低频功率放大器.docx

湖北民族学院

课程设计报告

课程：电子系统设计
专业：电子信息科学与技术
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：谭建军

实验一
一、实验要求：
1.设计低频功率放大器，带宽：20HZ-20KHZ，输出功率0.5W，效率：65%，无明显失真。
2.用multisim仿真。
3.搭建电路系统，测试设计主要参
4.写出设计报告。

重点:功率放大器设计方法；电路参数测试。
二、总体方案设计
低频功率放大器的整个电路主要由阻抗匹配电路、前置弱信号放大电路、功率放大电路组成。阻抗匹配电路，即电压跟随器，完成输入信号与放大电路之间的阻抗匹配；前置放大电路主要是对输入信号进行电压放大；功率放大电路完成对电压、电流的放大，为负载提供能量，增加带负载的能力。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。仿真实验结果表明该低频功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标。对15HZ—149KHZ的弱信号都具有放大能力，通过调整，可严格控制在20Hz—20kHz，以达到我们我需要的实验要求。
在此次实验中，我们会用分别用到阻抗匹配电路、前置放大电路、功率放大电路。其中，阻抗匹配电路，即阻抗变换。在本电路中，由于输入阻抗可能很小，故采用电压跟随器来作阻抗变换。由于考虑到带宽、噪声等的影响，采用前置放大电路中的运放作为放大器。前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响集成放大器构成。符合上述条件的集成电路有：LM324、NE5532等。本系统设计选用NE5532，NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器,具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能。采用专用的集成功放芯片，TDA2030集成芯片，外围电路简单，且输出功率较大。因此用这三种来完成此次的实验。
三、方案论证
1.低频功率放大电路
方案一：采用分立元件构成低频功率放大器，其电路仿真图如图（1）所示。由图可知：该电路是由分立元件构成的OTL低频功率放大器。其中，由三极管VT1构成推动级（也称前置放大级），VT2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型三极管，他们组成互补推挽OTL功率放大电路。由于每个管子都接成射级输出器形式，所以具有输出电阻低、负载能力强等特点，适合于作功率输出级。VT1管工作甲类状态，它的集电极电流Ic由电位器RP1进行调节。Ic1的一部分流经电位器RP2及二极管D1，给VT2、VT3提供偏置电压。调节RP2，可以使VT2、VT3得到适合的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。该电路总体设计及设计方案带负载能力强、效率高，但所用器件较多，调节不方便且不易调节。
方案二：采用集成芯片TDA2030A构成低频功率放大器。TDA2030A是意大利SGS公司的产品。它具有输出电流大，谐波失真和交叉失真都很小的特点，其电路内部设有短路保护系统来限制功耗过载，保护输出晶体管处于安全工作状态。TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。由它构成的低频功率放大器的电路仿真图如图（2）所示。由图可知：该电路所用器件少，外围简单。因此本仿真系统选用方案二。

图（1）

图（2）
四、单元模块设计
1．阻抗匹配电路
跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级，即缓冲级。即作阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。

图1
2．前置放大电路
本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF347、OP-37、NE5532等。为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,减少输出噪声,采用集成运算放大器构成前置放大器电路时,必须采用同相放大电路结构,电路如图3所示

图2
为了尽可能保证不失真放大,图中只采用一级运算放大器电路U2A,该级放大器的增益取决于R1和R2,即Av1=1+R2/R1。为保证前级有较大的电压放大能力，因此可取相应的电阻值，即R2=100KΩ,R1=10KΩ。由上述分析可知,低频功率放大器的放大倍数理论上为11倍，能保证充分发挥线性放大性能并满足带宽要求,从而可保证不失真,即达到保真放大质量。C2为耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器的输入电阻。R5各级运放输入端的平衡电阻,对静态工作点具有调节作用。而实际测得当输入V1=0.1时，频率为1kHz时，输出VO=1.06V。鉴于以上情形，可取前级放大A2=10
对于前置放大器,要求信号最强时,输出不失真,即在V2pp=1.00v时,当输入信号Vi=0.1V，而输出不衰减时V01=Vi*A1=0.10V*10=1.00V。功率放大要求输出V02≧2V,,考虑到元件误差的影响,取V02=3V,,而输入