低頻功率放大器的研究與設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-08-22 00:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)應(yīng)的頻率，即最低頻率fL≤100Hz，最高頻率fH≥10kHz。功率放大器在額定輸出功率P0下和BW內(nèi)，非線性失真系數(shù)≤3% 。這項(xiàng)指標(biāo)指出,經(jīng)過(guò)功率放大器放大后的正弦波的非線性失真所容許的范圍，只要信號(hào)是經(jīng)過(guò)線性放大，一般都能夠滿足非線性失真≤3%的要求。否則，要對(duì)信號(hào)的非線性失真進(jìn)行改善。在P0下的效率η≥55%。這項(xiàng)指標(biāo)說(shuō)明功率放大器輸出功率的轉(zhuǎn)換效率，通常用輸出功率與電源消耗的總功率之比值來(lái)表示，即η= P0/PDC。η≥55%，說(shuō)明功率放大器的功率輸出級(jí)只能工作在甲乙類或者乙類，不能工作在甲類，因?yàn)榧最惞β史糯蟮男首罡咭膊荒艹^(guò)50%。當(dāng)前置放大級(jí)的輸入端交流短接到地時(shí)，RL=8Ω上的交流聲功率≤10mW。這項(xiàng)指標(biāo)是指在沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，放大器輸出的噪聲功率，即要求前置放大級(jí)的輸入端引入的噪聲越小越好，同時(shí)放大器本身的內(nèi)部噪聲也很小。 第三章: 電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路：逐步分析已知條件和未知因素之間的關(guān)系。如本課題中，輸入信號(hào)的大小和輸出信號(hào)的功率是已知的，但它們之間傳輸通道信號(hào)的大小則是未知的，需要逐一求出?？砂凑諒那爸梅糯蠹?jí)到功率放大級(jí)的順序逐一設(shè)計(jì)計(jì)算，也可以從功率放大級(jí)到前置放大級(jí)的順序設(shè)計(jì)計(jì)算。下面以后者為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。 前置放大級(jí)電路設(shè)計(jì)前置放大級(jí)電路的主要功能是將5mV~700mV的輸入信號(hào)不失真地 。因此，需要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是本級(jí)280倍的電壓放大倍數(shù)和帶寬BW≥100Hz~10kHz的矛盾；二是對(duì)5mV~700mV范圍內(nèi)的信號(hào)，以滿足額定輸出功率P0≥10W的要求。對(duì)于前者，可以采用二級(jí)放大器，因?yàn)榉糯笃鞯脑鲆鎺挿e是一個(gè)常數(shù)，每級(jí)的增益減小，帶寬就可以提高。對(duì)于后者，可以設(shè)計(jì)一個(gè)音量控制電路或者自動(dòng)增益控制電路。根據(jù)以上思路。其中，NE5532是一個(gè)雙運(yùn)放集成運(yùn)算放大器，可以用來(lái)構(gòu)成AA2二級(jí)放大器。其主要性能參數(shù)如下： 前置放大級(jí)電路增益帶寬積10MHz轉(zhuǎn)換速率9V/μs，共模抑制比100dB，輸入電阻300KΩ。設(shè)前置放大器A1的增益為 AV1 = R2/R1 = 150kΩ/10kΩ = 15對(duì)于幅度為5mV~700mV的輸入信號(hào)， A1的輸出幅度為75mV~。選電源電壓+VCC = +12V ，－VEE=－2V。第二級(jí)放大器A2的輸入信號(hào)的大小由音量控制電位器RP1進(jìn)行控制。設(shè)A2的增益為 AV2 = R5/R4 = 200kΩ/10kΩ = 20對(duì)于75mV的輸入信號(hào)，不經(jīng)過(guò)電位器RP1，直接由A2 ；對(duì)于大于75mV的信號(hào)，則調(diào)節(jié)音量控制電位器RP1 先進(jìn)行衰減后再放大，使得經(jīng)A2 ，以滿足功率放大級(jí)輸出功率PO≥10W的要求 。 功率放大級(jí)電路設(shè)計(jì)當(dāng)功率放大器以P0≥10W的滿功率不失真輸出時(shí)，輸出電壓的幅度為 VOP= =V= (311)為留有充分余地，取VOP=14V。由此可以計(jì)算功率放大器的總電壓增益為Av，即 Av = VOP/VIP = 14V/5mv = 2800 (312)用分貝表示，Av=20lg（VOP/VIP）= 。 如何將這2800倍的總電壓增益比較合理地分配給前置放大級(jí)和功率放大級(jí)，這是設(shè)計(jì)中很關(guān)鍵的一步，這與所選用的器件、電路類型以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)都有關(guān)系。通常，功率放大器的電壓增益不能太大，因?yàn)檫@一級(jí)的信號(hào)比其他級(jí)的信號(hào)要大很多。增益太大容易產(chǎn)生自激，一般取十幾倍?？梢詴喝?0倍進(jìn)行計(jì)算，以后再通過(guò)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行調(diào)整。這樣，前置放大器的電壓增益就為280倍。前置放大級(jí)增益=280倍功率放大級(jí)增益=10倍VOP=14VVip=5mV 功率放大器各級(jí)的電壓增益分配功率放大級(jí)電路可直接選用集成功率放大器，如STK4191,其最大輸出功率為250W，頻率響應(yīng)20Hz~50kHz，完全滿足本課題的要求；也可以選用分離元件來(lái)組成。二者各有其特點(diǎn)：集成功率放大器的調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，但進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)，如果要對(duì)整機(jī)的性能進(jìn)行改善，靠集成功率放大器的調(diào)節(jié)往往達(dá)不到目的；而由分離元件組成的功率放大器，雖然電路的調(diào)節(jié)比較繁瑣，但可以通過(guò)功率放大級(jí)的調(diào)節(jié)改善整體的性能。選用由分離元件晶體管組成的功率放大電路，其中，晶體管TT2組成差分放大器，如果電路的參數(shù)完全對(duì)稱，則電路具有很高的共模抑制比，可以克服由溫度變化引起的靜態(tài)工作點(diǎn)的漂移。晶體管T3組成電壓放大器，為末級(jí)功率放大器提
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