低频功率放大器报告

低频功率放大器报告（共7篇）

篇1：低频功率放大器报告

《电路与模拟电子技术》

课程设计报告

低频功率放大器

一、摘要

低频功率放大器的主要应用是对音频信号进行功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要分为稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路共4 部分。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。前置放大器主要是实现电压的放大。功率放大器实现电流、电压的放大。波形变换电路是将正弦信号变换成规定要求的方波信号。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。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路。

二、关键字

前置放大级电路

功率放大

稳压电源电路

波转换电路

三、总体设计方案论证及选择

根据课设要求, 我们所设计的低频功率放大器应由以下几个部分组成：稳压电路、前置放大、功率放大以及波形变换电路。下面对每个单元电路分别进行论证：

前置放大级：

设计要求前置放大输入交流接到地时，RL=8的电阻负载上的交流噪声功率低于10mw因此要选用低噪音运放。本装置选用的优质低噪音运放NE5532AI。设计要求输入电压幅度为5~700mV时，输出都能以Po≥10W满功率不失真输出，信号需放大几千倍，有考虑到运放的放大倍数与通频带的关系，故采用两级放大，增益调节可用电位器手动调节，也可用自动增益控制，但考虑到题目中的“使用”俩字（例如输入信号不是正弦信号，而是大动态音乐信号），本装置采用手动增益调节。

功率放大级：

根据设计题目要求，在供原则的功率放大可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试的号，则性能很可能高过较好的集成功效。许多优质功放是分立功放。但其中有一个元件出现问题或是搭配不当，则性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载，过流，过热等损坏还得加复杂的保护电路。

现在市场上也有很多性能优越的集成功放芯片，如TDA2040A,LM1875，TDA1514等。集成功放具有工作可靠，外围电路简单，保护功能较完善，易制作易调试等特点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设计的要求问题的。

综上所述，考虑时间紧，在满足要求的前提下，选择易调试的集成功放。

我们熟悉的集成功放有TDA2040A，LM1875，TDA1514等，其中TDA2040A功率量不大，TDA1514外围电路较复杂，且易自激。这两种功放的低频率特征都欠佳，LM1875外围电路简单，电路熟悉，低频特性好，保护功能齐全。它的不足之处是高频特性较差（BW<=70KHz），但对于本设计要求的50Hz~10KHz已足够，因此选用LM1875作功放。

波形变换电路：

直接采用施密特触发器进行变换与整形。而施密特电路可用高精度、高速运算电路搭接而成，也可采用专用施密特触发器构成，还可以选用NE5532P电路构成。

通过比较，本课程设计中施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357构成。

自制稳压电源：

本系统设计采用三端集成稳压电源电路，选用LM7815、LM7915三端集成稳压器。

四、设计方案的原理框图

图1 总体设计

放大通道正弦信号外供正弦信号源弱信号前置放大级变换电路正、负极性对称方波 自制直流稳压电源功率放大级RL=8Ω~220V50Hz

五、总体电路图、接线图及说明 XFG101C210uF2V318 V 683XDA1THDU2A1C458U3B710uF9R5850%050kΩKey=AXSC1Ext Trig+_A+_B+_10NE5532AI746R21MΩ0R415kΩR31kΩ4C347uF0R61MΩ14110R71kΩ12C547uF004NE5532AIR822kΩR9V4-18 V 1350%050kΩKey=A150

图2 前置放大电路

说明：前置放大由两级NE5532典型应用电路组成，各级均采用固定增益输出衰减组成。要求当各级输出不衰减，输入Vp=5mV时，输出Va.pp>=2.53V。

0V218 V 5XFG1514C5220uFU10C3100nFD11N400797+XSC1Ext Trig+_A_+B_8C710uF3R1100kΩ023LM1875T2R320kΩ6V1-18 V 0C2220uF0C4100nF0R21kΩ4D21N4007R48Ω10C6210uF0C147uF0

图3 功率放大电路

说明：功率放大器选择用集成功放LM1875，采用典型电路，此电路中R3，R2组成反馈网络，C1为直流反馈电容，R1为输入接地电阻，防止输入电路时引入感应噪声，C7为信号耦合电容，D1，D2为保护二极管，R4和C6组成退偶电路，防止功放产生高频自激，C5，C2，C3，C4是电源退耦电容。

六、主要元器件选择

1）稳压电路中选用LM7815、LM7915三端集成稳压器

2）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，所以在正弦波一方波转换电路中采用集成运放LF357

3）在前置放大级电路中采用集成双运放NE5532,在功率放大级中采用运放LM1875。

七、电路参数计算

前置放大计算

对于第一级放大，要求在信号最强时，输出不失真，即Vp=700mV时，输出Vom<11V(低于电源电压1V)。所以

A1=Vom/Vp=11/0.7 =15.7 取A1=15.当输入信号最小，即Vpp=10mV，而输出不衰减时

V01.pp=A1*Vi.pp=15*10=150mA 第二级放大要求输出V02.pp>2.53V,考虑到元件误差的影响，取V02.pp=3V，而输入信号最小为150mV，则第二级放大倍数是

A2 = V02.pp/ V01.pp=20 功率放大计算：

LM1875开环增益为26dB，即放大倍数 A=20

因为要求输出到8Ω电阻负载上的功率P0>10 W。而 Vom=2Rl*P。=12.65V 加上功率管管压降2V，则

V=Vom=12.65+2=14.65V 取电源电压为15V

Icm=2P。*Rl=1.518A PV =2V * Icm/ =15.1W

八、Multisim仿真结果

前置放大

直流稳压

功率放大

波形转换

九、收获与体会

通过此次课程设计锻炼，我不仅深深体会到理论知识与实践结合的不易，还深入了解并学会了一种简单实用、成本低的低频功率放大器的电路设计方法。课设过程中为了让自己的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅热处理方面的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义。

十、参考文献

[1] 胡翔骏 电路分析(第二版)北京：高等教育出版社 2007 [2] 华成英、童诗白 模拟电子学基础（第四版）北京：高等教育出版社 2006 [3] 黄智伟 全国大学生电子设计竞赛系统设计 北京：北京航空航天大学出版社 2006 [4] 夏路易、石宗义 电路原理图与电路板设计教程 北京希望电子出版社 2002 [5] 谷丽华、辛晓宁、么旭东 实用低频功率放大器的设计 沈阳化工学院学报 [6] 高玉良 电路与模拟电子技术 北京高等教育出版社

十一、附件

XSC3V120 Vrms 60 Hz 0° A+_BExt Trig+_+_D91N5402U1LM7815CTC7330nF5C810uFD11N5402D31N5402D21N5402D4C11N5402100nF03R1C31kΩ2.2mFC22.2mF0IC=35VIC=35VXSC1Ext Trig+D51N5402D71N54028D6+_A_B+_91N5402D8C41N5402100nFR21kΩC5D1001N5402C6132.2mFIC=35VU2LM7915CT002.2mFIC=35VXSC2Ext Trig+_11C1010uFC9330nF00A+_+B_0 图2

直流稳压电路

说明：直流稳压电源部分为整个功放电路提供能量，根据设计的前置放大级电路和功率放大级电路的要求，仅需要稳压电源输出的一种直流电压即+15V。因三端稳压器具有结构简单、外围元器件少、性能优良、调试方便等显著优点，故本设计中采用三端稳压电路。两组独立的20V交流，经过桥堆整流，大电容滤波，再加0.1uF小电容滤掉电源中的高频分量。考虑到制作过程中电源空载时的电容放电可在输出电容并上1K大功率电阻。另外还要给7815，7915来获得+15V、万一输入端短路，大电容放电会使稳压块由于反电流冲击而损坏，加两个二极管可使反相电流流向输入端起保护作用。

V260V140XSC11R410kΩ2D21N4728A5R510kΩR6831Ext Trig+3C1818 V U1A330nF1824NE5532PV370C2-18 V 330nFU2A+_AB_+_R310kΩ700mVrms 1000 Hz 0° 30924NE5532P1kΩD1Key=A1N4728A050% 图5 波形变换电路（NE5532P）

说明：将1KHZ的正弦波变为同频率的对称方波。因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，所以本课程设计中施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357构成，而NE5532运放做隔离用。

篇2：低频功率放大器报告

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模拟电子技术课程设计 ※

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多级低频电压放大器设计

姓 名 学 号 院、系、部 班 号 完成时间

摘 要

本设计采用二级高通运算放大器的设计思路，分别设计了二级运算放大电路、可变放大倍数的二级运算放大电路等多种方案，并应用放大器对电压放大的特点，要求电压在满足放大倍数的前提下，对大于10KHz高频的信号进行选取，并运用多级反相放大器对电压进行放大。并且多级电压放大倍数等于组成它的各级电路电压放大倍数之积。其输入电阻是第一级的输入电阻，输出电阻是末级的输出电阻。在求解某一级的电压 放大倍数时应将后级输入电阻作为负载。我们经常听广播，当我们选台时其实是对不同的频率的信号进行选择，对信号的选择这时我们就要用到多级低频电压放大器的实现。根据所选信号的频率范围可分为低通、高通、带通、带阻。这其中带通是允许每一段频带范围内的信号通过，而将此频带以外的信号阻断，而消除高频段和低频段的干扰和噪声，经常用与抗干扰设备的组成中。

由于多级放大倍数等于各级放大倍数之积算出所需要的电路，并通过对设计的电路图经过Multisim仿真运行后，得到了放大倍数大于600倍，频率大于10KHz的符合要求的高频输出波，因此可以确定此次电路设计可以满足要求。

关键词：多级

放大

滤波

目 录

第1章 设计任务与要求····················· 错误！未定义书签。第2章 方案与论证 ······························· 1 第3章 设计电路图 ······················ 错误！未定义书签。第4章 调试分析 ································ 3 第5章 结论与心得 ······························· 4 参考文献 ································ 5

第1章 设计任务与要求

课程设计名称：多级低频电压放大器 题目要求：

1.要求电压放大倍数：| Au|≥600 2.输出电压峰峰值: Up-p ≥10V(RL=1KΩ)3.输入输出阻抗: Ri≥100KΩ, Ro≤50Ω 4.通频带: ≥10KHz 电路可以采用分立器件，也可以选用运算放大器。运放供电电源既可以采用单电源也可以选用双电源。设计目的：

（1）熟悉电子仪器的正确使用；

（2）学会通过multisim软件中电路的安装与调试；（3）查询相关资料，培养学生独立分析解决问题能力；

（4）运用模电课本中相关课程所学到的理论知识去独立完成课题设计；

第2章 方案与论证

1.运算放大器是最早应用于模拟信号的运算电路。其作用主要是用于电路的放大，本次课程设计多级低频电压放大器，主要采用运算放大器来实现。2.高通滤波器。采用的是高通滤波器对频率的限制，通带宽度高于10kHz，f0=10kHz，根据公式可得f0=1/6.28RC为固定值，然后定C，求R。

3.运算放大主要采用反相比例运算电路的二级放大，第一级放大倍数为7倍，第二级放大倍数为100倍。放大倍数Au= Au1*Au2, Au=-Rf /R1，R2= R1 // Rf；通过计算算出所需要的电路。4.计算的主要元件参数：

R1=1Ω，R2=100kΩ，R3 =87.5 kΩ，R4 =0.99 kΩ，R5 =700 kΩ，R6 =1 kΩ，R7 =100 kΩ，C1 =15.9uF输入输出电阻大小满足设计要求。

5.电路设计：a、设计信号发生器为10mV，100kHz的正弦交流电，通过滤波器，得到正常放大，观看波形，计算放大的倍数；b、设计信号发生器为10mV,4kHz的正弦交流电，通过滤波器，观看波形，计算放大倍数。

图2.1 基本原理框图

第3章 设计电路图

图3.1 设计电路图

如图所示：最左端是一个信号发生器，与其连接的是一个由电容C1与R1组成的高通滤波器，然后U1与U2是两个反相比例运算电路，U2的输出与滤波器相接，通过观察示波器的波形与放大倍数，得到结果。

第4章 调试分析

a.设计信号发生器为10mV，100kHz的正弦交流电，通过滤波器，得到正常放大，观看波形，计算放大倍数。

图4.1 正常放大波形

当频率处于100kHz,大于等于10kHz，电压得到正常放大，放大倍数Au=6.968V/10mV=696.8大于600，满足设计的要求。

b.设计信号发生器为10mV,4kHz的正弦交流电，通过滤波器，观看波形，计算放大倍数;

图4.2 信号发生器

图4.3不能正常放大的波形

由于滤波作用当频率处于4kHz时，Au=2.145V/10mV=214.5小于600，得不到正常放大。

综合分析：当频率处于高于10kHz时，放大倍数大于600，得到正常放大，当频率处于低于10kHz时，放大倍数小于600，得不到正常放大，设计的多级低频电压放大器符合设计要求。

第5章 结论与心得

本次设计熟悉了运算放大器的功能及特点，更进一步了解了二极管等元件的性能特点等，也更加熟悉了各个元件之间的搭配应用。

对于输出电压峰值调节，可以通过一个可调节的VCC来取代，从而实现对峰值的调节。本次设计的最终结果与预期结果相差在允许范围内。只是因为各个元件的具体值比较难以得到，使得计算出的各个元件的数值有一定的误差，但总体来说误差也在允许范围内。

在本学期开设《模电》这门学位课的基础上，这次小学期我们做了模电仿真电路实验。这门学科属于电子电路范畴，与我们的专业有密切联系，主要是理论方面的问题。将所学知识实践、探索，才能对模电知识有更深的认识。

在这几天学习中，虽然到处查资料，问同学，但是我从中学到了许多东西，不仅巩固了以前所学的书本上的知识，而且还学到了许多书上没有的东西，同时也提高了我的动手操作能力，锻炼实践能力。

拿到题目后，我都不知道是干啥用的，不知该如何下手，然后在模拟仿真过程中也遇到了许多问题，不知该如何运用该软件，后来我上网查资料，加上同学的帮助，最后终于使理论值与仿真结果相符合。

回顾这次课程设计，从理论到实践，在这几天里，我从中学到了许多东西，通过这次实践，让我进一步明白独立自主能力的重要性，所以说实践是很重要的，以后的生活学习都要学会实践。

参考文献

篇3：宽带低频放大器的设计

放大器主要功能是用来放大低频信号, 并使它们以饱和、截止的方法形成方波, 输出一个矩形连续脉冲波。在一般近距离或低高度雷达接收机电路中, 由于回波信号时间较短, 常需要较宽的通频带, 用来提高接收机恢复信号波形的能力。宽带低频放大器的设计重点是通频带宽, 而常规设计的带通滤波器相对带宽有限, 一般达不到指标要求。而该电路采用有源低通滤波器和有源高通滤波器组合, 形成一种频带较宽的有源带通滤波器, 实现宽带放大电路。电路设计中选用宽带运算放大器AD713器件[1]。

1 整体设计方案

a) 技术指标:低放带宽10～85 kHz;

b) 电压增益:60 dB。

在10～85 kHz这个范围内, 中心频率为47.5 kHz, 相对宽带比较宽, 一般带通滤波器难以达到, 因而采用高、低通组合的方式来实现。而运算放大器的输入阻抗比较高, 输出阻抗一般都比较低, 所以电路在级联时比较容易匹配。但对于高增益的低频放大器来说, 由于输入端阻抗高, 使电路很容易自激。因此, 在组装时要特别注意结构的合理性, 考虑到放大器在高增益时容易自激, 将滤波器插入在放大器的中间, 即第一级放大的信号经过带通滤波器后再去放大。安排次序是:放大-高通-低通-放大, 如图1所示。

经过高、低通组合后, 可获得相对宽带很宽的通频带。虽然滤波器级数稍微多了一点, 但由于所用器件体积小, 仍可以做到较小的面积。电路型式采用无限增益型滤波电路, 这种滤波电路型式与相反输入型放大器在电路型式上相一致, 即负端都作为输入端, 正端为接地端。然而接地一致性好, 使电路工作稳定, 有利于印制板的设计。

滤波器前后沿的陡削程度与级数有关, 级数越多, 波形系数越好, 前后沿越陡削。放大器采用3级运算放大器, 每级增益都在20 dB左右, 这样做使得整个电路工作容易稳定, 频率容易展宽。根据增益-宽带积, 每一级的宽带都在0～150 kHz或0～200 kHz左右。三级运算放大器级联后, 实测宽带为10～85 kHz, 电压增益为60 dB。

2 放大电路设计

放大器由相同的增益可调的反相宽带放大电路组成。每级电压增益为20 dB左右。放大电路采用宽带运放的AD713运算放大器, 见图2 。

考虑到前置放大器与后级的高通滤波电路相连接时, 电压增益要有些损失, 其设计放大器的电压增益要选得高一些。图2中放大电路反馈电阻R3为15 kΩ, 反相端电阻R1为1 kΩ, 由于电压放大倍数A是由R3/R1决定, 则A=15 , 而电压增益G=20logA, 即电压增益为23 dB。 由于AD713宽带运放的增益-宽带积f为4 MHz。因此, 前置放大器带宽约B等于f/G , 约170 kHz。

后级放大器由两级相同的反向输入电路组成, 其电路形式与前级相仿, 每一级放大倍数A=20, 其电压增益G=20logA, 约26 dB, 理论宽带B=f/G, 约150 kHz。两级电压增益约52 dB。由于放大器带宽低端从10 kHz起始, 则放大器每级之间隔直流电容选用的大一些, 这里我们选用0.33 μF。放大器正向输入端接地选用910 Ω的电阻R2, 见图3。

3 低通滤波器

低通滤波器的设计采用无限增益型反馈电路, 其电路组成如图4所示, 1个5级的低通滤波器。

低通滤波器的设计方法一般是从实际要求出发, 选定滤波器的类型, 再由它的归一化传输函数去确定各元器件的最终数值。但是, 具体做起来却十分麻烦, 人们设计了许多表格以供设计师们使用查阅。以下列出的表1是针对图4的电路模型给出的, 它假设所有的电阻数值相等, 且等于1 Ω, 其中n表示滤波器的阶数, C10 表示滤波系数。根据线性有源和无源RC网络中, 所有电阻值都乘以任意系数Z和所有电容都除以Z, 则网络的响应将保持不变的原理, 我们可以把电阻扩大到某一倍数, 而将电容缩小同一倍数。考虑到频率的归一化问题, 实选电容应等于表中归一化电容值的1/Rω0倍, 在这个低通设计中, 取R=10 kΩ, 截至频率f0=100 kHz, ω0=2πf0, 则:

$\begin{array}{l}C{}_1=C{}_{10}/R\omega {}_0\\ C{}_2=C{}_{20}/R\omega {}_0\\ C{}_3=C{}_{30}/R\omega {}_0\\ C{}_4=C{}_{40}/R\omega {}_0\\ C{}_5=C{}_{50}/R\omega {}_0\end{array}$

表2是一组在输入信号为100 mV时的测试数据, 其中f0表示频率, UOUT表示滤波器输出电压。图5是它的通带特性。

4 高通滤波器

将图4中低通滤波器电路的电容和电阻互换一下就是高通滤波器, 如图6所示。

高通滤波器的设计方法[2]与低通滤波器相同, 选电阻应等于表中归一化电容值的1/ Cω0倍, 在设计中, 取C=0.015 μF, 截止频率f0=10 kHz, ω0=2πf0, 则:

$\begin{array}{l}R{}_1=1/C\omega {}_0\times C{}_{10}\\ R{}_2=1/C\omega {}_0\times C{}_{20}\\ R{}_3=1/C\omega {}_0\times C{}_{30}\\ R{}_4=1/C\omega {}_0\times C{}_{40}\\ R{}_5=1/C\omega {}_0\times C{}_{50}\end{array}$

表3是一组在输入信号为100 mV时的测试数据, 其中f0表示频率, UOUT表示滤波器输出电压, 图7是他的通带特性。

5 宽带低频放大器的测试结果

运算放大器的输入阻抗比较高, 输出阻抗一般都比较低, 所以, 电路在级联时比较容易匹配。但对于高增益的低频放大器来说, 由于输入端阻抗高, 使电路很容易自激[3]。因此, 印制板设计时应注意各放大器和滤波器要接地, 在组装时要特别注意结构的合理性。

全部级联后, 实测宽带为10～85 kHz, 电压增益为60 dB。以下是一组宽带低频放大器测试结果见表4, 输入信号为1 mV。图8是低频放大器的通带特性。

从表4测量结果看, 最大电压增益约68 dB, 下降3 dB后的带宽为10～85 kHz。而在10 kHz处的测得电压数值为1.42 V, 其增益为63 dB。而在100 kHz处的测得电压数值为1.18 V, 其增益为61.4 dB。可见, 如按照60 dB电压增益计算, 则带宽为10～100 kHz。如果想要增加带宽, 则降低一些电压增益即可实现。

6 结束语

AD713运算放大器模块的增益-宽带积为4 MHz, 对于低频运放来说, 由于频率较低, 它可在一个封装块中集成多个运放, 如AD713就集成了4个运算放大器。在以上电路中, 只需2块, 而且无论高通或者低通, 电阻、电容2个元器件之中有1个是相同的, 如低通滤波器中, 电阻都一样选10 kΩ。而高通滤波器中, 电容都一样选0.015 μF。这样只需要对电容或电阻进行挑选和调试, 从而简化了调试程序, 避免了调试工作的繁琐过程, 使电路指标容易实现。

参考文献

[1]秦世才, 王朝英.集成运算放大器应用原理[M].天津:天津人民出版社, 1975.

[2]顾德仁.脉冲与数字电路[M].北京:人民教育出版社, 1979.

篇4：实验三 低频功率放大器

低频功率放大器——OTL功率放大器

（即原资料的实验十六）

一、实验目的

1、进一步理解OTL功率放大器的工作原理。

2、加深理解OTL电路静态工作点的调整方法。

3、学会OTL电路调试及主要性能指标的测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、万用表

3、毫伏表

4、直流毫安表

5、信号发生器

三、实验原理

图16-1 OTL功率放大器实验电路

图16-1所示为OTL低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级（也称前置放大级），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，T1管工作于甲类状态，适合于作功率输出级。它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D，给T2、T3提供偏压。调节RW2，可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位UA1UCC，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在2电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号Ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，Ui的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL（用嗽叭作为负载RL，嗽叭接线如下：

只要把输出Uo用连接线连接到插孔LMTP即可），同时向电容C0充电，在Ui的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。

C2和R构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。由于信号源输出阻抗不同，输入信号源受OTL功率放大电路的输入阻抗影响而可能失真，R0作为失真时的输入匹配电阻。调节电位器RW2时影响到静态工作点A点的电位，故调节静态工作点采用动态调节方法。为了得到尽可能大的输出功率，晶体管一般工作在接近临界参数的状态，如ICM，U（BR）CEO和PCM，这样工作时晶体管极易发热，有条件的话晶体管有时还要采用散热措施，由于三极管参数易受温度影响，在温度变化的情况下三极管的静态工作点也跟随着变化，这样定量分析电路时所测数据存在一定的误差，我们用动态调节方法来调节静态工作点，受三极管对温度的敏感性影响所测电路电流是个变化量，我们尽量在变化缓慢时读数作为定量分析的数据来减小误差。※OTL电路的主要性能指标：

1、最大不失真输出功率Pom

21UCC理想情况下Pom，在实验中可通过测量RL两端的电压有效值，来求得实际的

8RL2U0

Pom

（16-1）

RL2、效率η

Pom100%

（16-2）PEPE—直流电源供给的平均功率

理想情况下ηmax＝78.5%。在实验中，可测量电源供给的平均电流Idc（多测几次I取其平均值），从而求得

PEUCCIdc（16-3）

负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。

四、实验内容

1、关闭系统电源。按图16-1正确连接实验电路。

2、用动态调试法调节静态工作点，先使RW2＝0，Us接地。

3、打开系统电源，用万用表测量Ａ点（即LTP2）电位，调节电位器RW1，使UA

4、关闭系统电源。断开US接地线，连接信号源输出和US。

5、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz、峰峰值为50mV的正弦信号作为Us，逐渐加大输入信号的幅值，用示波器观察输出波形，此时，输出波形有可能出现交越失真（注意：没有饱和和截止失真）

6、缓慢增大RW2，由于RW2调节影响A点电位，故需调节RW1，使UA1UCC。21UCC（在2Us=0的情况下测量）。从减小交越失真角度而言，应适当加大输出极静态电流IC2及IC3，但该电流过大，会使效率降低，所以通过调节RW2一般以50mA左右为宜（即测量LTP4和LTP2，或LTP6和LTP2之间的电压为110mV左右为宜)。注意：

①在调整RW2时，一是要注意旋转方向，不要调得过大，更不能开路，以免损坏输出管。

②输出管静态电流调好，如无特殊情况，不得随意旋动RW2的位置。

测量最大输出功率Pom

1、按上述的实验步骤调节好功率放大电路的静态工作点。

2、关闭系统电源。连接信号源输出和US。输出端接上嗽叭即RL。

3、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz、30mV的正弦信号Ｕs，用示波器观察输出电压ＵO波形。逐渐增大Ui，使输出电压达到最大不失真输出，通过观察示波器得到Uom的峰峰值，再用公式UomUom峰峰值求出Uom的有效值，用万用表的欧姆档测出RL的22阻值，最后下面公式计算出Pom。

2Uom

Pom

RL注意：万用表的欧姆档测出RL的阻值的时候，关闭系统电源，断开电路连线。

五、实验数据

六、问题与结论

篇5：低频功率放大器报告

摘要

根据低频放大器的功率大，频响好效率高的一般要求，本文提及的一种集成低频功放，应用了桥式电路使得能够运用在低电压的环境下，而输出足够的功率。配合前置放大和金属探测功能，体现了低频放大器的多用途特性。

关键词：

功率放大 非线性失真

差拍

低频功率放大器是指一类工作在频率在10hz-10Khz，输出用于拖动功率大的负载的交流放大器。常用于音频设备推动扬声器或者用于工业领域。具体产品有收音机、扩音机，电视的放大单元，一些新技术的加工设备也可用上低频功率放大器。低频功率放大器发展从古老的电子管放大器，经历了晶体管、集成电路的元件升级，由于不同技术需要，低电压的，高效率开关型低频功率放大器也得到长足发展。

对低频功率放大器一般要求是：

（1）输出功率要大。一般采用提高电源电压，综合平衡无变压器电路，采用大功率，低管耗的元件办法实现。

（2）效率η要高：放大器的效率η定义为：η=交流输出功率/直流输入功率。为了提高整体效率，使用高效率低噪声开关电源，低频功率放大器也用上了PWM脉宽调制技术，使功率管工作在开关状态，管耗降到最低，效率可达到90%以上,广场大会扩音设备常采用。

（3）非线性失真在允许范围内：由于功率放大器在大信号下工作，所以非线性失真是难免的。问题是要把失真控制在允许范围内，对于克服非线性失真，有的是从主观听觉上来对非线性失真进行评价，这样难以形成统一标准。现在公认技术上是主要采用扫频方式进行低频功率放大器幅频特性测试，找到幅频特性不平的位置进行调整。使失真得以减轻。

实际工作中，为了多用途的目的，可以选择集成功率放大器，这样综合指标容易达到，其价格也容易满足要求，而电源采用开关型，节约了金属资源，体积也小得多。

功率放大器按工作状态和电路形式可分成以下几种：

（1）甲类功率放大器：在整个信号功率范围内内，存在相同的集电极电流，效率只有10-30%，如果要达到同乙类放大器同样的输出，消耗电力大3倍，散热器和功放的体积也大得多，而且在大功率运用失真现象很严重；

（2）乙类功率放大器：只有半个信号周期内，存在集电极电流，按电路形式它又可分为：

1）双端推挽电路（DEPP）要使用音频变压器，消耗金属资源。2）单端推挽电路（SEPP）也要使用音频变压器。3）平衡无变压器电路（BTL）。现在普遍采用。

在实际运用中，为了克服交越失真，推挽式电路是工作于甲、乙类状态的。

集成功率放大器也是工作于甲、乙类状态的，其效率最高可以达到78%。本文所述的利用一款流行的TDA2030模块进行组装功率放大器，用于话筒的音频放大和金属异物检测的应用。这样设备就要包括对微小的音频电压进行前置放大器放大，还有金属检测电路，包括内外双LC振荡器, 外振荡器的线圈因为金属存在造成感量变化，与内振荡器频率产生差拍，差拍频率在音频范围时，使得集成功率放大器发出声音。

1、集成电路功率放大器

给定条件

设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标：

输出功率：10 ~ 20W（额定功率）；

频率响应：20Hz ~ 100kHz非线性失真允许范围（≤3dB）

谐波失真：≤1％(10W,30Hz~20kHz）；

输入灵敏度：50mV（1000Hz，额定输出时）

2、设计内容

该电路用两片TDA2030连接成桥式放大器，上下结构和参数完全相同，下面的模块通过22K负反馈电阻受控于上面模块的输出。二极管In4001用于防止扬声器电感负载的过电压损换模块。电路放大系数由输出端脚4和输入端脚2的电阻来调整。当下面的模块放大受到控制后，与之串联的扬声器电路电流自然受到控制。由于上下两个模块输出直流电位一致，可以省去连接扬声器体积很大的隔直电容，该电路还有一个特点就是比单TDA2030放大器需要的低一倍，特别适用于便携设备。

下面还有一种单电源接法的功率放大器电路原理图，这种电路由于电源单一，易于用于开关电源。

用于话筒微小电压的音频放大的前置放大器是用运放lm358做话筒电压放大和阻抗变换。这样的例子较多，电路图比较简单。

比较复杂的是金属探测单元。见图2。输出Vout经过幅度调整和高频滤波后连接低频放大器。简单原理是用两个门电路做的约400khz高频振荡器，将高频信号送到第3个门电路后，如果频率相同，就没有音频输出，如果L2感应到金属物体就会改变感量，即使千分之一的变化，也会使门电路差拍输出频率变化的音频。从而使低频功放随着探测不同的物体发出不同的声音。L1线圈应加上屏蔽罩。C1可调，使没有检测物体时，两个振荡器频率基本一致。

图2 金属探测单元

这样的3个单元组成的低频放大器应用装置框图如图3，这样应用装置既可作为喊话器也可作为金属探测仪。

图3 装置框图

作者简介：武汉交通职业学院

电子信息工程系 09级 王圣

指导教师：罗云高

10级

王圣 张吉智 刘柯

武汉交通职业学院 大学生科技创新项目资助

参考文献：低频电子线路

傅丰林(编者)

高教出版社 低频功率放大器的可靠性设计

江南大学学报

篇6：EDA作业 单管低频放大器

王斌

GUIZHOU UNIVERSITY EDA实验报

告

实验课程名称 EDA技术与实验 实验项目名称 单管低频放大器 学 院 科技学院 专 业 班 级 2010级电子信息科学与技术 学 生 姓 名 王斌 学 号 1020040464 任 课 教 师 李良荣

贵州大学科技学院2010级 电科班

王斌

单管低频放大器

1、实验目的

（1）学习元器件的放置和手动、自动连线方法；（2）熟悉元器件标号及虚拟元件值的修改方法；（3）熟悉节点及标注文字的放置方法；（4）熟悉电位器的调整方法；（5）熟悉信号源的设置方法；（6）熟悉示波器的使用方法；

（7）熟悉放大器的主要性能指标的测试方法；

（8）熟悉示波器、信号源、万用表、电压表、电流表的应用方法；（9）学习实验报告的书写方法。

2、实验内容 a:测试电路如图

图1——0（1）测量Ic 常规方法测量Ve。用Ie=Ve/Re ≈ Ic计算集电极电流。如图1——1所示。测试的Ve=1.589V

IeIcIbI c



Ic则Ie=Ve/Re ≈ Ic=1.589mA

VERE1.5891000=1.589V 2

贵州大学科技学院2010级 电科班

王斌

检测是否正确：如图1——2

图1——2 测试正确！

结论：测试看出，两种方法的结果是有些误差的，原因在于RE的值是有误差的，调入器件时计算机在器件的误差范围内任意取值作计算依据，在实际电路中也往往如此，用万用表测量晶体管发射极电阻上的电压来测量电路的Ic是实际电路的设计时的一般方法。

(2)信号发生器设置正旋波，f=1KHZ，V=10mV;

如图1——3

贵州大学科技学院2010级 电科班

王斌

图1——3 仿真，调整示波器观察后得到结果。

A通道（x1,y1）=(221.048ms ,-1.146v)、B通道为（222.085ms , 9.995mV）。利用两条时间差可以分析信号的周期、频率等参数(图中T2-T1=1.036ms为周期)。信号类型为“DC”方式，波形包含直流成分，“0”禁止输入，“AC”方式不包含直流成分。

结论：保持信号源不变，调整R5为5000（接入电阻的阻值为505000=25K，如果滑动变阻器增大，调到7400左右），信号输出幅度最大，失真较小，则R5的取值在56K左右

贵州大学科技学院2010级 电科班

王斌

最佳。

（3）调整R5，在示波器上观察波形，是波形输出幅度最大，且不失真；

a:减小电阻会使电路失真，且截止失真；

b:真大电阻会是电路的放大倍数增大；

（4）测量单管放大器的输入输出电阻RI、R0；

贵州大学科技学院2010级 电科班

王斌

输入电阻：

RIVIRVSVIVIII=

7.0713.6931031.914k

输出电阻：用“替代法”计算R0，闭合开关，得到VL的值为4.614mv，断开开关，得到V0的值为4.722mv。

贵州大学科技学院2010级 电科班

王斌

R0(V0VL1)31034.722313107.022k 4.614

（5）用“失真度测量仪”测量电路的失真度；

在输入信号3mV,f=1KHZ时，测得失真度：2.767%。在输入信号10mV,f=1KHZ时，测得失真度：9.193%。如图1——4。

结论：电路的失真度为9.193% 7

贵州大学科技学院2010级 电科班

王斌

图1——4（6）用“波特图示仪”测试电路的幅频特性曲线。

根据带宽的测量原理，移动测试指针，使幅度值下降3dB，找到半功率点=26.459MHZ。如图1——5

=23.698HZ，图1——5 测得fwfHfL26.459MHZ。

贵州大学科技学院2010级 电科班

王斌

篇7：低频功率放大器报告

功率放大器不仅仅是消费产品(音响)中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。低频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至思想认识都取得了长足的进步[1]。本文提出了一种基于MSP430单片机实现对功率放大器相关参数的采集与处理的方案,可以有效地降低系统复杂性、功耗和体积,提高系统的抗干扰能力,保证系统的高可靠和实时性。

2 设计任务

设计并制作一个低频功率放大器,要求末级功放管采用分立的大功率M O S晶体管。

(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;通频带为20Hz～20kHz;输入电阻为600Ω;输出噪声电压有效值V 0 N≤5 m V;尽可能提高功率放大器的整机效率;具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能,测量精度优于5%。

(2)低频功率放大器通频带扩展为10Hz～50kHz;在通频带内低频功率放大器失真度小于1%;在满足输出功率≥5W、通频带为20Hz～20kHz的前提下,尽可能降低输入信号幅度。

设计一个带阻滤波器,阻带频率范围为40～60Hz。在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB。

3 系统组成

低频功率放大器从工作原理上讲是一种电源的能量转换,在输入信号的作用下,由运放将直流电源的能量转换成随输入信号变化的输出功率,再送给负载R L提供一定的输出功率,负载一定时,要求输出的功率尽可能的大,输出信号的非线性失真尽可能的小,效率尽可能的高[2]。本系统主要由信号处理模块、功率放大模块、功率检测显示模块和稳压电源电路4部分组成.系统框图如图1所示.

本系统中,微弱信号采用5 m V正弦信号源进行模拟,其通过前置信号处理电路放大滤波后,经OCL功率放大电路进行功率放大,最终为8Ω系统负载提供大于或等于5W的输出功率。系统功率检测模块以MSP430F5438单片机为核心,通过片上独立的A/D采样通道进行采样,CPU将采样数据运算处理后,将运算结果送至液晶显示模块,从而实现输出功率、整机的直流电源功率以及系统整机效率的实时测量显示。直流稳压电源部分则为整个功放系统提供能量.

4 系统硬件设计

4.1 信号处理电路

信号处理电路包含前置放大、带通滤波器、带阻滤波器,主要利用集成运算放大器配以少量外接元件,将输入有效值为5 m V的正弦信号源,经前置放大到1 2 V后,再经带通滤波器、带阻滤波器使其信号源在通频带10Hz～50KHz,阻带频率范围40Hz～60Hz输出的信号以推动O C L功率放大电路。下面具体对此分析:

4.1.1 前置放大电路(电压放大电路)

由于系统要求在8Ω电阻负载上,输出功率P0≥5 W,考虑留出5 0%的裕量,故设计输出功率应在7.5 W以上,则输出电压有效值为:

系统最大增益为:

为了保证放大性能,单级放大器的增益不宜过高,通常在20～40dB之间。由此整个放大器增益通过三级放大实现,分别选用NE5534、OP07和AD811等低噪声高速运算放大器组成,增益分别设定为20dB、24dB和2 2 d B。主要完成5 m V正弦小信号的电压放大功能。

4.1.2 带阻滤波器电路

带阻滤波器可以用来抑制或衰减某一频段信号,并让该频段以外的所有信号都通过。带阻滤波器可由低通和高通滤波器并联而成,两者对某一频段均不覆盖,形成带阻频段,如图3所示。本系统要求设计一带阻滤波器,阻带频率范围为40～60Hz,在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB,据此设计电路如图4。

4.2 功率放大电路

功率放大电路的主要任务是,在允许的失真限度内,尽可能高效率地向负载提供足够大的功率,实现对信号电压和电流的放大。由输出功率Po=Uo×Io可以看出,要获得较高的输出功率,就必须有较高的输出电压和输出电流。对甲乙类O C L放大器,PCM>0.2POM(PCM为单管最大功耗)图中Q1、Q2构成互补对称电路,用于驱动M O S管Q3、Q 4,其中R1、R4组成VBE扩大电路,其作用是为Q3、Q4提供适当的直流偏置,使其电路工作在甲乙类,以防Q3、Q4产生交越失真。

4.3 显示电路

此显示电路主要由O C M 1 2 8 6 4-9液晶屏和MSP430F5438单片机构成。主要是将低频功率放大器的输出功率、直流电源供给功率和整机效率等相关参数实时检测数据显示出来。TI公司的MSP430F5438单片机是基于RISC架构的16位超低功耗单片机,内部集成256KB闪存和16KB RAM,在1.8V-3.6V的工作电压范围内性能高达25MIPS。包含一个用于优化功耗的创新电源管理模块。其功耗已经达到了微安级[3]。MSP430F5438内部集成有多通道、高速A/D转换模块ADC12,能提供多通道12位精度的A/D转换,其最大采样速率可以达到200ksps。ADC12模块内包括采样/保持功能的ADC内核、转换存储逻辑、内部参考电平发生器、多种时钟源、采样及转换时序电路。对于大多数现场数据采集的应用环境而言,MSP430F5438内部集成的ADC12模块都能很好地满足数据采集的要求[4]。

5 系统软件设计

主要以MSP430微控制器内置的12位ADC模块为核心,负责电源输出功率、负载上功率和整机效率的检测,并将检测结果送至L C D液晶屏上实时显示。

6 系统测试及结果分析

6.1 测试仪器

示波器(ADS1102C)、函数信号发生器(YB1602)、数字万用表(DT95038)、开关电源(CL-D-60-T)、数字合成信号发生器(YB3002 DDS)、毫伏表(YB2172)。

6.2 测试方法

整机焊接完毕在调试时,分模块调试。首先是电源的调试,其次是前置放大级和转换电路的调试,然后是功率级本身的调试,最后进行系统联机调试。

(1)测输出功率POR,输入1KHz正弦信号源,用示波器测到此时输出波形电压有效值为U=7.6V,则

(2)测带宽BW,输入信号幅值不变,改变频率,用示波器测输出幅值,下限频率fL和上限频率fH对应的幅值为0.707×中频幅值,测得带宽为10Hz～50KHz

(3)整机效率为:

6.3 测试结果

功能实现情况如表1所示:

整机效率的实测数据如表2所示:

由于功放电路存在静态损耗,这部分损耗对总的功率和小信号输出功率的影响较大,一定程度上影响了整机效率的进一步提高。

7 结束语

详细介绍了一种简单实用的数字式低频功率放大器的电路设计方法。从实验的各项数据分析,本电路具有很好的频率响应特性,从测得的带宽10～50×103Hz可以看出,该功率放大器可以很好地实现对低频信号的放大作用,能较好地达到实际要求,也符合理论上的要求。

摘要：本文提出了一种新型的传统低频功率放大器的数字化设计方法——利用高性能OCL功率放大电路及信号处理电路、MSP430F5438单片机、液晶显示器等模块组成智能低功耗功率放大器,采用单片机自带的12位ADC功能模块,实时检测功率放大器输出功率和整机效率等参数。电路结构简单,所选器件价格合理,并给出了测试结果.实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性。

关键词：OCL功率放大电路,带宽,整机效率,MSP430F5438

参考文献

[1]谷丽华,辛晓宁.实用低频功率放大器的设计[J].沈阳化工学院学报,2005(3):50-53.

[2]康华光,陈大钦.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2003:197-198.

[3]MSP430543x,MSP541x Mixed Signal Microcontroller[J/OL].SLAS612-SEPTEMBER 2008,http://www.ti.com.