【正文】 實(shí)際電路又不同于國外介紹的超甲類 （新甲類）同步 動(dòng)態(tài)偏置電路。 因此本設(shè)計(jì)采用 集成 模塊 功率放大器來 實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)要求的大功率。許多優(yōu)質(zhì)功放均是分立功放。 由于 一般的 功率放大集成塊體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：由于反饋深度容易控制，故放大倍數(shù)容易控制。 R1=*1= 取 R1 為 ， R2=*1= 取 R1 為 ，R3=0， R4≈∞； 驗(yàn)證：由 1 2 1 21= = 2ccwfR R C C ? () 代入數(shù)據(jù)， R1=， R2=， C=1uF， C1=，算出 fc=，符合 設(shè)計(jì) 要求。電路的輸出電壓與輸入電壓的相位相反，故此時(shí)通過電容 C 引到集成運(yùn)放同相端的反饋是負(fù)反饋，反饋信號(hào)將起著削弱輸入信號(hào)的作用，使電壓放大倍數(shù)減小，所以該反饋將使二階有源低通濾波器的幅頻特性高頻端迅速衰減，只允許低頻端信號(hào)通過。 因?yàn)橥噍斎攵穗娢豢刂朴杉蛇\(yùn)放 R R4 組成的電壓源，故稱之為壓控電壓源濾波電路 [6]。三階及以上低通濾波器的設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜，所以 選擇二階有源低通濾波器電路，即n=2。濾波器的階數(shù)越高，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。 又由于要求低噪聲， 所以選用 高性能低噪聲金屬薄膜電阻 [5]。 由 Auf2 = 1+R23/R22 及 R21=R23//R22， Auf2=56， 可得 R21=R22=1K，R23=56K。 它提高了帶負(fù)載的能力。 FC 2 1 2 2 0 181。 放大器設(shè)計(jì) 29 R 1 11 .0 M ΩR 1 2 10kΩR 2 1 1kΩR 2 2 1kΩR 2 3 56kΩC 1 11 0 181。這種運(yùn)放的高速轉(zhuǎn)換性能可大大改善電路的瞬態(tài)性能 , 較寬的帶寬能保證信號(hào)在低、中、高頻段均能不失真輸出 , 使電路的整體指標(biāo)大大提高。 從經(jīng)濟(jì)方面考慮 ， 本設(shè)計(jì)采用的是集成運(yùn)算放大器方案 ， 低噪聲 前置放大電路必須由低噪聲、高保真、高增益、快響應(yīng)、寬帶音響集成電路構(gòu)成。 低通濾波 器 ： 0dB。 通過對(duì)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案的分析，系統(tǒng)框圖如下所示。 又由于通頻帶 為 0Hz~100Hz， 所以可以 采用低通濾波器來實(shí)現(xiàn)。 通頻帶 Δfs: 0Hz~100Hz。方法是：用鼠標(biāo)單擊連線的起點(diǎn)并拖動(dòng)鼠標(biāo)至連線的終點(diǎn)。7400 是四 /二輸入與非門，在窗口種的 Section A/B/C/D 分別代表其中的一個(gè)與非門，用鼠標(biāo)選 中其中的一個(gè)放置在電路圖編輯窗口中，如左圖所示。 芯片 及軟件介紹 25 從菜單取用：通過 Place/ Place Component 命令打開 Component Browser窗口。Multisim Master 工具欄 amp。 取用元器件 取用元器件的方法有兩種：從工具欄取用或從菜單取用。 以標(biāo)簽 Workspace 為例，當(dāng)選中該標(biāo)簽時(shí)， Preferences 對(duì)話框 有 如 下 所述特點(diǎn) ： 在這個(gè)對(duì)話窗口中有 3 個(gè)分項(xiàng)： ( 1 ) Show：可以設(shè)置是否顯示網(wǎng)格，頁邊界以及標(biāo)題框。借助專業(yè)的高級(jí) SPICE 分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。Multisim提煉了 SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。以下介紹一些 Protel99SE 的部分最新功能： 可生成 30 多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表； 強(qiáng)大的全局編輯功能； 在原理圖中選擇一級(jí)器件， PCB 中同樣的器件也將被選中； 同時(shí)運(yùn)行原理圖和 PCB，在打開的原理圖和 PCB 圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò) ； 既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到 PCB），也可以進(jìn)行反向注釋（由 PCB 到原理圖），以保持電氣原理圖和 PCB 在設(shè)計(jì)上的一致 芯片 及軟件介紹 21 性； 滿足國際化設(shè)計(jì)要求（包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出， GB4728 國標(biāo)庫）；方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒?SPICE 3f5）； 支持用 CUPL 語言和原理圖設(shè)計(jì) PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的 JED 下載文件； PCB 可設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16 個(gè)機(jī)加工層； 強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查； 智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪； 提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； 1 放置漢字功能； 1 可以輸入和輸出 DXF、 DWG 格式文件，實(shí)現(xiàn)和 AutoCAD 等軟件的數(shù)據(jù)交換； 1 智能封裝導(dǎo)航（對(duì)于建立復(fù)雜的 PGA、 BGA 封裝很有用）； 1 方便的打印預(yù)覽功能，不用修改 PCB 文件就可以直接控制打印結(jié)果； 1 獨(dú)特的 3D 顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果； 1 強(qiáng)大的 CAM 處理使您輕松實(shí)現(xiàn)輸出光繪文件、材料清單、鉆孔文件、貼片機(jī)文件、測(cè)試點(diǎn)報(bào)告等； 1 經(jīng)過充分驗(yàn)證的傳輸線特性和仿真精確計(jì)算的算法，信號(hào)完整性分析直接從 PCB 啟動(dòng)； 1 反射和串?dāng)_仿真的波形顯示結(jié)果與便利 的測(cè)量工具相結(jié)合； 1 專家導(dǎo)航幫您解決信號(hào)完整性問題。 Protel99 容易使用的特性就是新的“這是什么” 幫助。 Protel 99 是在桌面環(huán)境下第一個(gè)以獨(dú)特的設(shè)計(jì)管理和團(tuán)隊(duì)合作技術(shù)為核心的全方位的印制板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。10V 140 KHz VOUT=177。13 177。16 V 過溫 177。10 177。10V 50 25 100 V/mV 過溫 25 15 V/mV RL≥600Ω,Vo=177。12 177。5V 工作溫度范圍： TA …………………… 0 ℃ ～ 70℃ 存貯溫度： TSTG …………………… 65℃ ～ 150℃ 結(jié)溫： Tj …………………… 150 ℃ 功耗（ 5532FE） ： PD …………………… 1000mW 引線溫度（焊接， 10S） …………………… 300 ℃ 直流電氣參數(shù)：如表 所示。20V。 NE5532 集成運(yùn)放簡介 圖 NE5532 集成運(yùn)放管腳圖 NE5532 是高性能低噪聲雙運(yùn)放，它具有較好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動(dòng)能力及相當(dāng)高的小信號(hào)與 電源 帶寬。 （ 3） 組件正常，但由于它所允許的共模輸入電壓太低，可能出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，因而不能調(diào)零。 12V 70 90 dB 增益帶寬乘積 1 MHz 在運(yùn)算前，應(yīng)首先對(duì)直流輸出電位進(jìn)行調(diào)零，即保證輸入為零時(shí)，輸出也為零。 第 2管腳是負(fù)輸入端； 第 3管腳是同相端輸入端； 第 4和第 7管腳分別為負(fù)直流源和正直流源輸入端； 第 6管腳為輸出端；第 8管腳是懸空端； 第 1管腳和第 5管腳是 為提高運(yùn)算精度 。 741型運(yùn)算放大器具有廣泛的模擬應(yīng)用。 （ 4）解方程組求出電路中元件的具體數(shù)值。它比一階低通濾波器的濾波效果更好。 通帶截止頻率 fp 其定義與放大電路的上限截止頻率相同，通帶與阻帶之間稱為過渡帶，過渡帶越窄，說明濾波器的選擇性越好。任何高階濾波器都可由一階和二階濾波器級(jí)聯(lián)而成。但實(shí)際濾波器不能達(dá)到理想要求。無源低通濾波器僅由無源元件（電阻、電容、電感）組成，而有源 濾波器 則 由 無源元件和有源元件（雙極型管、單極性管、集成運(yùn)放）共同組成。 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 11 表 CMOS 輸入運(yùn)算放大器的噪聲：噪聲電壓主要由高頻區(qū)通道電阻的熱噪聲及低頻區(qū)的低頻噪聲所造成， CMOS 放大器的轉(zhuǎn)角頻率 (corner frequency)比雙極放大器高，而寬帶噪聲也遠(yuǎn)比雙極放大器高；噪聲電流主要由輸入門極漏電的射擊噪聲所產(chǎn)生， CMOS 放大器的噪聲電流遠(yuǎn)比雙極放大器低，但溫度每升高 100 C，其 噪聲電流便會(huì)增加約 40%。生產(chǎn)半導(dǎo)體時(shí)若采用較為潔凈的工藝，會(huì)有助減少這類噪聲。 閃爍噪聲大多集中在低頻范圍，對(duì)電阻器及半導(dǎo)體會(huì)造成干擾，而雙極芯片所受的干擾比場(chǎng)效應(yīng)晶體管大。 前置放大器的 噪聲 在設(shè)計(jì)低噪聲前置放大器之前，我們必須仔細(xì)審視源自放大器的噪聲，一般來說，運(yùn)算放大器的噪聲主要來自四個(gè)方面： 1. 熱噪聲 (Johnson)：由于電導(dǎo)體內(nèi)電流的電子能量不規(guī)則波動(dòng)產(chǎn)生的 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 10 具有寬帶特性的熱噪聲，其電壓均方根值的正方與帶寬、電導(dǎo)體電阻及絕對(duì)溫度有直接的關(guān)系。其特點(diǎn)是 ： 脈沖電流大 ， 板級(jí)電壓高 ， 重復(fù)頻率低 ， 平均電流小。 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 9 ( 2 ) 用電子管作為功率放大器件的開關(guān)放大器 近幾年 ， 俄羅斯成功研制了電子管開關(guān)放大器 ， 并已投入使用 ， 美國也有相關(guān)產(chǎn)品的介紹 ， 而我國還是空白。 ( 6 ) 醫(yī)療設(shè)備 ， 低頻 、 超低頻波段的放大器由于其波長特性 ， 對(duì)人身有較好的作用 ， 目前有許多低頻、超低頻醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用 ， 如肌肉拉傷后的恢復(fù)治療、腫瘤加熱治療等。 二、功率放大器 [10] 功率放大 器 的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的電壓和電流放大； 功率放大器隨著科技的進(jìn)步是不斷發(fā)展的，從最初的電子管功率放大器到現(xiàn)在的集成功率放大器，功率放大器經(jīng)歷了幾個(gè)不同的發(fā)展階段：電子管功放 晶體管功放 集成功放。 前置放大器及功率放大器的 相關(guān)知識(shí) 一、 前置放大器 前置放大器 是指置于信源與放大器級(jí)之間的電路或電子設(shè)備 ， 用于放大信號(hào)、降低噪聲干擾、提高信號(hào)靈敏度 , 使系統(tǒng)獲得所需的數(shù)據(jù)信息。 六 、 信噪比 (S/N) 又稱為訊噪比，信號(hào)的有用成份與雜音的強(qiáng)弱對(duì)比，常常用分貝數(shù)表示。 五 、 響應(yīng) 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 6 頻率響應(yīng) 簡稱頻響 ， 衡量一件器材對(duì)高 、 中 、 低各頻段信號(hào)均勻再現(xiàn)的能力 。 正反饋 使放大倍數(shù)增大的反饋稱為正反饋。 二 、 阻尼系數(shù) 阻尼系數(shù)是指放大器的額定負(fù)載 (揚(yáng)聲器 )阻抗與功率放大器實(shí)際阻抗的比值。 功率放大 器主要任務(wù)是在允許的失真限度內(nèi) ， 盡可能高效率地向負(fù)載提供足夠大的功率 ， 最少 達(dá)到 300W 以上 。 所以， 本次設(shè)計(jì) 前置放大器 采用集成電路 實(shí)現(xiàn) ，功率放大器采用模塊完成 。 本文給出一種簡單實(shí)用、制作成本低廉的 低噪聲前置放大器 和 超 低頻功率放大器的設(shè)計(jì)方案 ， 并給出 仿真 測(cè)試結(jié)果。 如今 人們對(duì)前置放大器的要求越 來越高，不僅要高保真、高增益、 寬頻響 ，而且要快響應(yīng)，最好還要低噪聲。最近，一種應(yīng)用砷化鉀 MESFET 制成的功率放大器 MMIC，在移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)據(jù)終端領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛，一片尺寸為 平 方毫米的 MMIC 輸出功率可達(dá) ，工作頻率達(dá) 950MHz?，F(xiàn)今功率放大器不僅僅是消費(fèi)產(chǎn)品 (音響 ) 中不 可缺少的設(shè)備 ,還廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)中。場(chǎng)效應(yīng)管生產(chǎn)技術(shù)還在不斷發(fā)展，場(chǎng)效應(yīng)管放大器將有更為強(qiáng)大的生命力。因此在實(shí)際使用中有一定的局限性。 緒論 2 功率放大器 [2]隨著科技的進(jìn)步是不斷發(fā)展的，從最初的電子管功率放大器到現(xiàn)在的集成功率放大器，功率放大器經(jīng)歷了幾個(gè)不同的發(fā)展階段：電子管功放 、 晶體管功放 、 集成功放。 音頻功率放大器簡介 在現(xiàn)代音響普及中，人們因生活層次、文化習(xí)俗、音樂修養(yǎng)、欣賞口味的不同，令對(duì)相同電氣指標(biāo)的音響設(shè)備得出不同的評(píng)價(jià)。在大多數(shù)情況下，增強(qiáng)系統(tǒng)性能，如更好的聲音效果，是促使消費(fèi)者購買產(chǎn)品的一個(gè)重要因素。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該 前置放大器及 功率放大器 等組成的音響系統(tǒng) 在帶寬、 功率 、 噪聲 等方面具有較好的指標(biāo)、較高的實(shí)用性 ， 為 音響 的設(shè)計(jì)提供了廣闊的思路。低通濾波器主要 任務(wù)是 實(shí)現(xiàn)頻率的選擇。 本文介紹了音響中 超低頻功率放大器及低噪聲前置放大器 的基本原理、電路設(shè)計(jì)等內(nèi)容。整個(gè)電路主要由穩(wěn)壓電源、前置放大 器 、低通濾波器、功率放大器 4 部分構(gòu)成。功 率放大 器的 主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)電壓的放大，盡可