【正文】 的化歸一化傳遞函數(shù)可以表示成兩個(gè)多項(xiàng)式的比 : 222( s ) = ( s )++uo cuc cAwAAws s wQ （ ） 其中 Auo 為通帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)， c? 為截止角頻率， Q 為品質(zhì)因子。 代入設(shè)計(jì)值得到的簡化電路圖 。且失真度可以做到很小，使音質(zhì)很純凈。 此外 大部分 集成電路內(nèi)部設(shè)有過載過熱及感性負(fù)載反向電勢(shì)安全工作保護(hù)。但其中只要有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者搭配不當(dāng)，則性能很可能低于一般集成功放，為了不至于因過載、過流、過熱等損壞還得加復(fù)雜的保護(hù)電路。 本設(shè)計(jì)采用“超級(jí)功放王” D200W模塊作為功率放大 器 的主要組成部分。它以簡潔結(jié)構(gòu)、集過壓、過熱、過流（負(fù)載短路） 、防揚(yáng)聲器沖擊、防級(jí)性反接等多種保護(hù)功能于一體。它不僅具有乙 類 功率放大器較高功率，又有著甲類功率放大器的優(yōu)良音質(zhì)，且 徹底消除了甲乙類放大器的開關(guān)失真 。集成功 放具有工作可靠，外圍電路簡單，保護(hù)功能較完善，易制作調(diào)試等優(yōu)點(diǎn) 。由分立元件組成的功放，如果電路選擇得好，參數(shù)恰當(dāng)，元件性能優(yōu)越，且制作和調(diào)試得好，則性能很可能高過較好的集成功放。 方案二： 采用專用的功放集成芯片。 方案 一 ： 功率 放大輸出級(jí)采用分立元件構(gòu)成的 OCL 電路，驅(qū)動(dòng)級(jí)采用集成芯片，整個(gè)功放級(jí)采用大環(huán)電壓負(fù)反饋。 K 值不能太大，否則會(huì)使電阻的取值較大，從而使引入的誤差增加，通常選擇 1 K 10. 本次設(shè)計(jì)取 K=1，由公式（ ）及表 中 Av=1 ， fc=100Hz得 C=1uF，C1=。兩級(jí) RC 電路的移相到 180186?？梢姡挥姓答佉氲卯?dāng)，就既可能在 0f=f 時(shí) 使電壓放大倍數(shù)增加，又不會(huì)因正反饋過強(qiáng)而產(chǎn)生自激震蕩 。 由于一階低通濾波器過渡帶較寬，幅頻特性的最大衰減斜率僅為 20dB/十倍頻 [6]。有源濾波器是指由放大電路及 RC 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的濾波器電路，它實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。 15V 的直流 穩(wěn)壓電源。 三、 各元件的參數(shù)選擇和計(jì)算 電路中電容 C11 是用作噪聲去耦合的，可以用小體積大容量的鉭電容或普通電解電容，一般選為 10μF， R11 可選用較大的電阻，取 1MΩ，電阻R12 取 10K， 第二個(gè) NE5532 構(gòu)成的是放大倍數(shù) 為 56的電壓放大電路，同相交流放大電路的平衡電阻可盡量選得大一些，一般為 10K 以上，這樣有 放大器設(shè)計(jì) 30 利于提高放大電路的輸入電阻，由于輸入電阻為 47K，故選 RP2 的阻值為47K， R21 取 1K，耦合電容 C12 為 10μF。說得通俗一點(diǎn)，就是做阻抗變換，使前后級(jí)之間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。 FC 2 2 2 2 181。又因?yàn)榍爸梅糯蠹?jí)的增益為 35dB，即 56 倍 ，前置放大級(jí)電路采用二級(jí)，第一級(jí)與第二級(jí)采用電容耦合方式，總的電壓放大倍數(shù)為 Auf=56，設(shè)計(jì)中選用 Auf1=1， Auf2=56。 一、 電路形式的選擇 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用 NE5532， 因?yàn)?同眾多的運(yùn)放相比 , NE5532 具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、寬頻帶等優(yōu)良性能 , 被稱為“ 運(yùn)放之皇” 。 前置放大電路可以采用集成運(yùn) 算放大器構(gòu)成的前置放大器 ， 也可以采用專用前置放大器 IC構(gòu)成的前置放大器電路 。令低通濾波器的 放大倍數(shù) 為 1， 則各級(jí)的增益如下： 功 率 放 大 器 ： 40 dB（模塊規(guī)定） 。 穩(wěn)壓電源直接采用相應(yīng)的直流電源。 由于要求低噪聲，所以設(shè)計(jì)前置放大器時(shí)不僅要從電路 設(shè)計(jì) 來減少噪聲，而且還要從電阻、電容、集成運(yùn)算放大器等器件 的選取來 減小 噪聲的影響。 負(fù)載阻抗： 4Ω。 四 、將元器件連接成電路 在將電路需要的元器件放置在電路編輯窗口后，用鼠標(biāo)就可以方便地將器件連接起來。單擊 OK 按鈕就可以選中 74LS00，出現(xiàn)如下備選窗口。其中包含的字段有 Database name（元器件數(shù)據(jù)庫），Component Family（元器件類型列表）， Component Name List（元器件名細(xì)表）， Manufacture Names（生產(chǎn)廠家）， Model LevelID（模型層次）等內(nèi)容。reg。 其余的標(biāo)簽選項(xiàng)在此不再詳述。 通過該窗口的 6 個(gè)標(biāo)簽選項(xiàng)，用戶可以就編輯界 面顏色、電路尺寸、縮放比例、自動(dòng)存儲(chǔ)時(shí)間等內(nèi)容作相應(yīng)的設(shè)置。憑借 NI Multisim，您可以立即創(chuàng) 建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE 模擬器模仿電 芯片 及軟件介紹 24 路行為。 工程師們可以使用 Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。 二、軟件特色 Protel99 SE 共分 5 個(gè)模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、 PCB 設(shè)計(jì)（包含信號(hào)完整性分析）、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿真、 PLD 設(shè)計(jì)。 Protel 公司引進(jìn)了德國INCASES 公司的先進(jìn)技術(shù)，在 Protel99 中集成了信號(hào)完整性工具，精確的模型和板分析，幫助你在設(shè)計(jì)周期里利用信號(hào)完整性分析可獲得一次性成功和消除盲目性。 一、 Protel 99 內(nèi)容簡介 Protel 99 采用全新的管理方式，即數(shù)據(jù)庫的管理方式。15V TA=25℃ ） 參數(shù)名稱 測試條件 NE/SE5532/5532A 單位 最小值 典型值 最大值 輸出阻抗 ROUT AV=30dB，閉環(huán) f=10KHz， RL=600Ω Ω 過調(diào) 電壓跟隨器 VIN=100mVPP CL=100pF， RL=600Ω 10 ％ 增益 f=10KHz V/mV 增益帶寬 CL=100pF， RL=600Ω 10 MHz 轉(zhuǎn)換速率 9 V/μS 電源帶寬 VOUT=177。12 177。15 177。13 V 過溫 177。13 V 共模抑制比CMRR 80 100 70 100 dB 電源抑制比PSRR 10 10 100 μV/V 大信號(hào)電壓增益 AVOL RL≥2KΩ,Vo=177。15V TA=25℃ ） 參數(shù)名稱 測試條件 SE5532/5532A NE5532/5532A 單位 最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值 失調(diào)電壓 VOS (△ VOS/△ T) 過溫 2 4 mV 3 5 mV 5 5 μV/℃ 失調(diào)電流 IB (△ IOS/△ T) 過溫 100 10 150 nA 200 200 nA 200 200 PA/℃ 輸入電流 IB (△ IB/△ T) 過溫 200 400 200 800 nA 700 1000 nA 芯片 及軟件介紹 18 5 5 mA/℃ 電源電流 ICC 過溫 8 16 mA 13 mA 共模輸入范圍VCM 177。V 電源 V 差分輸入電壓： VDIFF ………………… … 177。3 ～ 177。 芯片 及軟件介紹 16 （ 5） 組件內(nèi)部損壞，應(yīng)更換好的集成塊。 （ 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。 10V 50k 200k 輸出電阻 75 Ω 輸出短路電流 25 mA 電源電流 mA 功耗 50 85 mW 轉(zhuǎn)換速率 RL≥ 2kΩ 共模抑制比 Rs≤ 10kΩ， UCM=177。此外，它還具有如下特點(diǎn)： （ 1）無頻率補(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。 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。 （ 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。 三、 簡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。 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。 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。 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 供電電壓 Spec5V， TJ=25? C n?1KHz ni 1KHz 最低（ V） 最高（ V） 增益帶寬積（ GBWF） 補(bǔ)償電壓（ Vos）（最高） nV/ zH p/ Hz LMV751 5MHz 1mV 1nV LMV721/2 10 MHz 3 mV 3 nV LMV771 MHz mV mV 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 12 值應(yīng)為零。而低通濾波器又可以分為無源低通濾波器和有源低通濾波器。 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。 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，并無一定的模式。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 ) 用固態(tài)晶體管為功率器件的開關(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 ， 固態(tài)放大器有了長足的發(fā)展 ， 兆瓦級(jí)的放大器和加熱設(shè)備都有產(chǎn)品出現(xiàn)。 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 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) ， 被世界各國使用至今。 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。 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 [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)電子設(shè)備互連來說 ， 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說 ， 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此限制 ， 可以接任何阻抗的音箱。瞬態(tài)響應(yīng)好的器材應(yīng)當(dāng)是信號(hào)一來就立即響應(yīng) ， 信號(hào)一停就嘎然而止 ， 決不拖泥帶水。 對(duì)器材來說 ， 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 。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。 總體設(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 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 5 2 基礎(chǔ)知識(shí) 介紹 放大器常見名詞 一 、 靈敏度 對(duì)放大器來說 ， 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)音箱來說 ， 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 。 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 。從電路的簡單性和易調(diào)性 考慮 ，集成電路更好些。 緒論 4 本課題的研究內(nèi)容 及總體設(shè)計(jì)方案 本 課題 主要研究低噪聲前置