【正文】 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(guò)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(wèn)題的思路和方法。郭老師深厚扎實(shí)的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和真誠(chéng)謙遜的品質(zhì)，使我在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中收益匪淺。馬上要畢業(yè)了，自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，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(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。由于時(shí)間有限，未能完成全部安裝與調(diào)試工作，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果沒(méi)有作出最后的檢驗(yàn)，也感到遺憾。 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。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固。 通過(guò)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(shí)。從最初的選題，開(kāi)題到寫論文直到完成論文。1967， 14(1)：33 [14]. 陳思．巴特沃斯低通濾波器的簡(jiǎn)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。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。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。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。左右兩聲道之和為400W。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。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(guò)渡帶下降不是十分陡峭。由于Multisim中的芯片種類有限，其中并沒(méi)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)。所以可見(jiàn)設(shè)計(jì)符合本課題的要求。由測(cè)試結(jié)果可知：（1） 噪聲由噪聲的測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，當(dāng)示波器測(cè)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。通過(guò)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(shí)，對(duì)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(wèn)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(shí)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中加深了對(duì)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。音頻系統(tǒng)中前置放大器及功率放大器對(duì)于硬件和系統(tǒng)整體框架的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)比較成熟，因此將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在對(duì)低噪聲、超低頻和大功率的實(shí)現(xiàn)上。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)。 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(guò)對(duì)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?？偨Y(jié)：由示波器自身的噪聲測(cè)試結(jié)果及連接上設(shè)計(jì)的音響系統(tǒng)后的噪聲測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，兩者之差為音響系統(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(cè)試電路輸出結(jié)果。將數(shù)字示波器的輸入端短路，測(cè)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(jiàn)：；；。 噪聲測(cè)試結(jié)果本設(shè)計(jì)要用AV4446型數(shù)字示波器測(cè)試噪聲。將 XMM1連接到輸出端，則可得測(cè)試結(jié)果如下： 輸出電壓由此可見(jiàn)與理論值280mV，在誤差允許的范圍內(nèi)近似相等。即A=1，滿足設(shè)計(jì)要求。用示波器觀察輸出波形的同時(shí)，調(diào)節(jié)低頻信號(hào)源使輸出波形緩慢變化，直至放大器輸出信號(hào)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。所以電路設(shè)計(jì)或參數(shù)選取中必有錯(cuò)誤。（二）XSC1示波器輸出圖形如下：圖 輸入信號(hào)為120V時(shí)輸入輸出波形，輸入為正弦波，輸出為矩形波。所以設(shè)計(jì)的前置放大器達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。理論值為280mV,。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。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。（二）XSC1仿真結(jié)果：圖 輸入輸出信號(hào)波形圖 。 測(cè)試結(jié)果5 測(cè)試結(jié)果 前置放大器測(cè)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(lái)觀察輸出波形、頻譜范圍和電壓大小。 總體電路原理圖由于直接耦合是前后級(jí)直接連接，比阻容耦合頻率響應(yīng)要好，又因無(wú)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。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。D200W電路典型電參數(shù)指標(biāo)：工作電壓：177。輸出中點(diǎn)失調(diào)電壓不得超出177。本電路調(diào)整點(diǎn)僅為R15。全部晶體管β100以上。5％。當(dāng)總電源電壓一旦超過(guò)VD4的擊穿穩(wěn)壓值時(shí)，VD4導(dǎo)通，使C2上電壓升高，VT2正向?qū)?，并與VT3形成正反饋導(dǎo)通，切斷后級(jí)，電路停止工作。（三）過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)電路：VTVT15是末級(jí)功率管跟隨級(jí)電流采樣管。讓末級(jí)上、下臂功放管在動(dòng)態(tài)時(shí)，從自身向上滑動(dòng)的偏置中同步得到幾毫安到數(shù)安培的靜態(tài)起始電流，保證了輸出上、下波形銜接的完整光滑。（二）末級(jí)同步動(dòng)態(tài)偏置原理：當(dāng)交變信號(hào)從輸入后，由于引入了同步動(dòng)態(tài)偏置的措施，使VT9和VT12同步、同相位地放大導(dǎo)通，此時(shí)VT9和VT12互相為對(duì)方的集電極同步動(dòng)態(tài)電流負(fù)載，并且導(dǎo)通幅度基本接近，中間增益級(jí)VTVT12集電極的回路動(dòng)態(tài)電流比通常電路大幾倍到十幾倍。當(dāng)在輸入端加入一交變信號(hào)時(shí)，由于差動(dòng)輸入級(jí)采用非平衡輸入方式，必然引起R14上的電位變化，當(dāng)時(shí)，VT5導(dǎo)通，VT4也導(dǎo)通，并向后級(jí)VT12提供與信號(hào)同步的動(dòng)態(tài)偏置，與此同時(shí)，中間增益級(jí)的VT9從差動(dòng)級(jí)輸出負(fù)載電阻R15處，取得交變(電流)電壓信號(hào)與VT12同時(shí)導(dǎo)通，整個(gè)功放進(jìn)入工作線性區(qū)，達(dá)到了信號(hào)電壓和信號(hào)電流(即動(dòng)態(tài)偏置電流的同步供給)同步、同相放大的目的。當(dāng)無(wú)信號(hào)輸入時(shí)(靜態(tài))，(對(duì)V)的穩(wěn)定偏壓經(jīng)RVDVT6的eb結(jié)、R14，構(gòu)成差動(dòng)輸入級(jí)的靜態(tài)偏置和VT5的靜態(tài)偏置，可以推算出，晶體管VT5處于截止?fàn)顟B(tài)。在這里，是將VT12與VT9互相作為集電極同步動(dòng)態(tài)電流負(fù)載。（一）主增益級(jí)動(dòng)態(tài)偏置放大原理：由于獨(dú)特的同步動(dòng)態(tài)偏置電路，將VT4巧妙地設(shè)置在差分級(jí)恒流源環(huán)節(jié)中，充分利用恒流源的交流阻抗(電位)在動(dòng)態(tài)時(shí)的交變過(guò)程，通過(guò)VT4對(duì)后級(jí)VT12進(jìn)行與信號(hào)同步的偏流控制，達(dá)到與后級(jí)功放同步動(dòng)態(tài)偏置放大的目的。開(kāi)關(guān)機(jī)防沖擊電路由VTCVTVT6等組成。總偏置電流供給穩(wěn)定電源由VDCVDR1等組成。動(dòng)態(tài)偏置電路由VTVTVT12等組成。中間主增益級(jí)由VTVT12等組成。D200W電路原理如下，現(xiàn)將電路分析如下。由于乙類同步動(dòng)態(tài)偏置作用，電路自動(dòng)調(diào)整能力很強(qiáng)。模塊整體靜態(tài)電流15mA，功放末級(jí)靜態(tài)僅3~5mA，基本達(dá)到了靜噪效果。末級(jí)是乙類同步動(dòng)態(tài)偏置功放。在靜態(tài)微功耗、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；低失真和功率頻響方面以及具有“膽機(jī)”音響效果均達(dá)到相當(dāng)水平[6]。實(shí)際電路又不同于國(guó)外介紹的超甲類（新甲類）同步動(dòng)態(tài)偏置電路。“超級(jí)功放王”模塊電路實(shí)際上是準(zhǔn)乙類同步動(dòng)態(tài)偏置功放電路。因此本設(shè)計(jì)采用集成模塊功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的大功率。現(xiàn)在市場(chǎng)上有許多性能優(yōu)異的集成功放芯片，如TDA2040A、LM187TDA1514等。許多優(yōu)質(zhì)功放均是分立功放。根據(jù)題目設(shè)計(jì)要求，可供選擇的功率放大器可由分立元件組成，也可由集成電路完成。由于一般的功率放大集成塊體積小巧，外圍電路簡(jiǎn)單，且輸出功率較大。但外圍元器件較多，調(diào)試要困難一些。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。 簡(jiǎn)化電路圖 功率放大器設(shè)計(jì)功率放大電路可由分立元件組成也可以由集成功放組成。R1=*1=，R2=*1=，R3=0，R4≈∞； 驗(yàn)證：由 ()代入數(shù)據(jù)，R1=，R2=，C=1uF，C1=，算出fc=，符合設(shè)計(jì)要求。從（3）式中可知，當(dāng)=0時(shí)，（3）式有最大值1；時(shí)，（3），即Au衰減了3dB； （） Av=1+R4/R3； （） 設(shè)計(jì)方案電路元器件值A(chǔ)v12468R1′ R2′R3′開(kāi)路R4′0C1C2C2C2C注：電阻為參數(shù)k=1 時(shí)的值，單位為kΩ取Av=1，根據(jù)公式（），選擇R3≈∞，R4≈0；為了得到相對(duì)應(yīng)的電阻值，需要算出K值，用K值乘以相應(yīng)的R′得到R；而 K=100/(fc*C) （）注釋：C以u(píng)f作為單位，fc以Hz為單位。電路的輸出電壓與輸入電壓的相位相反，故此時(shí)通過(guò)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(guò)。 有源低通濾波器電路圖在集成運(yùn)放輸出到集成運(yùn)放同相輸入之間引入一個(gè)負(fù)反饋，在不同的頻段，反饋的極性不相同，當(dāng)信號(hào)頻率f＞＞fc時(shí)（fc 為截止頻率），電路的每級(jí)RC 電路的相移趨于90186。因?yàn)橥噍斎攵穗娢豢刂朴杉蛇\(yùn)放RR4組成的電壓源，故稱之為壓控電壓源濾波電路[6]。當(dāng)信號(hào)頻率趨于零時(shí)，由于C的電抗趨于無(wú)窮大，因而正反饋很弱；當(dāng)信號(hào)頻率趨于無(wú)窮大時(shí)，由于C1的電抗趨于零，因而Up趨于零。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。巴特沃斯濾波器的幅頻響應(yīng)在通帶中具有最平幅度特性，但是通帶到阻帶衰減較慢。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。理想濾波器電路的頻響在通帶內(nèi)應(yīng)具有一定幅值和線性相移，而在阻帶內(nèi)其幅值應(yīng)為零。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]。NE5532的電源為177。由Auf2 = 1+R23/R22 及R21=R23//R22，Auf2=56，可得R21=R22=1K，R23=56K。 二、集成運(yùn)放的選擇 因?yàn)锳uf2=56，根據(jù)通頻帶0Hz~100Hz，其上線頻率為100Hz，則集成運(yùn)放的放大倍數(shù)帶寬積應(yīng)滿足下列關(guān)系： GB≥Auf2*fh = 56*100Hz = 從運(yùn)放的資料手冊(cè)中可查出NE5532的單位放大倍數(shù)帶寬GB=10MHz，滿足要求。它提高了帶負(fù)載的能力。 前置放大器電路圖其中第一級(jí)實(shí)際上是一個(gè)電壓跟隨器，具有輸入電阻大，輸出電阻小的特點(diǎn)，可以做多級(jí)放大器的中間級(jí)，即緩沖級(jí)。對(duì)于信號(hào)源，其負(fù)載約為47KΩ，所以選用電壓串聯(lián)負(fù)反饋方式的同相比例放大器，它可以使輸入電阻增大，輸出電阻減小，且輸入輸出電壓同相。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