【正文】 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)載后對器材本身的工作狀態(tài)產(chǎn)生明顯的影響。 基礎(chǔ)知識介紹 7 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。 此頻段放大器具有廣泛的用途 , 主要應(yīng)用有 ： ( 1 ) 軍事通信 ， 用于國家軍事指揮系統(tǒng) ， 將指揮命令調(diào)制到載波信號上 ，用功率放大器放大到所需要的等級 ， 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 ) 低頻時碼授時發(fā)送 ， 用于國家標(biāo)準(zhǔn)時間的發(fā)布 ， 將標(biāo)準(zhǔn)原子鐘產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時間信息 ， 如 ： 年、月、日、時、分、秒、毫秒、微秒等經(jīng)編碼、 基礎(chǔ)知識介紹 8 調(diào)制到載波信號上 ， 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 ， 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 ， 對海洋進(jìn)行探 測 ， 如深海探礦等 。 低頻 、 超低頻放大器的實(shí)現(xiàn)途徑 超大功率等級的低頻、超低頻放大器 ， 由末級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關(guān)放大器 ； ( 3 ) 用充氫閘流管為功率放大器件的開關(guān)放大器 ； ( 4 ) 用固態(tài)晶體管為功率放大器件的開關(guān)放大器。我國也引進(jìn)了這種技術(shù) ， 研制出兆瓦級設(shè)備 ， 現(xiàn)已投入使用。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 ， 可降低板級電壓 ； 采用每臂 2 只管子并聯(lián)使用 ， 可保障陽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。 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。這種噪聲具有寬帶的特性。下面是兩個具體例子。 低通濾波器是容許低于截止頻率的信號通過，但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置。 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。一般來說，濾波器的幅頻特性越好，其相頻特性越差，反之亦然。 一、 濾波器的性能參數(shù) 通帶 截止頻率 fp、 通帶增益 Avp。當(dāng) f = 0Hz 時，電容可視為開路 ， 一階低通濾波器的傳遞函數(shù) 與 一 階RC 低通環(huán)節(jié)的增益頻率表達(dá)式差不多，只是缺少通帶增益 Avp 這一項。 （ 2）選擇具體的電路形式。 芯片 及軟件介紹 14 3 芯片及軟件介紹 UA741 集成運(yùn)放簡介 圖 UA741管腳圖 UA741管腳圖為圖 。高增益和寬范圍的工作電壓特點(diǎn)在積分器、加法器和一般反饋應(yīng)用中能使電路具有優(yōu)良性能。 芯片 及軟件介紹 15 表 T=25oC， U+= +15V， U+= 15V 參數(shù)名稱 測試條件 最小 典型 最大 單位 輸入失調(diào)電壓 Rs≤ 10kΩ mV 輸入失調(diào)電流 20 200 nA 輸入偏置電流 80 500 nA 輸入電阻 MΩ 輸入電容 pF 大信號電壓增益 RL≥ 2 kΩ， UO≥177。 如果一個運(yùn)放如不能調(diào)零，大致有如下原因： （ 1） 組件正常，接線有錯誤。 （ 4） 組件正常，但電路有自激現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行消振。 （ 1）小信號帶寬： 10MHz； （ 2）輸出驅(qū)動能力： 600?， 10V； （ 3）輸入噪聲電壓： 5nV/√HZ（典型值） ； （ 4） DC 電壓增益： 50000； （ 5） AC 電壓增益： 10KHz 時 2200； （ 6）電源帶寬： 140KHz； （ 7）轉(zhuǎn)換速率： 9V/μS； （ 8）大電源電壓范圍： 177。22V 輸入電壓： VIN …………………… 177。 表 直流電氣參數(shù)（若無特別說明， Vs=177。12 177。12 177。18V 177。14 V RL≥2KΩ,過溫 177。13 V 輸入阻抗 RIN 30 300 30 300 KΩ 輸出電流 ISC 10 38 60 10 38 60 mA 芯片 及軟件介紹 19 表 交流電氣參數(shù)（若無特別說明， Vs=177。18V Protel 99 簡介 PROTEL 是 Altium 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件 ，在電子行業(yè)的CAD 軟件中，它當(dāng)之無愧地排 在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用 芯片 及軟件介紹 20 PROTEL。 Protel 99 軟件沿襲了 Protel 以前版本方便易學(xué)的特點(diǎn)，內(nèi)部界面與Protel 98 大體相同，新增加了一些功能模塊。現(xiàn)在可以很快地看到特性的功能，然后用到設(shè)計中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用 自然語言幫助顧問。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 一、 multisim 10 概述 通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境 , 輕松設(shè)計電路 通過交互式 SPICE 仿真 , 迅速了解電路行為 借助高級電路分析 , 理解基本設(shè)計特征 通過一個工具鏈 , 無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試 通過改進(jìn)、整合設(shè)計流程 , 減少建模錯誤并縮短上市時間 二、直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真： NI Multisim 軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗(yàn)證。 三、設(shè)置 Multisim 的通用環(huán)境變量 為了適應(yīng)不同的需求和用戶習(xí)慣，用戶可以用菜單 Option/Preferences打開 Preferences 對話窗口。 ( 3 )Zoom level：設(shè)置縮放比例。 ( 1 )從工具欄取用： Design工具欄 amp。reg； 74LS 按鈕 從 TTL 工具欄中選擇 74LS 按鈕打開這類器件的 Component Browser窗口，如下圖所示。 ( 2 ) 選中相應(yīng)的元器件 在 Component Family Name 中選擇 74LS 系列，在 Component Name List 中選擇 74LS00。當(dāng)器件放置到電路編輯窗口中后，用戶就可以進(jìn)行移動、復(fù)制、粘貼等編輯工作了，在此不再詳述。 放大器設(shè)計 26 4 放大器設(shè)計 系統(tǒng) 設(shè)計 基本要求 設(shè)計要 求： 輸出功率： 300W 以上 。 系統(tǒng)設(shè)計總體方案 及框圖 本文 以音響設(shè)計為例， 通過對音響中前置放大器和功率放大器的設(shè)計來實(shí)現(xiàn) 本課題的設(shè)計要求。 系統(tǒng)分 為 左右兩聲道，且相互對稱。 確定各級的增益 分配 ： 因?yàn)?本設(shè)計的 輸出功率為 400W， 則只考慮一個聲道可得 負(fù)載上的電壓為 ： 0U 2 V?? 又話筒輸入為 5mV，則整個電路的增益為 20lg（ ） =75dB。 則可知各級的增益分配如下所示： 圖 系統(tǒng)增益分配圖 前置放大器 負(fù)載 功率放大器 低通濾波器 穩(wěn) 壓 電 源 前置放大器 低通濾波器 功率放大器 5mv 280mv 280mv 28V 35dB 0dB 40dB AV3 100 倍 AV2 1 倍 AV1 56 倍 AV=5600（ 75dB） 放大器設(shè)計 28 低噪聲前置放大器設(shè)計 由于信號 源 輸入的信號幅度較小 ， 不足以推動以后的功放電路 ， 因此要用電壓放大電路對信號輸入的音頻信號電壓進(jìn)行放大 。 主要考慮的技術(shù)指標(biāo)是帶寬、電壓增益 、噪聲和 轉(zhuǎn)換速率等。 對于信號源，其負(fù)載約為 47KΩ，所以選用電壓串聯(lián)負(fù)反饋方式的同相比例放大器，它可以使輸入電阻增大，輸出電 阻減小，且輸入輸出電壓同相。 FC 2 4 2 2 181。 FR p247kΩK e y = A50%G N DG N DV C C15VV C C15VV E E 1 5 VV E E 1 5 VU 2 BN E 5 5 3 2 A I56487U 1 BN E 5 5 3 2 A I56487V o u tG N DG N DV i n 圖 前置放大器電路圖 其中第一級實(shí)際上是一個電壓跟隨器， 具有輸入電阻大，輸出電阻小的特點(diǎn)，可以做多級放大器的中間級，即緩沖級。 二、 集成運(yùn)放的選擇 因?yàn)?Auf2=56，根據(jù)通頻帶 0Hz~100Hz，其上線頻率為 100Hz，則集成運(yùn)放的放大倍數(shù)帶寬積應(yīng)滿足下列關(guān)系： GB≥ Auf2*fh = 56*100Hz = 從運(yùn)放的資料手冊中可查出 NE5532 的單位放大倍數(shù)帶寬GB=10MHz，滿足要求。NE5532 的電源為177。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。巴特沃斯濾波器的幅頻響應(yīng)在通帶中具有最平幅度特性，但是通帶到阻帶衰減較慢。 當(dāng)信號頻率趨于零時，由于 C 的電抗趨于無窮大，因而正反饋很弱；當(dāng)信號頻率趨于無窮大時，由 于 C1 的電抗趨于零，因而 Up 趨于 放大器設(shè)計 31 零。 圖 有源低通濾波器電路圖 在集成運(yùn)放輸出到集成運(yùn)放同相輸入之間引入一個負(fù)反饋，在不同的頻段，反饋的極性不相同，當(dāng)信號頻率 f＞＞ fc 時（ fc 為截止頻率），電路的每級 RC 電路的相移趨于 90186。從（ 3）式中可知，當(dāng) ? =0 時，（ 3）式有最大值 1； c=??時，（ 3）式等于，即 Au衰減了 3dB； 1 2 1 21=2ccwfR R C C ?? （ ） Av=1+R4/R3； （ ） 設(shè)計方案 表 取 Av=1，根據(jù)公式（ ），選擇 R3≈∞， R4≈ 0； 為了得到 相對應(yīng)的電阻值，需要算出 K 值，用 K 值乘以相應(yīng)的 R′得到 R；而 電路元器件值 Av 1 2 4 6 8 R1′ R2′ R3′ 開路 R4′ 0 C1 C 2C 2C 2C 注：電阻為參數(shù) k=1 時的值，單位為 kΩ 放大器設(shè)計 33 K=100/(fc*C) （ ） 注釋： C 以 uf 作為單位， fc 以 Hz為單位。 圖 簡化電路圖 放大器設(shè)計 34 功率放大器設(shè)計 功率放大電路可由 分立元件組成也可以由集成 功放組成。但外圍元器件較多，調(diào)試要困難一些。 根據(jù)題目設(shè)計要求，可供選擇的功率放大器可由分立元件組成，也可由集成電路完成?，F(xiàn)在市場上有許多性能優(yōu)異的集成功放芯片，如 TDA2040A、 LM187 TDA1514等。 “ 超級功放王 ” 模塊電路實(shí)際上是準(zhǔn)乙類同步動態(tài)偏置 功放電路 。在靜態(tài)