【正文】 0 目錄 5 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 .....................................................................................48 6 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 1 緒論 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畹穆?lián)系越來越密切。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 。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。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。 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，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，乃至于思想認(rèn)識(shí)上都取得了長足的進(jìn)步。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)電路簡單。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、外圍電路簡單、易制作易調(diào)試。 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放大器和超低頻功率放大器。 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 。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。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。 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。 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。 ( 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)。 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。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。 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。 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。 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。 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。 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。V 電源 V 差分輸入電壓： VDIFF ………………… … 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。15 177。15V TA=25℃ ） 參數(shù)名稱 測(cè)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。 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。 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。 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。reg。單擊 OK 按鈕就可以選中 74LS00，出現(xiàn)如下備選窗口。 負(fù)載阻抗： 4Ω。 穩(wěn)壓電源直接采用相應(yīng)的直流電源。 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 。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。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。 15V 的直流 穩(wěn)壓電源。 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]。兩級(jí) RC 電路的移相到 180186。 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。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。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 。 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。 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)。 代入設(shè)計(jì)值得到的簡化電路圖 。 所以 壓控電壓源二階濾波器電路的特點(diǎn)是：運(yùn)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(dāng)于一個(gè)電壓源，其優(yōu)點(diǎn)是電路性能穩(wěn)定，增益容易調(diào)整。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇巴特沃斯 低通濾 波器。 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。 FC 2 3 2 2 0 181。 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(fù)載能力， 采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成前置放大器電路時(shí) ， 必須采用同相 比例 放大電路結(jié)構(gòu) ， 電路如圖 所示。 前置放大 器 ： 35dB。要求 盡可能的放大 功率，所以放大部分采用 “超級(jí)功放王” D200W 模塊 。在 Multisim 中連線的起點(diǎn)和終點(diǎn)不能懸空。該窗口與上圖一樣。下面將以74LS00 為例說明兩種方法。與 NI LabVIEW和 SignalExpress 軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。 三、快捷鍵一覽 enter—— 選取或啟動(dòng) esc—— 放棄或取消 芯片 及軟件介紹 22 f1—— 啟動(dòng)在線幫助窗口 tab—— 啟動(dòng)浮動(dòng)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(diǎn)取的元件（ 1 個(gè)） ctrl+del—— 刪除選取的元件（ 2 個(gè)或 2 個(gè)以上） x+a—— 取消所有被選取圖件的選取狀態(tài) x—— 將浮動(dòng)圖件左右翻轉(zhuǎn) y—— 將浮動(dòng)圖件上下 翻轉(zhuǎn) space—— 將浮動(dòng)圖件旋轉(zhuǎn) 90 度 crtl+ins—— 將選取圖件復(fù)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(fù)前一次的操作 ctrl+backspace—— 取消前一次的恢復(fù) crtl+g—— 跳轉(zhuǎn)到指定的位置 crtl+f—— 尋找指定的文字 alt+f4—— 關(guān)閉 protel spacebar—— 繪制導(dǎo)線，直線或總線時(shí)，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(biāo)位置為中心，刷新屏幕 esc—— 終止當(dāng)前正在進(jìn)行的操作，返回待命狀態(tài) backspace—— 放置導(dǎo)線或多邊形時(shí)，刪除最末一個(gè)頂點(diǎn) 芯片 及軟件介紹 23 delete—— 放置導(dǎo)線或多邊形時(shí)，刪除最末一個(gè)頂點(diǎn) ctrl+tab—— 在打開的各個(gè)設(shè)計(jì)文件文檔之間切換 alt+tab—— 在打開的各個(gè)應(yīng)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(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。所有 Protel99 設(shè)計(jì)文件都被存儲(chǔ)在唯一的綜合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中，并顯示在唯一的 綜合設(shè)計(jì)編輯窗口。10 177。12 V RL≥600Ω,Vs=177。13 177。 NE5532 極限參數(shù)： 芯片 及軟件介紹 17 電源電壓： Vs …………………… 177。為此可將電源斷開后，再重新接通，如能恢復(fù)正常，則屬于這種情況。 741 型運(yùn)算放大器的典型性能參數(shù)如表 。 （ 5）安裝電路并進(jìn)行調(diào)試，使電路的性能滿足指標(biāo)要求。 二、 簡單一階低通有源濾波器 一階低通濾波器的電路，特點(diǎn)是電路簡單，阻帶衰減太慢，選擇性較差。為了尋找最佳的近似理想特性，本文主要著眼于幅頻響應(yīng)，而不考慮相頻響應(yīng)。