【正文】 大器電路。符合上述條件的集成電路有：LF34LF35LF35LF350P1OP3NE553M521LM521LM187TDA151NE553NE5534等。一、電路形式的選擇 本系統(tǒng)設計選用NE5532，因為同眾多的運放相比, NE5532具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、寬頻帶等優(yōu)良性能, 被稱為“ 運放之皇” 。為提高前置放大器電路輸入電阻和共模抑制性能，減小輸出噪聲，提高帶負載能力，采用集成運算放大器構成前置放大器電路時，必須采用同相比例放大電路結構。又因為前置放大級的增益為35dB，即56倍，前置放大級電路采用二級，第一級與第二級采用電容耦合方式，總的電壓放大倍數(shù)為Auf=56，設計中選用Auf1=1，Auf2=56。說得通俗一點，就是做阻抗變換，使前后級之間實現(xiàn)阻抗匹配。當輸入信號時，此時第二個NE5532為放大器，信號將放大56倍后到低通濾波器的輸入端。三、各元件的參數(shù)選擇和計算電路中電容C11是用作噪聲去耦合的，可以用小體積大容量的鉭電容或普通電解電容，一般選為10μF，R11可選用較大的電阻，取1MΩ，電阻R12取10K，第二個NE5532構成的是放大倍數(shù)為56的電壓放大電路，同相交流放大電路的平衡電阻可盡量選得大一些，一般為10K以上，這樣有利于提高放大電路的輸入電阻，由于輸入電阻為47K，故選RP2的阻值為47K，R21取1K，耦合電容C12為10μF。C2C2C2C24主要用于電源旁路濾波，一般C21，C23用電解電容，其值為220μF，C22，C24用普通的電容，一般取值為22μF。15V的直流穩(wěn)壓電源。 低通濾波器設計 設計思路低通濾波器是一個通過低頻信號而衰減或抑制高頻信號的部件。有源濾波器是指由放大電路及RC網(wǎng)絡構成的濾波器電路，它實際上是一種具有特定頻率響應的放大器。根據(jù)設計要求，選擇巴特沃斯低通濾波器。由于一階低通濾波器過渡帶較寬，幅頻特性的最大衰減斜率僅為20dB/十倍頻[6]。，電路中既引入了負反饋，又引入了正反饋?？梢姡挥姓答佉氲卯?，就既可能在時使電壓放大倍數(shù)增加，又不會因正反饋過強而產生自激震蕩。所以壓控電壓源二階濾波器電路的特點是：運算放大器為同相接法，濾波器的輸入阻抗很高，輸出的阻抗很低，濾波器相當于一個電壓源，其優(yōu)點是電路性能穩(wěn)定，增益容易調整。兩級RC 電路的移相到180186。巴特沃斯低通濾波器的幅頻特性為： ，n= 1, 2, 3. . . （） （）Butterworth的二階歸一化傳遞函數(shù)為：H（s）=1/(s*s+*s+1)；它的化歸一化傳遞函數(shù)可以表示成兩個多項式的比: （）其中Auo為通帶內的電壓放大倍數(shù)，為截止角頻率，Q為品質因子。K值不能太大，否則會使電阻的取值較大，從而使引入的誤差增加，通常選擇1K10.本次設計取K=1，由公式（）=1 ，fc=100Hz得C=1uF，C1=。方案一：功率放大輸出級采用分立元件構成的OCL電路，驅動級采用集成芯片，整個功放級采用大環(huán)電壓負反饋。且失真度可以做到很小，使音質很純凈。方案二：采用專用的功放集成芯片。此外大部分集成電路內部設有過載過熱及感性負載反向電勢安全工作保護。由分立元件組成的功放，如果電路選擇得好，參數(shù)恰當，元件性能優(yōu)越，且制作和調試得好，則性能很可能高過較好的集成功放。但其中只要有一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者搭配不當，則性能很可能低于一般集成功放，為了不至于因過載、過流、過熱等損壞還得加復雜的保護電路。集成功放具有工作可靠，外圍電路簡單，保護功能較完善，易制作調試等優(yōu)點。本設計采用“超級功放王” D200W模塊作為功率放大器的主要組成部分。它不僅具有乙類功率放大器較高功率，又有著甲類功率放大器的優(yōu)良音質，且徹底消除了甲乙類放大器的開關失真。它以簡潔結構、集過壓、過熱、過流（負載短路）、防揚聲器沖擊、防級性反接等多種保護功能于一體。 D200W 管腳圖 D200W基本原理框圖如下：差分放大電壓放大同步動態(tài)偏置乙類功率 放大綜合控制電路+—— D200W基本原理框圖D200W前級采用差分放大、恒流源供電，激勵級電壓放大亦用恒流負載。綜合控制電路除保證過熱、過壓、負載短路等保護功能的實現(xiàn)外，并供給同步動態(tài)偏置電路和三級放大偏置電流。末級功放采用大功率管芯片并聯(lián)輸出，電路輸出內阻極低。輸出接感性、阻性負載阻抗從高阻至下限2，模塊均能正常工作。 D200W原理圖電路結構：差動輸入級由VTVTVT8等組成。功率輸出級由VT1VT1VT1TV1VT1VT 1VT1VTVT21等組成。保護電路由VTVTVTVTVTVT15等組成。防極性反接及平衡電路由VDVDCRCR12組成。電路系直耦。眾所周知，通常傳統(tǒng)功放電路中的VT12是中間電壓放大級VT9的集電極恒流源負載。VT12又是過流、過熱、過壓和動態(tài)偏置電流對末級的主控管(點)。VT4也處于截止狀態(tài)．因此不能為VT12提供偏置電壓，從而使末級功率管處于非偏置的截止狀態(tài)，這時整個功放電路的靜態(tài)電流僅是綜合控制電路和差動輸入級的工作電流，總電流小于10mA。這使電路有效地抵消了通常電路中信號在傳輸過程中電壓、電流相位差引起的自激和損耗現(xiàn)象。因此，不但使VT11組成的末級偏置狀態(tài)更加穩(wěn)定之外，電位始終固定在總電源電壓的中心位置?！　「鶕?jù)本電路兩級動態(tài)偏置放大原理定性分析，在差動級恒流源中的信號動態(tài)電流幅度和諧波含量，受到負反饋輸出電路的抑制和影響較少，信號在通過VTVT12同步同相位地放大后，在VTVT12的集電極電源回路中產生了迭加和合成的現(xiàn)象，增大了對末級推動的信號電流和諧波含量，才營造出膽機的音響效果和諧音的延伸性能(空間立體感)以及小音量等響度效果。R2R27是采樣電阻，當和時，VTVT15導通，使VT2正偏導通，與VT3形成正反饋導通，VT3的集電極電壓降至V，后級電路失電停止工作。元器件選用：如用分立器件組裝，各單元除要求全部正品器件外，誤差范圍應177。必須全部采用高壓晶體管。VTVTVT1VT14及末級同極性大功率晶體管，要求β值、線性、BVebo、BVces和PN結正向電阻全部精確配對。如器件配置得好，基本可免調試。30mV。5V ~ 54V；保護電壓：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)。按上述各部分所設計的電路，對各電路的元件進行統(tǒng)一編號后可得總體電路原理圖如附錄二所示。（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，~。縱坐標代表振幅，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。所以調節(jié)滑動變阻器的阻值可以改變放大倍數(shù)。（三）XMM1仿真結果： 輸出電壓值 為輸入信號為5mV時，放大倍數(shù)約為56倍時輸出電壓的值。在誤差允許的范圍內，可認為相等。 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。這與理論的設想，輸入正弦波，輸出也是正弦波不相同。經(jīng)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。經(jīng)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。，所以輸出波形不失真。所以，設計滿足要求。首先，測試數(shù)字示波器的內部噪聲。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。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：；；。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。在設置完相應參數(shù)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(shù)據(jù)，通過分析，可以證明實現(xiàn)了設計的要求。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(xiàn)基于低噪聲、大功率的音頻設備具有很大的市場應用潛力。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(xiàn)大功率、超低頻等問題。當然，設計中也存在很多的不足以待改進和完善。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。（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。對設計結果沒有作出最后的檢驗，也感到遺憾。所以不能達到理想的低通濾波器的效果。（3） 功率 由功放模塊D200W知，當電路參數(shù)選擇適當，負載為4歐姆時，輸入信號，可得功率放大為200W。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(xiàn)低噪聲、大功率、超低頻。在噪聲方面也得到了很大改善。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(shù)要求越來越大。 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]. 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T．H．Barton，R．S． Birtch ． A 5kW LowFrequency Power Amplifier of Improved Frequency Response ． Industrial Electronics and Control Instrumentation，IEEE Transactions on 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。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。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。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(wǎng)站，學會了查找相關資料相關標準，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的分析設計能力。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對芯片的不了解等。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。本設計是在老師的精心指導和鼓勵下完成的。老師在設計方面對我的指導和幫助令我終身難忘。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