【正文】 AD736 采用雙列直插式 8 腳封裝，其管腳排列如圖 所示。其主要特點是準(zhǔn)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(dá) 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。 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。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。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。 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(xué)實際和生產(chǎn)實踐中，會遇到大量的非正弦波。 綜合上面的分析，本設(shè)計要求 f0 = 50Hz,BW = 40Hz ～ 60Hz 的窄帶范圍。 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。電 感 Le=R0RsC0。 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。 + 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。 (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。 BEF 用于消減噪聲等單一頻率。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(biāo)要求。 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。 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。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。 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。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。 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。 15V 。直接將 P0 取值為 10W。 LM1875 開環(huán)增益為 26db，即放大倍數(shù) A =20。 L 10 11 uH6 8 7 531211109H A 1 39 7R 1 0410R 1 0810R 1 061MR 1 045 6KR 1 035 80R 1 012 . 2 KR 1 0710R 1 025 6K+C 1 011 uFC 1 043 . 1 u FC 1 040 . 1 u FC 1 080 . 1 u FC 1 061 5p FC 1 070 . 1 u FC 1 033 30 u FC 1 021 20 p FRL8P or t B 1+ B 1+ B 2實用低頻功率放大器設(shè)計 25 圖 L1875 構(gòu)成 的低頻功率放大器電路 在圖 電路中， R R4 組成反饋網(wǎng)絡(luò)； C2 為直流負(fù)反饋電容； R2為輸入接地電阻，防止輸入開路時引入感應(yīng)噪聲； C1為信號 耦合電容， R5 和 C5 組成輸出退耦電路，防止功放產(chǎn)生高頻自激；C C C C7 是電源退耦電容；電源電壓采用177。 (3) 采用集成功放 LM1875 構(gòu)成低頻功率放大器電路 采用集成功放 LM1875 構(gòu)成的低頻功率放大器電路如圖 所示。 22V， RI =600 歐姆， RL =8，閉環(huán)增益 GV =38db， POR =20W， BW =5Hz ～ 120KHz，失真系數(shù) γ ≤ %。 電路中 R R2 是決定閉環(huán)增益 Gv 的反饋網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié) R1或 R2（調(diào)節(jié) R2 較合適）可以調(diào)節(jié) Gv，從而可以調(diào)節(jié)輸出功率。 15V左右時， POR 降至≥ 10W， BW 和失真系數(shù) γ 將變好。 22V， RI =200 歐姆， RL =8，閉環(huán)增益 GV =40db。 采用集成功放構(gòu)成的低頻功率放大器電路 (1)采用集成功放 uPC1188H 構(gòu)成的低頻功率放大電路 18572364+N E 5 5 3 4R?1 0 0 KR?2 2 KC?C A P+VV實用低頻功率放大器設(shè)計 23 圖 uPC1188H 構(gòu)成的低頻功率放大器電路 如圖 所示，采用 uPC1188H 構(gòu)成的低頻功率放大器電路。 +N E 5 5 3 4R14 7 KR21KR56 2 0R31KR86 2 0R447R62 0 0R72 0 0R 1 210RL8R92 4 KD1D22 C W 1 92 C W 1 9C50 .2 2 u F+C11 0 u F+C21 0 0 u F+ C32 2 0 u F+ C42 2 0 u FRw4 .7 kR 1 01 5 kR 1 11 5 kP o r t+ 2 0 V 2 0 V實用低頻功率放大器設(shè)計 22 圖 NE5534的封裝 圖 NE5534的應(yīng)用電路 集成運算放大器 NE5534 是一款低噪聲優(yōu)質(zhì)運放，其轉(zhuǎn)換速率 SR 高達(dá) 14V/us，輸出阻抗低至 歐姆，功率帶寬達(dá) 200KHz，功耗達(dá)800mW，其引腳端封裝形式和應(yīng)用電路如圖 和圖 所示。調(diào)整 Rw 可使 TN9NP10 的靜態(tài)電流在15～ 20mA 左右，即為正常工作狀態(tài)。采用 NE5534(NE5532 中的一個運放 )和大功率 MOSFET 功率對管TN9NP10 組成的低頻功率放大器電路如圖 所示。 圖 DC 低頻功率放大器電路可實現(xiàn)如下指標(biāo)：最大輸出功率≥ 20W 閉環(huán)增益為 26db,電壓頻率響應(yīng)范圍 BW =0 ～ (1V,1db),失真系數(shù) γ ≤ %。輸入信號負(fù)半周時（π ～ 2π ）， Q Q4 工作， Q2 反相輸出正半周的π ～ 2π 信號， Q6 放大輸出π ～ 2π 負(fù)半周信號區(qū)激勵 Q Q10 OCL 電路，這時 Q5 作為 Q6的有源恒流負(fù)載。因為是反向放大，故 Q1 輸出為負(fù)的 0～π半周期信號。當(dāng)輸入信號處于正版周期時（ 0～π），互補差放電路 Q Q3 工作， Q Q4 截止。顯然，基極電阻 R1 和 R6 中無直流基極電流流過，因此消除了基極回路電流變化對輸出地影響，同時對輸入信號中的共模分量也有良好的平衡抑制作用，提高了共模抑制比，對穩(wěn)定中點電位有好處。 互補差放由 4 個三極管組成，如圖 中 Q1～ Q4 所示。 實用低頻功率放大器設(shè)計 19 圖 分立元件構(gòu)成的 OCL低頻功率放大器電路 (2)采用分立元件構(gòu)成的 DC(direct coupled,直接耦合 )低頻功率放大器電路 DC 低頻功率放大器電路是一種全直流化的 OCL 電路，輸入電路采用互補平衡差分放大電路形式，輸出還采用 OCL 結(jié)構(gòu)，電路的如 圖 所示。 R13 和 R14 串在大功率管 Q Q7 的發(fā)射極，為減少功耗，這兩只電阻應(yīng)小于 歐姆。 末級推挽輸出電路工作在甲乙類狀態(tài)，這既保證了線性不失真放大，又可使效率達(dá)到指標(biāo)。圖中 Q3 的集基極間的電容C2 和并在 R10 上的 C3 均為高頻防振電容，數(shù)值均為 10uF。為了簡化結(jié)構(gòu)，差分輸入級沒有采用鏡像電流源作負(fù)載和偏置，而是直接采用 的電阻作負(fù)載， R2（ 12K）和 Rw2()作射級共模電阻，偏置采用基極電壓偏置 (用 Rw1 調(diào)整偏置電壓 )。采 用了互補復(fù)合管推挽輸出電路來提高線性放大及降低波形失真。電路中各級的直流工作點分別 采用三個可調(diào)電阻 Rw Rw Rw3 進行調(diào)整。如圖 所示。因此，設(shè)計 時兩者必須相互兼顧。 設(shè)計要求的非線性失真系數(shù) (γ ≤ 3% )和效率 (η ≥ 55%) 兩個指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)。為了滿足耦合要求， CL 應(yīng)大于1/wRL 值的 50 倍，即必須選用