220μF， C22， C24 用普通的電容，一般取值為 22μF。 低通濾波器設計 設計思路 低通濾波器是一個通過低頻信號而衰減或抑制高頻信號的部件。 根據(jù)設計要求，選擇巴特沃斯 低通濾 波器。 有源 2 階低通濾波器電路如圖 所示， 電路中既引入了負反饋，又引入了正反饋。 所以 壓控電壓源二階濾波器電路的特點是：運算放大器為同相接法，濾波器的輸入阻抗很高，輸出的阻抗很低，濾波器相當于一個電壓源，其優(yōu)點是電路性能穩(wěn)定，增益容易調(diào)整。 巴特沃斯低通濾波器的幅頻特性為： uuocjw 1=w1+wAA（ ）（ ） ， n= 1, 2, 3. . . （ ） 放大器設計 32 20xx1 ( ) + ( )VPV AA ffjf Q f? ? （ ） Butterworth 的二階歸一化傳遞函數(shù)為： H（ s） =1/(s*s+*s+1)；它