课程设计（论文）-音频功率放大器设计.doc

华北科技学院课程设计音频功率放大器设计任务书一、设计任务技术指标:1)输入信号vi=10mv2)频率f=1khz3)负载电阻为8时，输出功率po1w二、设计要求1根据设计指标要求进行预设计，确定电路形式，估算元件参数并选择元器件。2进行指标核算，根据设计的电路利用理论公式，核算有关指标能否达到设计要求。3. 利用multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析。4按时提交课程设计报告，画出设计电路图，交一份a3图纸，完成相应答辩。三、参考资料（l）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004（3）谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，2003（4）李万臣主编.模拟电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2001（5）高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，2002音频功率放大电路目录一、设计任务及要求.(3）1.1设计任务.（3）1.2设计要求.（3）2、 设计作用、目的.（3）三、设计的具体实现.（3）3.1设计思路. （3）3.2电路基本框图. （4）3.3单元电路设计与分析3.3.1.前置放大电路设计. （5）3.3.2二级放大电路放大设计.（7）3.3.3功率放大电路设计.（8）3.4pcb版电路制作.（10）四、心得体会及建议.（13）五、附录.（15）六、参考文献.（16）一、设计要求技术指标:1)输入信号vi=10mv2)频率f=1khz3)负载电阻为8时，输出功率po1w1根据设计指标要求进行预设计，确定电路形式，估算元件参数并选择元器件。2进行指标核算，根据设计的电路利用理论公式，核算有关指标能否达到设计要求。3. 利用multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析二、设计的作用，目的1.设计并实现ocl功率放大器，功率放大器的作用是给音响放大器的负载rl（阳盛器）提供一定的输出功率。 2.掌握功率放大电路的工作原理。3. 熟悉集成运放的使用。4. 熟悉multisim软件。三、设计的具体实现 1.设计思路音频功率功率放大电路的设计不仅要求对音频信号进行功率放大以有足够的功率驱动扬声器发声，同时要求音质效果良好。要实现功率放大，不仅要求对电流进行放大，而且要求有足够的电压放大倍数。利用集成运放对电压信号进行放大，不仅可 减小器件的数量，而且会使电路更加稳定。根据设计要求，在输入电压幅度为5mv、等效负载电阻rl为8时，放大通道应满足额定输出功率po1w。进计算输出电压ursm2v。所以，总体要求的电压放大倍数为预期的输出电压有效值除以输入电压有效值再加上一定的设计余量，电压放大倍数约为400倍。单级电路不易实现如此大的放大倍数同时保持电路性能，所以需要采用多级放大电路。考虑到多级放大电路虽然可以提高电路的增益，但级数太多也会使通频带变窄，所以，采用两级放大设计。2.电路基本框图二级放大器负载扬声器功率放大器前置放大器信号输入3单元电路设计与分析为了保证电路安全可靠，通常使电路最大输出功率pom比额定功率po要打一些，则一般取pom=(1.52)po所以，最大输出电压vom应根据最大输出功率pom来计算：vom=2pomrl考虑晶体管饱和压降等因数，放大器vom总是小于电源电压。令电源电压利用率：=vomvcc一般为：0.60.8vcc=13.3v考虑功放的供电电源大小，最后选择电源vcc为15v。（1）前置放大电路设计前置放大电路的作用是对微弱输入信号进行放大，如图所示电路，为一个反相比例放大器，其电压放大倍数为20.电路的输入信号约为10mv、1khz的交流信号。音频功率放大器的设计要求电路有足够的带宽，噪声足够小，以及谐波失真足够小，这就要求选择各级电路中合适的运算放大器。具体设计中运算放大器采用lf347bd，其管脚少易于掌握连接，放大倍数为20倍，反相输入电阻为5k，反馈电阻为100k。可以用振幅为10mv、频率为1khz的正弦波作为输入信号。仿真的结果如图所示，反相比例运算电路的放大倍数为：uo=-r3r2ui1=-1005=-20ui1,由上图可得放大倍数约为200mv基本符合期望，同时也没有出现失真。其中运算放大器的参数：lf347是一种场效应管与双极性管兼容的单片四运放，具有高输入阻抗，高速的性能，具有内部失调电压调节，低失调电流、低谐波失真、低噪声等特点，可广泛应用于高速积分、快速d/a转换、采样/保持电路及一般放大电路中。lf347的供电电压一般为+12v，其差模电压增益为100db，输入失调电压3mv，共模抑制比为100db，输入电阻106m欧，转换速率13v/us，单位增益带宽为4mhz。（2）二级放大电路放大设计二级放大电路的作用是进一步提供放大倍数，同时可对输出的幅度进行 调节，如图所示的电路，为一个放大倍数为20倍的反相比例放大器。要求 二级放大电路的输入信号 约为200mv、通带为30hz130hz。二级放大电路的元器件参数与前置放大电路的类似，仿真的结果如图所示二级放大电路的放大倍数为：uo=-r3r2ui2=-1005=-20ui,基本符合预期。运算放大器的参数同一级放大电路的相同，此处就不在说明。（3）功率放大电路设计在实用电路中，往往要求放大电路的末级输出一定的的功率，以驱动负载。能够想负载提供功率的放大电路称为功率放大电路。功放既不是单纯的追求输出高电压，也不是单纯追求 输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。目前使用最广泛的是无输出变压器的功率放大电路（otl电路）和无输出电容的功率放大电路（ocl电路）。我打算用ocl电路。其原理图如图所示，图中采用npn型低频功率晶体管2sc2001，其参数为：icm=700ma，pt=600mw,u(br)ceo=25v,uces=0.2v；pnp型低频功率晶体管2sa952，其参数为：icm=-700ma,pt=600mw,u(br)ceo=-25v,uces=-0.25v。仿真的结果如图所示，ocl电路输出信号峰值略小于输入信号峰值，输出信号波形产生了交越失真，且正、负向输出幅度略有不对称。由下图的万用表的读数可知，输出功率约为3w。基本可以满足设计需求。4、pcb版电路制作据设计要求设计电路原理图并完成原理图的绘制。对于简单的原理图也可以进行直接的pc板绘制生产网络开始设计与绘制原理pcb系统设计修改封装引入网路自动布设置pcb规范结束存盘打印手工调整a.据原理图生成网络表，这部分protel pdx是自动进行的，只需要用户单“createnetlist”即可；b.网络表有也是原理图与印制电路板的接口；c.规划电路板的结构，即确定电路板的框架，设置系统参数；d.引入第二步生成的网络表和零件封装，让原理图与印制电路板连接起来；e.引入网络表后系统将根据规则对零件自动布局进行飞线；f.修改封装与布局，这是自动布线的前提；g.protelpdx自动布线比较完善，它采用最先进的无网络技术。基于形状的对角线自动布线技术；h.自动布线后，如果有不满的地方，我们可以进行手工调整；i.存盘并打印；j.结束四、心的体会及建议第一次做课程设计，在确定自己应做的课题后，首先做的是大量搜索自己需要的资料。音频功率放大器，单从名义上来说，应是一个好有意思的制作，因为它的意义很现实。根据设计要求和设计材料，我们需设计的音频功率放大器在所有音响类别里，是一个比较简单的设计，它由前置放大电路，二级放大电路和功率放大电路这三部分组成。但通过一番对音频功率放大器的了解，即便现在设计的是一个比较简单的音放，但相比其它几个课程还是要复杂一些，但至始到终肯定了这个课程坚持到底。要写一个课程设计，首先就必需对它的理论作充分的了解。平常学习不扎实，甚至有时总觉得很多的东西学了没什么作用，至少现阶段没什么用，在做课程设计感觉就自己学的东西甚少。平常做电子实验也不在少数，但课程设计与在实验室做实验是两个截然不同的状况，其中后者是别人已设计好的思路，只需在做实验之前搞懂实验原理，再根据已编写的实验步骤一步一步做下来便可；而课程设计从一开端全靠自己去弄清自己需要干什么，该怎样去做。课程设计看似简单，当自己着手去做时，其实要比想象中复杂。课程设计除了要熟练掌握音响放大器的理论知识，还要明确自己的设计模式。对于毫无设计经验的人而言，最先想到的自然是通过网络渠道，搜索别人的设计方案。设计方案本没有一个固定的模式，设计要求中列写一个大致纲要，如果一致与纲要完全相同，稍感没有新意，又想创新。如此是一个很多虑的想法，既消耗时间，又不能满足自己的想法，因为课程设计本有自己的要点，是一个纯粹的技术项目，不需要太多的外在修饰。通过此次模电大型试验的设计以及调试，掌握了音频功率放大器的基本设计方法和设计原理，对几种基本电路有了更深刻的认识和印象，并且掌握了一定的多级放大电路设计和调试的经验。但是，同时也发现自己的许多不足之处。发现自己在将书本知识转化为实践能力的水平还很薄弱，在遇到问题时耐心不足，解决问题时不能够静下心来，只想赶快做好实验，填完表格的观点是非常错误的，这些实验，获得数据是其次，真正的在于培养我们自己发现问题、解决问题的能力。以后我会更加注重自己这方面能力的培养。我觉得在课程设计前老师可以简单讲一下，用到的仿真软件和制版软件。同时也讲一下电子元器件的基本知识。在课程设计的过程中我觉得我有很大一部分时间花费在了，仿真软件的熟悉上面和电子元器件的筛选上面。如果老师课程设计之前简单讲一下，就可以把更多的时间放在电路的选择上。五、附录5k电阻4100k电阻1150k电阻110f电容1运算放大器2lf347bd12v直流电源215v直流电源2晶体管22sc2001,2sa95210mv电源1六、参考文献1 谢自美。电子电路设计。实验。测试。武昌：华中理工大学出版社，1994。 2 童诗白。模拟电子技术基础。第二版。北京：人民邮电出版社，1999。 3 康华光主编，电子技术基础（数字部分、模拟部分），高等教育出版社，1998。 4 胡宴如模拟电子技术m北京：高等教育出版社，2004， 5 廖芳。电子产品生产工艺与管理。电子工业出版社2003: 98-100。 6 华成英:模拟电子技术基