【導讀】紹其基本原理、內(nèi)容、技術(shù)線路等。本系統(tǒng)是基于NE5532，示模塊五部分組成。其主要功能是將10Hz----50KHz的低頻小信號放。流電源的供給功率和整機效率實時地顯示出來。本設(shè)計具有低功耗，性價比高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。

　　

【正文】 W 所以效率的計算為 I N +1I N 2V+5OUT4V3U ? AL M 1 87 5R22 2KR11MR51R31KR42 0KC?0 .0 1 uFC12 .2 u FC40 .1 u FC30 .1 u F+C74 7u F+C64 7u F+ C22 2u F 1 5 V+ 15 VC?0 .0 1 uFC50 .2 2 uFC?1 uFC?1 uF4 8S P E A K E RP or t實用低頻功率放大器設(shè)計 26 η = ( P0/PV) * 100% = % 輸出最大不失真電壓 UOM = V,故 = X 2 = 功放增益取 AF = 10,則輸入信號 FPPOPPI AUU ?? ? .. = 綜合以上分析：采用分立 元件構(gòu)成 OCL 低頻功率放大電路時，電路工作穩(wěn)定性不是很好，非線性失真和波形失真控制不是很理想；采用集成運算放大器結(jié)合 MOSFET 構(gòu)成低頻功率放大器電路時，對元器件的性能要求高，電路選擇要好，制作的機械誤差要??；所以從元器件的實際值和標識值有誤差，從電路板設(shè)計、制作的機械誤差，性價比等方面比較，本設(shè)計采用集成芯片 LM1875 制作功率放大器電路。 波形變換電路的設(shè)計 簡要說明：由頻譜特性可知，脈沖前后沿越陡峭， TR 和 TF 越 小，則其頻譜所占的帶寬越寬。如果要一個網(wǎng)絡(luò)不失真的傳輸這個脈沖，它就必須有足 夠的帶寬。同時，脈沖波形的頂部斜降 δ 和波形的低頻特性有關(guān)，可以用下式表示： MpL Vtf ??? ?? 2 tP :脈沖寬度，通常用 VM 處的脈沖時間表示 fL ：系統(tǒng)的低頻下限頻率 一般的集成運放的 fL 可以做到直流，所以采用集成運放構(gòu)成波形變換電路， 脈沖波形的頂部斜降會很小。 (1)方案一： 利用運放的正反饋作用 ,使轉(zhuǎn)換部分的波形上升沿和下降沿都變得很陡 ,利用穩(wěn)壓管將電壓穩(wěn)定在 6. 2 V 左右 ,然后 利用電阻分壓得到要求的正負對稱的峰 峰值為 200 mV 的方波信號 .運放仍然選用 NE5532， 如圖 。 實用低頻功率放大器設(shè)計 27 圖 (2)方案二 ： 波形變換電路可以采用施密特觸發(fā)器電路，即電壓比較器結(jié)構(gòu)，如圖 示。 圖 圖 中集成運算放大器可采用轉(zhuǎn)換速率 SR ＞ 10V/us,增益帶寬積 GBW ＞ 10MHz 的運放芯片，如 LF35 OP1 NE5534 等。電路接成遲滯電壓比較器結(jié)構(gòu)，為保證輸出方波幅度穩(wěn)定輸出使用 2 只穩(wěn)O F F S E T 11I N 2I N +3V4O F F S E T 25OUT6V+7NC8U?L F 3 5 7C15 6p FC21 00 p FR51 0KR21 0KR41 .5 KR37 5KR11 0KRw1 0KD2D I O D E S C H O T T K YD1D I O D E S C H O T T K Y 1 5 V+ 15 V+ C?4 7u F+C?4 7u FC?1 uFC?0 .1 u FC?0 .0 1 uFC?1 uFC?0 .1 u FC?0 .0 1 uFR?2 5KP or tP or t實用低頻功率放大器設(shè)計 28壓二極管 D D2，穩(wěn)定電壓值 VZ = 177。 3V。 R4 為穩(wěn)壓二極管的限流電阻，把流過 D D2 的電流限定在 6mA 左右。 C C2 為脈沖加速電容，它可以進一步減少方波脈沖的上升時間和下降時間。 假設(shè)遲滯比較器的遲滯寬度 △ V = ，則 R3 可用下式來確定 R3 = ( 2VZ/△ V 1)R2 ∴ R3 = 取 R3 = 75K。 本設(shè)計采用 LF357 集成運放，則輸出方波的上升時間和下降時間可做到小于 。調(diào)節(jié) Rw，輸出幅值可以調(diào)節(jié)到 200mV ,滿足設(shè)計 的指標要求。 濾波電路的設(shè)計 本系統(tǒng)要求設(shè)計一個 f0 = 50Hz,BW = 40Hz ～ 60Hz 的 BEF （凹型濾波器）。 BEF 用于消減噪聲等單一頻率。在正反饋中，既有采用無源 BEF 方式，也有采用回轉(zhuǎn)器方式的。 (1)方案一：正反饋方式（雙 T） C = C3 = R = 1/(2piCf0) ≈ 150K R3 = 圖 雙 T網(wǎng)絡(luò) 如果將雙 T網(wǎng)絡(luò)連接成如圖 所示，則電路的 Q值很低。要想得到較大的 Q 值，可將雙 T網(wǎng)絡(luò)和電壓跟隨器按自舉擴展 （正反饋）方式連接在一起，如圖 所示。 + L M 3 0 2R38 0 KR11 6 0 KR21 6 0 KC10 .0 2 u FC20 .0 2 u FC30 .0 4 u FP o r tP o r tR 1 = R 2 = RC 1 = C 2 = CC 3 = 2 CR 3 = R / 2f 0 = 1 / ( 2 p i C R )實用低頻功率放大器設(shè)計 29 圖 自舉連接 Q 值需要改變時（可改變 Q 凹型濾波器），可采用圖 所示電路。圖中 VR 為運算放大器的負載，因而不能取得 太小，一般為 10K左右。 圖 Q BEF (2)方案二：由回轉(zhuǎn)器構(gòu)成的 BEF 這是一種利用由回轉(zhuǎn)器和電容所產(chǎn)生的串聯(lián)諧振電路。 回 轉(zhuǎn) 器 條 件： R0 1/(wC0)。電 感 Le=R0RsC0。 Q=wLe/Rs=wR0C0。 R1 = R2 = R R3 = R/2 Rs = R0, R1/R2 = R3/(2Rs) Cm * Cm = C0 * Cp f0 = 1/(2π * Cm * Rm) Rm * Rm = R0 * Rs +L M 3 0 2R38 0 KR11 6 0 KR21 6 0 KC10 .0 2 u FC20 .0 2 u FC30 .0 4 u FP o r tP o r tR 1 = R 2 = RC 1 = C 2 = CC 3 = 2 CR 3 = R / 2f 0 = 1 / ( 2 p i C R )+L M 3 02+L M 3 02C10 .0 2 uFC30 .0 4 uFC20 .0 2 uFR21 60 KR11 60 KR38 0KR4R E S 2R5R E S 2P or tP or tR 1 = R 2 = R C 1 = C 2= C C 3 = 2 C R 3 = R / 2 f 0 = 1 / ( 2 pi R C ) V R = R 4 + R 5 m = R 5 / V R 越接近 1 ， Q 值越大實用低頻功率放大器設(shè)計 30這里假定 C0 = 1uF R1 = R2 = 200K,R3 = 100K,R0 = RS = 50K,f0 = 50Hz 如果 Cp = 4050pF ,則 Q = wR0C0 Q * Q = (C0/Cp) * (R0/Rs) ∴ Q ≈ 實際電路及頻率特性分別如圖 和圖 所示。 圖 回轉(zhuǎn)器構(gòu)成的 BEF 圖 BEF的頻率特性 (3)方案三：由運算放大器構(gòu)成的 LPF 和由運算放大器構(gòu)成的 HPF 疊B A L / C O M P1I N 2I N +3V4B A L5OUT6V+7C O M P8R P ?L M 3 07B A L A N C E1NC2IN3V4B O O S T E R5OUT6V+7B A L A N C E8R P ?L M 3 10回轉(zhuǎn)器的條件： R 0 1 / ( w C 0 )電感 L e = R 0 R s C 0Q = w L e / R s = w R 0 C 0計算：R 1 = R 2 = RR 3 = R / 2R s = R 0 ,R 1 / R 2 = R 3 / 2 R sC m * C m = C 0 *C pf 0 = 1 / ( 2 * 3. 1 41 5 92 6 * C m * R m )R m * R m = R 0 *R sB W = f 0 / = w R 0 C 0Q * Q = ( C 0/ C p) *( R 0/ R s )B W = 1 0H zf 0 = 5 0H zQ = 5( C 0 / C p ) * ( R 0 / R s ) = 2 5R 0 = R s C 0 = 2 5C pR?2 00 KR?1 00 KR?2 00 KR?5 0KR?5 0KC?4 05 0 p FC?1 uF+C?4 7u F+C?4 7u F+C?1 00 u F+C?4 7u FC?1 uFC?0 .1 u FC?0 .0 1 uFC?1 uFC?0 .1 u FC?0 .0 1 uFC?1 uFC?0 .1 u FC?0 .0 1 uFC?1 uFC?0 .1 u FC?0 .0 1 uF 1 5 V+ 15 V+ 15 V 1 5 VP or tP or t實用低頻功率放大器設(shè)計 31加而組成一個 BEF。 綜合上面的分析，本設(shè)計要求 f0 = 50Hz,BW = 40Hz ～ 60Hz 的窄帶范圍。所以由 LPF 和 HPF 組合成 BEF 幾乎不可用，本設(shè)計選擇方案二，由回轉(zhuǎn)器構(gòu)成的 BEF。 數(shù)據(jù)采集中 AC 真有效值采集處理電路的設(shè)計 簡要說明： 在科學實際和生產(chǎn)實踐中，會遇到大量的非正弦波。傳統(tǒng)測量儀表采用的是平均值轉(zhuǎn)換法來對其進行測量，但這種方法存在著較大的理論誤差。為了實現(xiàn)對交流信號電壓有效值的精密測量，并使之不受被測波形的限制，可以采用真有效值轉(zhuǎn)換技術(shù)，即不 通過平均折算而是直接將交流信號的有效值按比例轉(zhuǎn)換為直流信號。為了適應(yīng)現(xiàn)代電子測量的需要，目前測量交流電壓真有效值（ RMS）的 技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。交流電壓的真有效值是通過電路對輸入交流電壓進行 “ 平方 → 求平均值 → 開平方 ” 的運算而得到的。 其 最大優(yōu)點是能夠精確測量各種電壓波形的有效值，而不必考慮被測波形的參數(shù)以及失真。 隨著集成電路的迅速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了各種真有效值 AC/DC 轉(zhuǎn)換器 ， 美國 AD公司的 AD736 是其中非常典型的一種。 AD736 是經(jīng)過激光修正的單片精密真有效值 AC/DC 轉(zhuǎn)換器。其主要特點是準確度高、靈敏性好（滿量程為 200mVRMS）、測量速率 快、頻率特性好（工作頻率范圍可達 0～ 460kHz）、輸入阻抗高、輸出阻抗低、電源范圍寬且功耗低最大的電源工作電流為 弦波電壓的綜合誤差不超過 177。3%。 AD736 采用雙列直插式 8 腳封裝，其管腳排列如圖 所示。各管腳的功能如下： 實用低頻功率放大器設(shè)計 32圖 4 圖 采用雙列直插式 8腳封裝 +Vs： 正電源端，電壓范圍為 ～ ； Vs： 負電源端，電壓范 圍為 ～ ； Cc： 低阻抗輸入端，用于外接低阻抗的輸入電壓（ ≤200mV ），通常被測電壓需經(jīng)耦合電容 Cc 與此端相連，通常 Cc 的取值范圍為 10～20μF. 當此端作為輸入端時，第 2 腳 VIN 應(yīng)接到 COM； VIN： 高阻抗輸入端，適合于接高阻抗輸入電壓，一般以分壓器作為輸入級，分壓器的總輸入電阻可選 10