低频放大电路实验报告

1、课程设计报告所属院系：专 业：课程名称：电子技术基础上设计题目：低频功率的放大器设计班 级：学生姓名：学生学号：指导老师：完成日期：2012. 7. 5一 、设计思路1系统原理框图外供正弦 . 信号源弱信号前放大电路功率放8欧姆 电路负载自制稳电源波形变I 换电路自制稳电源2 设计方案设计本系统有两种方案，一种方案是采用集成电路与分立元件相结合的 方案，另一种是全部采用集成芯片的方案。为尽可能的降低噪声影响，减小非线性失真，以及考虑到外围元器件过多会 给系统引入噪声等干扰因素造成不利影响，本设计采用方案二：全部采用集 成运放芯片搭建电路。为满足题目规定的指标要求，减小非线性失真，提高电路的高频

2、和低频 特性，我们决定在前置放大级电路中采用集成双运放NE5532,在正弦波一 方波转换电路中采用集成运放LF357，在功率放大级中采用运放LM1875。二、单元电路设计1波形变换电路：设计电路如图1所示，我们直接采用施密特触发器进行波形变换与整形，选用高 精度、高速运算放大器LF357构成施密特触发器。根据题目要求，变换后的方波 要正、负对称，频率为1000Hz,上升和下降时间W1us,电压的峰-峰值为200 mV。因为LF357属于FET管，具有良好的匹配性能，输入阻抗高、低噪声、漂移 小、频带宽、响应快等特点，完全可以满足技术指标要求。图1 波形变换电路此电路中，C和C为脉冲加速电容，可

3、以减少方波脉冲上升时间和下降 21 22时间，可以取56pF和lOOpF。RP可以将输出幅度调整至200mV,可选用10K。R21 24为限流电阻，限制稳压二极管电流VD、VD，保证输出方波幅度稳定。12（1）确定输出电压UOU =V，比较器输出高低电平为土VO Z ZU 二 V 、U 二-VOH Z OL Z（2） U和U的表达式（当U = U时，输出电压状态发生跳变）+ - + -RU 二 U，U 二-23 U TOC o 1-5 h z - i +-+ - O22233）门限电位E =93 VmH R + Z迟滞宽度AV 迟滞宽度AV = EEmLR93（-V ）+ R2223Z当U E

4、时，U 0，U=-v ；imHOOz当U 0，U二 V。Oi mLOz2R V匕 二23 Z-mHmL TOC o 1-5 h z 2223令R二10K （假设迟滞比较器的迟滞宽度AV = 0.7V）23则 R = （2Vz-1） x R =（丝-1） x 10K = 75.71K，取 R 二 75K022AV230.722R近似等于R，即R二1OK0212321图1中集成运算放大器可采用转换速率SR 10V/uS,增益带宽积GBW 1 OMHZ的运放芯片，如LF357、OP-16、OP-37、NE5534等。电路接成迟滞电压比 较器结构，为保证输出方波幅度稳定输出使用2只稳压二极管Dl、D2

5、，稳压值 为Vz=3V。R4为稳压二极管的限流电阻，把流过Dl、D2的电流限定在6mA左 右。Cl、C2为脉冲加速电容，它可以进一步减少方波脉冲时间上升和下降时间。 假设迟滞比较器的迟滞宽度A V=EmH-EmL=0.7V，则R3可用下式来确定R3= (2Vz/AV 1) R2= (2*3/0.7-1) * 10=75.71 KQ 取 R3=75 KQ 如电路采用 LF357集成运放，则输出方波的上升时间和下降时间可做到小于0.5uS。调节RW, 输出幅度可调节到200mV，满足题目指标要求。2弱信号前置放大级电路：前置放大电路可以采用集成运算放大器构成的前置放大器,也可以采用专 用前置放大器

6、IC构成的前置放大器电路，从经济方面考虑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、 LF353、LF357、LF356、0P-16、OP-37、NE5532、NE5534等。主要考虑的技术指 标是带宽、电压增益、转换速率、噪声和电流消耗等。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O图2同相放大电路结构的前置放大电路为了尽能保证不失真放大，图3采用两级运算放大器电路A1和A2,每级放大 器的增益取决于R1、R2和R3、R4,即AvA=1+R

7、2/R1,AVB=1+R4/R3。由上述分析可知,低频功率放大器的总增益为68dB,两级前置放大器的增 益安排在50dB左右比较合适，每级增益在25dB左右，以保证充分发挥每级的线性 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。图2中C1、C2分别为隔直流电容，是为满足各级直流反馈、稳定直流工作点 而加的。但对于交流成分，C1、C2必须呈现短路状态，即要求C1、C2的容抗远小于Rl、R3的阻值。C3、C4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、R6为各级运放输入端的平衡电阻，通常R5=R2,R6=R4。一个采用两级NE5532(C1:A和C1:B)

8、构成的前置放大器如图3所示。各级均 采用固定增益加输出衰减组成，要求当各级输出不衰减，输入U二5mV时，I, P - P输出 U 2.53V。O,P-P对于第一级放大器，要求杂信号最强时，输出不失真，即在U=700mVI,P-P时，输出 UH化糜沖电话鍛散 丈电腐叭电诉订曲：冬电那施电需LAb才I H化糜沖电话鍛散 丈电腐叭电诉订曲：冬电那施电需LAb%J刍1tJ a0 ; mip*坯至站盂电路四、仿真与调试1稳压电源的调试电源电压输出值稳定，其正电压输出为+14.8V,负电压输出为-14.7V。虽然运放 所加正负电压不对称时可能会引起直流偏移，即在输入信号为0时，输出信号并 不为0,但考虑到

9、NE5532的低噪声性能和LM1875在8 Q负载上，20W输出时总谐波 失真为0.015%的特点，对正负电压输出微小的不对称不再做调整。2.前置放大电路和波形转换电路的调试：在此我们对前置放大电路的两级分开调试。调整直流电源输出为15V,插 上运放NE5532芯片，接通直流电源1前置放大器调试前置放大电路运行情况如下图(5)所示：Oscilloscope-ISClOscilloscope-ISCl2功率放大电路调试(与前置放大电路并行)前置放大电路与功率放大电路共同运行情况如下图(6)所示.Bode Plotter-XBPl2D.4S Hs54.937 dBBode Plotter-XBPl

10、2D.4S Hs54.937 dB电压总增益 ： 输出功率 ： 电源平均供给功率：53.6dB（前置放大级为20,功率放大级为33.6）Po=11.236W;Pi=12.5V x 1.185A=14.8W转换效率耳二Po/Pi=11.236/14.8=76%五、心得体会经模拟运行表明，本电路可以实现将输入的低频信号进行放大后，产生足够大的 电流去推动扬声器进行声音的功放。当然这次毕业设计不是那么的顺利，在刚开 始做的时候，由于对各个元器件的不熟悉，致使我们在做电路的时候很碍手碍脚， 还搞错了元器件的正负极，使电路直接没反映，还有在做电源的时候，由于少接 了一根线，使我在测量电压的时候没有输出电

11、压，后来我们看书上面的电路图， 一步一步仔细的寻找原因，后来终于找出问题的所在。在调试电路的时候，开始 的时候没有波形出现，后来才发现是三极管坏了，当找出原因的时候心里面真的 很高兴，因为是自己努力的。经过半个月的毕业设计，我不仅在专业技能方面有了明显提高，还了解了产品开 发所必须的全过程：资料收集、功能分析、分析电路、安装、调试等。虽然时间 不长但我感觉有很大的收获，通过学习使自己对课本上的知识进一步了解加深， 能够充分利用图书馆的资料，增加了除课本以为的许多知识。增强了自己对电路 图的认识，加深了解了电路图每一部分的作用及其是如何工作的。与此同时，我 还明白了团结合作的团队精神的可贵性，与

12、队友的合作更是一件快乐的事情，只 有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。而团队合作也是当今 社会最提倡的。同时也提高了自己动手能力，包括使用万用表等测量仪器测量数 据，以及利用仪器如何检查故障的根源，怎样排除故障的方法，培养了自己的自 学能力以及人际交往能力。从而使我能够更好地适应社会工作。这次实践活动的时间虽短，但它留给我们的启迪却是深刻而长远的，是我 们人生道路上坚实的一步。我通过积极参加社会实践活动，认识了社会，认识到 自己的社会位置，明确了自己的历史使命，激发了自己的学习热情，我会不断地 调整和完善自己的知识结构，战胜前进道路上的各种挫折，锻炼自己的意志和毅 力，为适应今后的工作做好准备。实习工作结束了，但这不是终点，而是另一个 新的起点。实习的一些收获和体会，都对于我们今后走上工作岗位，都有很大的 帮助。经过这次实习，也提高了我的专业水平。相信在以后的工作上，还会有更 大的进步。此次毕业设计虽然结束了，也留下了很多遗憾，因为由于时间的紧缺和元 器件的缺乏，并没有做到最好，但是，