音频功率放大器

音频功率放大器深圳大学电子设计与光学技能大赛设计报告音频功率放大器电子科学与技术学院 \ 张哲滔目录一、摘要……………………………………….1 二、设计任务和要求…………………………..1 三、作品简介………………………………….2 3.1、基本结构……………………………3 3.2、工作原理…………………………….3 3.3、功能………………………………….3 四、方案……………………………………….. 五、单元电路设计………………………………. 5.1、前置放大器设计………………….. 5.1.1、参...

深圳大学电子设计与光学技能大赛设计报告音频功率放大器电子科学与技术学院 \ 张哲滔目录一、摘要……………………………………….1 二、设计任务和要求…………………………..1 三、作品简介………………………………….2 3.1、基本结构……………………………3 3.2、工作原理…………………………….3 3.3、功能………………………………….3 四、方案 ……………………………………….. 五、单元电路设计………………………………. 5.1、前置放大器设计………………….. 5.1.1、参数计算……………………. 5.1.2、计算机仿真…………………. 5.2、音调控制器的设计……………… 5.2.1、参数计算…………………. 5.2.2、计算机仿真………………. 5.3、功率输出级计算…………………… 5.3.1、参数计算…………………… 5.3.2、计算机仿真……………….. 六、电路测试与分析…………………………….. 6.1、前置放大和功率放大联调………….. 6.2、总体联调………………………………… 6.3、产品指标的测试和讨论……………….. 附录1 电路图…………………………………….. 附录2 产品总料单…………………………….. 一、摘要音频功率放大器主要用于推动扬声器发声,凡发声的电子产品中都要用到音频功放，比如手机、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。随着生活水平的不断提高，人们对音响的品质的要求也越来越高，而音频放大器作为音响中最重要的部分，其作用是将传声器件获得的微弱信号放大到最够强度以推动放声系统中的扬声器或其他电声器件，试原声重现。二、设计任务和要求 1、任务: 设计并制作一个音频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率晶体管, 不得使用MOS集成功率模块。 2、要求：（1）、基本要求 1 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，输出波形五明显失真。 2 通频带为20Hz～20kHz。 3 输入电阻为10KΩ以上。 4 输出噪声电压有效值V0N≤5mV。本题输出噪声电压定义为输入端接地时，在负载电阻上测得的输出电压，测量时使用带宽为2MHz的毫伏表。 5 尽可能提高功率放大器的整机效率。本题功率放大电路的整机效率定义为：功率放大器的输出功率与整机的直流电源供给功率之比。电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。（2）、发挥部分： ① 保证通频带内低频功率放大器失真度小于3%。 ② 在满足失真度要求、通频带为20Hz～20kHz的前提下,尽可能提高整机效率。③ 设计加入一个调音电路，要求在100Hz和1000Hz两个点，能够调整±8dB的音量。三、作品简介 1、基本结构根据设计课题的要求，改音频功率放大器的基本组成部分可由图示框图所示。输出功率放大中继放大前置放大输入 2、工作原理电路由前置放大、中继放大及功率放大三部分组成。前置部分为电压跟随器，作用是提高原来电路的负载能力，增大输入电阻，；中继放大为双运放大器，因为运放大器的电压增益非常大，范围从数百到数万倍不等，同时将放大的电压提供给功率放大区，功率放大区为推挽式放大，从而提高功率放大电路的放大效率。 3、功能（1）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。（2）通频带为20Hz～20kHz。（3）输入电阻为10KΩ以上。特色功能： 1 保证通频带内低频功率放大器失真度小于3%，真实失真低频为0.5%，高频失真度是为1.2% ② 在满足失真度要求、通频带为20Hz～20kHz的前提下，把整机效率提高到了 ③ 设计中加入了一个调音电路，在100Hz和1000Hz,音量调整范围为52.2～70.1db。 ④ 输入电阻较大，为24K，且通频带宽为1Hz～92KHz. 四、总体方案方案的描述：音频功率放大器分为三部分: (1).电压跟随器音频功率放大器的输入阻抗较小,输入信号会在输入时有较大的损耗,而电压跟随器的输出阻抗大,作为放大器的前一级能增加输入阻抗,信号在输入高输入阻抗端时可以用小讯号电流驱动电路工作,从而达到减小损耗的目的. 图 1 (2)中继放大器输入信号一般较小,直接输入功率放大器中会功率不足而影响输出.该级中继放大器由两个运算放大器构成双级运算放大,用于信号的前置放大,使电压抬高,达到功率放大器放大功率所需程度. 图 2 (3)功率放大器经过中继放大器抬高的信号通过晶体管的控制作用，把电源提供给放大器的直流功率转换成负载上的交流功率,从而达到放大信号的效果.该级功率放大器使用甲乙类放大器,提高了小信号输入时的效率,且输出功率越大,效率越大,另外失真也较小. 图 3 （4）调音部分我们采用了负反馈调音电路。将输出端的一部分输出经过反馈电路回到第二级运算放大器的负向端，并且能够调节运算放大器的放大功能。通过调节电位器从而调节放大和输出来调节增益。两个电位器一个起到粗调一个起到微调的作用，当两个阻值为0时，反馈最大，增益最小；当阻值最大时，反馈最小，增益最大，从而起到调节音量的作用。图 4 5.3、功率输出级计算（1）参数计算输入电压有效值为Urms=4.95mv，信号1KHz时在8欧姆的电阻上，负载电压有效值为6.38v。输出功率为P=5.1W。通频带计算通频带输出电压最小值为 6.38x0.707=4.5v 信号为1Hz时，负载电压为 Urms=5.84V 信号为92kHz时，负载电压为 Urms=4.58V 所以1Hz满足在通频带范围内。由于再改变频率，电压变化较大，所以，通频带取1Hz——92kHz 音量调整计算根据负载电压有效值为6.38V时，增益为62.1dB 要调整正负8dB音量则增益调整为54——70dB 输入1kHz信号时：负载电阻电压的范围为1.99——15.92V 即52.2——70.1dB 输入为100Hz时：负载电阻电压范围为1.99——15.92V 即52.2——70.1dB。能调范围均为8dB！ (2)计算机仿真中频输入低频输入高频输入 1kHz调音 100Hz调音六、电路测试与分析 6.1、前置放大和功率放大联调 6.2、总体联调 6.3、产品指标的测试和讨论附录1 电路图附录2 产品总料单 1. 运放NE5535 x3 2. 1KΩ x4 3. 3KΩ x2 4. 300KΩ x1 5. 510KΩ x1 6. 100Ω x5 7. 10KΩ x2 8. 100u电解电容 9. 二极管1N4001 10. 三极管 NPN MJE182 x2 MJE172 x2 11.50w 8Ω电阻 x1

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