【正文】 5V ~ 54V；保護電壓：177。60V；最大電流：；保護電流：6A；功率頻響失真度：輸出功率10W時20Hz~100kHz通頻帶正弦平均％；額定功率失真度(8Ω/100W，4Ω/200W)：平均％；最大峰值功率≥300W；靜態(tài)電流15mA；靜態(tài)輸出失調電壓10mV；電路增益：40dB；轉換速度：177。50V／us；溫度保護：85~110℃；額定正弦功率時輸入靈敏度≤350mV；信噪比：112dB；電壓頻響：5Hz~600kHz；功率頻響：5Hz~300kHz(在300kHz時為3W)。 總體電路原理圖由于直接耦合是前后級直接連接，比阻容耦合頻率響應要好，又因無需大電容量集成，提高了電流增益和放大器效率，被廣泛用于線性集成電路中，因此本設計采用直接耦合方式連接。按上述各部分所設計的電路，對各電路的元件進行統一編號后可得總體電路原理圖如附錄二所示。 測試結果5 測試結果 前置放大器測試結果在Multisim中進行仿真，電路連接如下圖所示： 仿真電路圖如圖所示，XSCXBPXMM1分別為示波器、頻譜儀、電壓表，分別用來觀察輸出波形、頻譜范圍和電壓大小。（一）XBP1仿真輸出圖形如下所示： XBP1測試結果圖5. 3 上限截止頻率圖 下限截止頻率綜上分析可知，前置放大電路為帶通電路，~。（二）XSC1仿真結果：圖 輸入輸出信號波形圖 ?？v坐標代表振幅，即信號的強弱，橫坐標代表相位，從圖中可以看出輸出信號是被放大的，不失真的，相位同步的。調節(jié)滑動變阻器Rp2有：當變阻器從0~47k變化時，輸出輸入波形的幅值及Scale的比值經計算可得輸出波形的放大倍數在4~57倍范圍內變化。所以調節(jié)滑動變阻器的阻值可以改變放大倍數。設計的放大倍數為56，在誤差允許的范圍內，可以得到，所以本設計滿足設計要求。（三）XMM1仿真結果： 輸出電壓值 為輸入信號為5mV時，放大倍數約為56倍時輸出電壓的值。理論值為280mV,。在誤差允許的范圍內，可認為相等。所以設計的前置放大器達到了設計要求。 低通濾波器測試結果通過Multisim10對電路進行仿真，其仿真電路圖如下：圖 低通濾波器仿真電路（一）XBP1的測試結果如下所示： XBP1仿真結果圖 上限截止頻率利用當，有，所以從仿真結果可以看出，在誤差范圍內，可認為3dB帶寬為100HZ，基本滿足設計的頻帶要求。（二）XSC1示波器輸出圖形如下：圖 輸入信號為120V時輸入輸出波形，輸入為正弦波，輸出為矩形波。這與理論的設想，輸入正弦波，輸出也是正弦波不相同。所以電路設計或參數選取中必有錯誤。經分析可知是因為電壓過大而使輸出波形失真，造成了輸出波形與理論設想不同。用示波器觀察輸出波形的同時，調節(jié)低頻信號源使輸出波形緩慢變化，直至放大器輸出信號在示波器上的波形剛要產生失真而又未產生失真時為止。經調試觀察可見，波形如下：圖 由示波器的測試結果可知，輸入輸出波形幅度幾乎相等，所以可近似認為低通濾波器沒有放大電壓。即A=1，滿足設計要求。，所以輸出波形不失真。，將 XMM1連接到輸出端，則可得測試結果如下： 輸出電壓由此可見與理論值280mV，在誤差允許的范圍內近似相等。所以，設計滿足要求。 噪聲測試結果本設計要用AV4446型數字示波器測試噪聲。首先，測試數字示波器的內部噪聲。將數字示波器的輸入端短路，測試出示波器的噪聲波形如下圖所示 ：圖 示波器噪聲由波形可見：；；。測試完數字示波器的噪聲后，在測試由低噪聲前置放大器及超低頻功率放大器等組成的音響系統的噪聲。將音響系統的輸入端短路，輸出端接示波器的通道一（CH1），測試電路輸出結果。示波器顯示的波形如下：圖 總噪聲由示波器的顯示結果可知：；；?？偨Y：由示波器自身的噪聲測試結果及連接上設計的音響系統后的噪聲測試結果可見，兩者之差為音響系統的噪聲。系統平均噪聲：= uV系統最大值：= uV系統最小值：= uV經以上分析可知系統符合低噪聲的要求。 結論6 結論本文在現有音頻系統中前置放大器及功率放大器的基礎上，通過對前置放大器和功率放大器的設計，可以實現低噪聲 、大功率、超低頻，達到了設計要求。在設置完相應參數后，在輸入端輸入信號，進行調試并用仿真軟件仿真其實際效果，比較設計的和仿真的數據，通過分析，可以證明實現了設計的要求。為實際低噪聲前置放大器和超低頻功率放大器的設計提供合理依據。在設計過程中，對課題的提出與可行性進行了研究，在查閱大量文獻資料的情況下發(fā)現基于低噪聲、大功率的音頻設備具有很大的市場應用潛力。音頻系統中前置放大器及功率放大器對于硬件和系統整體框架的技術已經相對比較成熟，因此將設計的重點放在對低噪聲、超低頻和大功率的實現上。討論了功率集成芯片的應用、如何降低噪聲、如何設計電路以實現大功率、超低頻等問題。通過課題的設計，學習到了很多關于放大器及放大電路設計的知識，對于前置放大器及功率放大器的工作原理，以及相關的噪聲問題、低頻實現、功率放大的實現等都有了較為深刻的認識，在設計的過程中加深了對于運放的了解及電路的設計水平，使自己的構思、設計、分析能力有了很大的提高。當然，設計中也存在很多的不足以待改進和完善。由測試結果可知：（1） 噪聲由噪聲的測試結果可見，當示波器測得的系統噪聲減去示波器內部噪聲后所得噪聲為系統真實噪聲， uV為系統平均噪聲。由波形及幅度數值等測試數據分析可得，系統噪聲很小，滿足低噪聲的要求。所以可見設計符合本課題的要求。（2） 帶寬由測試結果可知，前置放大器的通帶為 ~；低通濾波器的通帶為1mHz~ ；由已知有功率放大器的頻響為5Hz以上。由于Multisim中的芯片種類有限，其中并沒有D200W功放模塊，所以并未完成仿真出整個電路的幅頻特性曲線的任務。對設計結果沒有作出最后的檢驗，也感到遺憾。由電路原理圖分析可知，造成低通濾波器的帶寬與0~100Hz不完全符合的原因是：一、 低通濾波器采用二階巴特沃斯低通濾波器，雖然通帶比較平滑，但過渡帶下降不是十分陡峭。所以不能達到理想的低通濾波器的效果。二、 由于電阻、電容等元件的誤差，三極管本身特性的不穩(wěn)定性，其容易受周圍環(huán)境的影響等原因，使實驗結果存在誤差。（3） 功率 由功放模塊D200W知，當電路參數選擇適當，負載為4歐姆時，輸入信號，可得功率放大為200W。左右兩聲道之和為400W。由以上分析可見，本設計在誤差允許的范圍內可以達到本課題的設計要求，實現低噪聲、大功率、超低頻。與現在市面上的只能接收20Hz~10KHz的音頻系統相比有更好的低頻性。在噪聲方面也得到了很大改善。不僅運放是低噪聲的，而且選用的電阻、電容等元件也是考慮了低噪聲。雖然本設計的功率比普通的只有十幾到一百幾十瓦的音頻設備的功率要大上許多，但如今人們對功率放大器的功率放大倍數要求越來越大。所以功率放大方面還需進一步設計更大功率的功率放大電路。 參考文獻參考文獻[1]. 鄭國川，李洪英．晶體管音響功放DIY． 福建科學技術出版社， 2006：39~49[2]. 楊幫文．新型實用功率放大電路集錦．人民郵電出版社，1999：76~80[3]. 譚博學，苗匯靜．集成電路原理及應用（第二版）．北京：電子工業(yè)出版社，2008[4]. 齊紅云，李思政，裴立云．精密低噪聲前置放大電路的設計．核電子學與探測技術，2010，30(11)：1509~1511[5]. Kaizhuo Lei，Jiao Su，Jintao Shang．UltraWideband LowNoise Amplifier． 2012，30(25)：1802 ~1808[6]. 童詩白，華成英．模擬電子技術基礎（第四版）．高等教育出版社，2006：361~365[7]. 吳永忠，韓江洪，謝華等．低噪聲放大器設計中的屏蔽和接地技術研究[ J] ．電測與儀表，2001，38( 7)：8~11.[8]. [日] 遠坂俊昭．測量電子電路設計模擬篇[M ] ．北京：北京科學出版社，2006[9]. 高晉占．微弱信號檢測[M ]．北京：清華大學出版社，2004[10]. 王洪民，闞锎．大功率低頻、2011 ，34(9)：18~22[11]. [ 美] P E 約翰遜，J R 約翰遜， H P 穆爾．有源濾波器精確設計手冊．電子工業(yè)出版社，1992：29~33[12]. 谷麗華，辛曉寧，么旭東 ．實用低頻功率放大器的設計． 沈陽化工學院學報 ，2005，19(1)：50~56[13]. T．H．Barton，R．S． Birtch ． A 5kW LowFrequency Power Amplifier of Improved Frequency Response ． Industrial Electronics and Control Instrumentation，IEEE Transactions on ，1967， 14(1)：33 [14]. 陳思．巴特沃斯低通濾波器的簡化快速設計．自然出版社，1997[15]. 夏路易，石宗義．電路原理圖與電路板設計教程PROTEL99SE．北京希望電子出版社，2002[16]. 耿爽，張小瓊，劉亞偉．音頻前置放大電路性能優(yōu)化設計[ J]． 火力與指揮控制，2003，28(S1)：48~54[17]. 牛艷煒．有源低通濾波器的設計與仿真分析．現代電子技術, 2007，12(12)：188~190[18]. 尹亞蘭，武斌．低頻低噪聲放大器的屏蔽設計[ J]．電子工程師， 2004，30( 4)：41~43[19]. 劉樹林，程紅麗．低頻電子線路．機械工業(yè)出版社，2007：170~172[20]. 康華光 ．電子技術基礎[M] ．北京：高等教育出版社，1999 致謝山東科技大學學士學位論文 致謝致謝轉眼間，不僅大學本科生活就要接近尾聲了，而且此次畢業(yè)設計也在老師的指導和同學的幫助下順利的完成了。在此特向老師和幫助過我的同學致以最崇高的敬意和最衷心的感謝！本次畢業(yè)設計是我大學生活中重要的一步，對我今后的學習和工作有很大的積極作用。從最初的選題，開題到寫論文直到完成論文。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改論文，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。 通過這次實踐，我了解了前置放大器和功率放大器的組成及工作原理，熟悉了兩者的設計步驟，了解了功率運算放大器及如何減小噪聲，如何實現低通等知識。此次畢業(yè)設計鍛煉了我的自學能力和實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。這次畢業(yè)設計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固。在此次畢業(yè)設計中我收獲很多，比如了解了相關專業(yè)網站，學會了查找相關資料相關標準，分析數據，提高了自己的分析設計能力。 但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對芯片的不了解等。由于時間有限，未能完成全部安裝與調試工作，對設計結果沒有作出最后的檢驗，也感到遺憾。這次實踐是對自己大學三年所學的一次大檢閱，使我明白自己知識還很不全面。馬上要畢業(yè)了，自己的求學之路還很長，以后更應該在學習工作實踐中不斷學習，努力使自己 成為一個對社會有所貢獻的人。本設計是在老師的精心指導和鼓勵下完成的。郭老師深厚扎實的學識，嚴謹的學風和真誠謙遜的品質，使我在這次設計過程中收益匪淺。老師在設計方面對我的指導和幫助令我終身難忘。在此，謹向老師表示衷心的感謝！再次感謝所有支持和幫助過我的同學和老師！此外還要感謝在論文中所參考的所有資料和文獻的作者，正是由于他們的智慧結晶，才給我提供了解決問題的思路和方法。最后，向在百忙之中審閱我的論文的評委老師表示最誠摯的感謝! 附錄附錄附錄一 英文文獻及翻譯 譯文附錄二 總體電路原理圖