低频功率放大器.doc

2009全国大学生电子设计竞赛
低频功率放大器设计报告
摘要：低频功率放大器主要分为四个部分：前置电压放大电路、功率放大电路、显示控制电路、带阻滤波器。整个系统以模拟电路为主体，配以适当的数字显示电路。整个系统由运算放大器NE5532P构成前级放大电路，并采用大功率MOS对管IRF630和IRF9630作为功率输出级。其中功率对管采用运算放大器NE5534推动。整个电路既充分利用了运放NE5532P、NE5534的低噪声、高稳定的特点，又兼顾了MOSFET功率管具有激励功率小、输出功率大、偏置简单等特性。带阻滤波器采用有源双T型网络，简捷可靠。通过调试与测量完成了题目的基本部分和发挥部分并有自己的创新。

关键词：电压放大、功率放大、带阻滤波器、失真、MOSFET功率对管
主要器件：NE5532P、NE5534、大功率MOS对管、单片机、ADC0809、74LS164

Abstract:Thislowfrequencypoweramplifierisdividedintofourparts:pre-amplifier
poweramplifier,controlunitanddiplayuint,bandblockfiltercircuit.Whentheeffectivevalueoftheinputsinesignalvoltageis5mV,itcanmaketheoutputpoweron8Ωloadequaltoormorethan5Wthroughthelowfrequencypoweramplifier,withoutanyobviousdistortion.Meanwhile,itcanlowertheinputsignalamplitude.Thepassbandofthelowerfrequencyamplifieris20-20KHZ(expandable10-50KHZ),withthedistortionlessthan1%.Theinputresistanceis600Ω,andtheeffectivevalueoftheoutputnoisevoltageEMBEDEquation.3isequaltoorlessthan5mV.

Keywords:voltageamplificationtechnology,poweramplificationtechnology,MOSFETpowertransistor,bandeliminationfilter,distortion
Maindevices:NE5532,NE5534,MOSpair-transistor,ADC0809,74LS164

一、任务
设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。
要求
基本要求
当输入正弦信号电压有效值为5mV时，在8Ω电阻负载（一端接地）上，输出功率≥5W，输出波形无明显失真。
通频带为20Hz～20KHz。
输入电阻为600Ω。
输出噪声电压有效值≤5mV。
尽可能提高功率放大器的整机效率。
具有测量并显示低频功率放大器输出功率（正弦信号输出时）、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于5%。
发挥部分
低频功率放大器通频带扩展为10Hz～50KHz。
在通频带内低频功率放大器失真度小于1%。
在满足输出功率≥5W、通频带为20Hz～20KHz的前提下，尽可能降低输入信号幅度。
设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为40～60Hz。在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB。
其他。
三、方案论证比较
常见的低频功放电路连接形式上主要有OCL、OTL、BTL等，而且还有各种工作方式（甲类、乙类、甲乙类、S类等），可供的选择有很多。
方案一
音频功率放大器有一大批优质功放集成块、后模块可供选择，典型的例如：TDA1521、TDA1514、UPC1225H，功放厚模块STK4044XL。但这些优质功放专用集成块、厚模块在市场中不易见到。
方案二
典型的OTL电路由于输出端采用大电解C2耦合到负载，而系统负载只有8Ω，其等效۲值较小，所以对宽频带信号的无失真输出不利，尤其是对低频信号的衰减较大。
方案三
电路原理框图如图1所示。
本电路前置放大级采用运放NE5532P两级放大，主要承担电压放大任务，功率推动级选择NE5534，由于其在噪声、转换速率、增益带宽积等方面优异的指标，而且具有一定的输出电流，做功率推动级很合适。功率输出级采用大功率MOSFET对管，电路简单方便。
综上所述，方案三电路比较简洁，调整方便，可兼顾多方面的指标要求，所以选择此方案。
下面图1是低频功率放大器系统的结构框图，包括前置电压放大电路、功率放大