【正文】 5V ~ 54V；保護(hù)電壓：177。60V；最大電流：；保護(hù)電流：6A；功率頻響失真度：輸出功率10W時(shí)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(diào)電壓10mV；電路增益：40dB；轉(zhuǎn)換速度：177。50V／us；溫度保護(hù)：85~110℃；額定正弦功率時(shí)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(shí)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(yīng)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(shè)計(jì)采用直接耦合方式連接。按上述各部分所設(shè)計(jì)的電路，對各電路的元件進(jìn)行統(tǒng)一編號后可得總體電路原理圖如附錄二所示。 測試結(jié)果5 測試結(jié)果 前置放大器測試結(jié)果在Multisim中進(jìn)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(jié)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(jié)果：圖 輸入輸出信號波形圖 ?？v坐標(biāo)代表振幅，即信號的強(qiáng)弱，橫坐標(biāo)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(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器Rp2有：當(dāng)變阻器從0~47k變化時(shí)，輸出輸入波形的幅值及Scale的比值經(jīng)計(jì)算可得輸出波形的放大倍數(shù)在4~57倍范圍內(nèi)變化。所以調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值可以改變放大倍數(shù)。設(shè)計(jì)的放大倍數(shù)為56，在誤差允許的范圍內(nèi)，可以得到，所以本設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。（三）XMM1仿真結(jié)果： 輸出電壓值 為輸入信號為5mV時(shí)，放大倍數(shù)約為56倍時(shí)輸出電壓的值。理論值為280mV,。在誤差允許的范圍內(nèi)，可認(rèn)為相等。所以設(shè)計(jì)的前置放大器達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 低通濾波器測試結(jié)果通過Multisim10對電路進(jìn)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(jié)果如下所示： XBP1仿真結(jié)果圖 上限截止頻率利用當(dāng)，有，所以從仿真結(jié)果可以看出，在誤差范圍內(nèi)，可認(rèn)為3dB帶寬為100HZ，基本滿足設(shè)計(jì)的頻帶要求。（二）XSC1示波器輸出圖形如下：圖 輸入信號為120V時(shí)輸入輸出波形，輸入為正弦波，輸出為矩形波。這與理論的設(shè)想，輸入正弦波，輸出也是正弦波不相同。所以電路設(shè)計(jì)或參數(shù)選取中必有錯(cuò)誤。經(jīng)分析可知是因?yàn)殡妷哼^大而使輸出波形失真，造成了輸出波形與理論設(shè)想不同。用示波器觀察輸出波形的同時(shí)，調(diào)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(chǎn)生失真而又未產(chǎn)生失真時(shí)為止。經(jīng)調(diào)試觀察可見，波形如下：圖 由示波器的測試結(jié)果可知，輸入輸出波形幅度幾乎相等，所以可近似認(rèn)為低通濾波器沒有放大電壓。即A=1，滿足設(shè)計(jì)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(jié)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(nèi)近似相等。所以，設(shè)計(jì)滿足要求。 噪聲測試結(jié)果本設(shè)計(jì)要用AV4446型數(shù)字示波器測試噪聲。首先，測試數(shù)字示波器的內(nèi)部噪聲。將數(shù)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(shù)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(tǒng)的噪聲。將音響系統(tǒng)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(jié)果。示波器顯示的波形如下：圖 總噪聲由示波器的顯示結(jié)果可知：；；?？偨Y(jié)：由示波器自身的噪聲測試結(jié)果及連接上設(shè)計(jì)的音響系統(tǒng)后的噪聲測試結(jié)果可見，兩者之差為音響系統(tǒng)的噪聲。系統(tǒng)平均噪聲：= uV系統(tǒng)最大值：= uV系統(tǒng)最小值：= uV經(jīng)以上分析可知系統(tǒng)符合低噪聲的要求。 結(jié)論6 結(jié)論本文在現(xiàn)有音頻系統(tǒng)中前置放大器及功率放大器的基礎(chǔ)上，通過對前置放大器和功率放大器的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)低噪聲 、大功率、超低頻，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在設(shè)置完相應(yīng)參數(shù)后，在輸入端輸入信號，進(jìn)行調(diào)試并用仿真軟件仿真其實(shí)際效果，比較設(shè)計(jì)的和仿真的數(shù)據(jù)，通過分析，可以證明實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求。為實(shí)際低噪聲前置放大器和超低頻功率放大器的設(shè)計(jì)提供合理依據(jù)。在設(shè)計(jì)過程中，對課題的提出與可行性進(jìn)行了研究，在查閱大量文獻(xiàn)資料的情況下發(fā)現(xiàn)基于低噪聲、大功率的音頻設(shè)備具有很大的市場應(yīng)用潛力。音頻系統(tǒng)中前置放大器及功率放大器對于硬件和系統(tǒng)整體框架的技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，因此將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在對低噪聲、超低頻和大功率的實(shí)現(xiàn)上。討論了功率集成芯片的應(yīng)用、如何降低噪聲、如何設(shè)計(jì)電路以實(shí)現(xiàn)大功率、超低頻等問題。通過課題的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)到了很多關(guān)于放大器及放大電路設(shè)計(jì)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(guān)的噪聲問題、低頻實(shí)現(xiàn)、功率放大的實(shí)現(xiàn)等都有了較為深刻的認(rèn)識，在設(shè)計(jì)的過程中加深了對于運(yùn)放的了解及電路的設(shè)計(jì)水平，使自己的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、分析能力有了很大的提高。當(dāng)然，設(shè)計(jì)中也存在很多的不足以待改進(jìn)和完善。由測試結(jié)果可知：（1） 噪聲由噪聲的測試結(jié)果可見，當(dāng)示波器測得的系統(tǒng)噪聲減去示波器內(nèi)部噪聲后所得噪聲為系統(tǒng)真實(shí)噪聲， uV為系統(tǒng)平均噪聲。由波形及幅度數(shù)值等測試數(shù)據(jù)分析可得，系統(tǒng)噪聲很小，滿足低噪聲的要求。所以可見設(shè)計(jì)符合本課題的要求。（2） 帶寬由測試結(jié)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(gè)電路的幅頻特性曲線的任務(wù)。對設(shè)計(jì)結(jié)果沒有作出最后的檢驗(yàn)，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(dá)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(shí)驗(yàn)結(jié)果存在誤差。（3） 功率 由功放模塊D200W知，當(dāng)電路參數(shù)選擇適當(dāng)，負(fù)載為4歐姆時(shí)，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(shè)計(jì)在誤差允許的范圍內(nèi)可以達(dá)到本課題的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)低噪聲、大功率、超低頻。與現(xiàn)在市面上的只能接收20Hz~10KHz的音頻系統(tǒng)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(yùn)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(shè)計(jì)的功率比普通的只有十幾到一百幾十瓦的音頻設(shè)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(shù)要求越來越大。所以功率放大方面還需進(jìn)一步設(shè)計(jì)更大功率的功率放大電路。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]. 鄭國川，李洪英．晶體管音響功放DIY． 福建科學(xué)技術(shù)出版社， 2006：39~49[2]. 楊幫文．新型實(shí)用功率放大電路集錦．人民郵電出版社，1999：76~80[3]. 譚博學(xué)，苗匯靜．集成電路原理及應(yīng)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(shè)計(jì)．核電子學(xué)與探測技術(shù)，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(shù)基礎(chǔ)（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(shè)計(jì)中的屏蔽和接地技術(shù)研究[ J] ．電測與儀表，2001，38( 7)：8~11.[8]. [日] 遠(yuǎn)坂俊昭．測量電子電路設(shè)計(jì)模擬篇[M ] ．北京：北京科學(xué)出版社，2006[9]. 高晉占．微弱信號檢測[M ]．北京：清華大學(xué)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(shè)計(jì)手冊．電子工業(yè)出版社，1992：29~33[12]. 谷麗華，辛?xí)詫帲葱駯| ．實(shí)用低頻功率放大器的設(shè)計(jì)． 沈陽化工學(xué)院學(xué)報(bào) ，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(shè)計(jì)．自然出版社，1997[15]. 夏路易，石宗義．電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)[ 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(shè)計(jì)與仿真分析．現(xiàn)代電子技術(shù), 2007，12(12)：188~190[18]. 尹亞蘭，武斌．低頻低噪聲放大器的屏蔽設(shè)計(jì)[ 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(jī)械工業(yè)出版社，2007：170~172[20]. 康華光 ．電子技術(shù)基礎(chǔ)[M] ．北京：高等教育出版社，1999 致謝山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 致謝致謝轉(zhuǎn)眼間，不僅大學(xué)本科生活就要接近尾聲了，而且此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下順利的完成了。在此特向老師和幫助過我的同學(xué)致以最崇高的敬意和最衷心的感謝！本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)生活中重要的一步，對我今后的學(xué)習(xí)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(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改論文，每一個(gè)過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。 通過這次實(shí)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(shè)計(jì)步驟，了解了功率運(yùn)算放大器及如何減小噪聲，如何實(shí)現(xiàn)低通等知識。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉了我的自學(xué)能力和實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我收獲很多，比如了解了相關(guān)專業(yè)網(wǎng)站，學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的分析設(shè)計(jì)能力。 但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對芯片的不了解等。由于時(shí)間有限，未能完成全部安裝與調(diào)試工作，對設(shè)計(jì)結(jié)果沒有作出最后的檢驗(yàn)，也感到遺憾。這次實(shí)踐是對自己大學(xué)三年所學(xué)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(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在學(xué)習(xí)工作實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)，努力使自己 成為一個(gè)對社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。本設(shè)計(jì)是在老師的精心指導(dǎo)和鼓勵(lì)下完成的。郭老師深厚扎實(shí)的學(xué)識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和真誠謙遜的品質(zhì)，使我在這次設(shè)計(jì)過程中收益匪淺。老師在設(shè)計(jì)方面對我的指導(dǎo)和幫助令我終身難忘。在此，謹(jǐn)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(xué)和老師！此外還要感謝在論文中所參考的所有資料和文獻(xiàn)的作者，正是由于他們的智慧結(jié)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(xiàn)及翻譯 譯文附錄二 總體電路原理圖