电设95年A题实用低频功率放大器(不错).doc

实用低频功率放大器 系统功能及性能指标 1、基本要求： 输入电压幅度5~700mV 负载Ω 额定输出功率 带宽 在和的内的非线性失真系数 在下的效率 在Ω的负载上的交流声功率 2、发挥部分： 产生HZ、上升和下降时间、的对称方波 在下输出波形上升和下降时间、输出波形顶部斜降 在下输出波形过冲量 二、实验目的 理解低频功率放大电路的工作原理，掌握功率、效率的测量方法，学会设计比较器，将正弦波转换为方波信号，学习集成功率放大器基本技术指标的测试，巩固和加深对电子电路基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力。 三、实验要求 1.基本要求 设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器. 在放大通道的正弦信号输入电压幅度为5～700 mV , 等效负载电阻RL为8Ω下,放大通道应满足: （1）额定输出功率POR ≥10 W; （2）带宽BW ≥50～10 000 Hz; （3）在POR下和BW内的非线性失真系数≤3 %; （4）在POR下的效率≥55 %.; （5）在前置放大级输入端交流短接到地时,RL = 8 Ω 上的交流声功率≤10 mW. 2.发挥部分 （1）由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波,频率为1 000 Hz ,上升时间≤1 μs ,峰2峰值电压为200mV. 用上述方波激励放大通道时,在RL = 8 Ω下,放大通道应满足. （2）额定输出功率POR ≥10 W; （3）在POR下输出波形上升时间和下降时间≤12μs ; （4）在POR下输出波形顶部斜降≤2 %; （5）在POR下输出波形过冲量≤5 % 四、方案论证 前置放大:本实验由弱信号前置放大级、交换电路、功率放大级等部分组成。前置放大级用来放大输入的信号，以推动后面的功率放大器。放大电路有很多，但是弱信号的前置放大电路必须要由低噪声、高保真、高增益的集成电路。符合运放有NE5532、OP07、LM318等。这个实验中，采用的是NE5532和LM318，NE5532具有高精度、低噪声、高阻抗、宽频带等优良的性能，能使电路的指标大大的提高。 功率放大：功率放大有两种的方式，一种是用分立元件构成OCL电路，一种是用专用的功放集成芯片。其中，集成功放具有工作可靠，外围电路简单保护功能比较完善等有点，分立元件比较复杂，只有有一个环节出现问题，则性能就会低于集成功放，所以本实验采用的是用集成功率芯片做功率放大电路。 波型转换： 正弦波型转换为一般用比较器或运放做成的比较器电路实现。常用的比较器有过零比较器，任意电平比较器，滞回比较器。过零比较器和任意电平比较器都属于单限比较器，但输入电压在在阈值电压附近任何微小的变化，都将引起输出电压的跃变，因此单线比较器抗干扰能力差，不予采用。在这里我们用滞回比较器，因为它有惯性，具有一定的抗干扰能力；且若两个阈值时，就可以输出占空比接近于50%的方波信号，可以达到题目要求。下面是滞回比较器的电路图和传输特性 方案一 用运放做比较器电路，利用正反馈电路，将小的交流信号转化为峰峰值比较大的方波信号，再经过电阻的分压，可以得到信号比较小的方波信号；将分压电阻换成滑动变阻器，可以通过调节滑动变阻器，得到峰峰值为200mv的方波信号；运放的输出端加入两个正负极性相反的稳压管，用来控制输出电压的幅值，使输出信号稳定在一定范围内。另外，为达到输出方波的上升下降时间小于1us和双极性方波,要求使用的运放为压摆率较高且为双电源供电的运放 方案二 用比较器做成的比较器电路，比较器的功能比较两个电压的大小输出电压的高或低电平电压比较器结构简单，灵敏度高，五、芯片手册 NE5532芯片手册 LM318芯片手册 LM1875芯片手册 五、系统硬件电路设计 弱信号前置放大级设计： （1）、电路的组成： 因为实验要求，前置放大电路的输入端接地时，在8Ω的负载上的噪声功率要小于10mV，所以要尽量减小噪声。为了选用低噪声芯片，所以用用NE5532构成前置放大电路，为了提高前置放大电路的输入电阻和共模抑制比，必须采用同相比例放大电路。 （2）、测量放大器原路图： （3）、工作原理： 为了阻抗匹配，增大输入电阻，在前置放大电路的前面设计了电压跟随器，由题目可知，在功率放大的8Ω负载上要获得额定输出功率，根据： -------------------------------------------------（1） -----------------------------------------