带前置放大的音频功率放大器设计报告

带前置放大的音频功率放大器设计

姓 名

学 号

院、系、部 班 号 完成时间

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2013级 模拟电子技术课程设计

摘要

前置放大电路须由低噪声，高保真，高增益，快响应，宽带音响集成电路，所以采用NE5534实现，NE5534是单路高效低噪音运算放大器相比于其他放大器来说拥有更好的噪声性能，更高的外部驱动能力以及更加高的小信号输入和更高的功率带宽。这使得它们特别适合应用于高质量和专业的音频设备以及仪器仪表，控制电路和电话信道。集成功率放大电路成熟，低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件参数稳定，无须调整，信噪比较小，而且电路布局合理，外围电路简单，保护功能齐全，还可外加散热片解决散热问题。功率放大器在家电和数码产品中使用越来越广泛，与我们日常生活有着密切的联系，功率放大器随着科技的不断进步也经历了几个不同的阶段，从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器，按所用放大器的分类可分为电子管式放大器，晶体管式功率放大器（包括场效应管）和集成功率放大器，目前以晶体管和和集成电路式功率放大器为主，晶体管的功率放大器是被使用最广泛的，人们研制出许多优质的新型电路使功放的谐波失真很容易减少到0.05%以下，场效应管是很有潜力的功率放大器，它具有噪音小、动态范围大、负温度特性等特点，音色和电子管相似，保护电路简单。场效应管的生产技术还在不断发展，集成功率放大器也大量的涌现出来，其工艺和指标都达到了很高的水平，它的突出特点是体积小、电路简单和性能优越、保护功能齐全。

关键词：功率放大器场效应管 NE5534

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·········································································错误!未定义书签。

2.1设计方案 (1)

2.2方案论证 (2)

第3章单元电路设计与参数计算 (2)

3.1前置放大电路 (2)

3.2功率放大电路 ········································································错误!未定义书签。

3.3 直流稳压源 (5)

第4章仿真与调试 (5)

第5章结论与心得.........................................................................错误!未定义书签。参考文献 . (7)

第1章课程任务与要求

通过本次实验熟悉小信号电压放大器、放大器运算电路和音频功率放大器的工作原理和设计，巩固和加深对电子电路基本知识的理解。

前置放大器的放大倍数为50倍，使用单电源低噪声集成运放TL070C、TL4558、NE5534、NE5532、OP-27A，功率放大采用LA4100、AD380、LM386或其他型号。音量可调，杂音小，有电源退耦。无自激。

第2章方案及论证

2.1 设计方案

原理图如图2-1所示。根据题意，有三个基本电路，需要我们设计其中两个：前置信号放大放大电路、功率放大电路。

图2-1 流程图

其中：前置信号放大电路是将小信号源的电压放大，功率放大电路对电压和电流进行放大。这两个也是我们任务中主要要完成的电路。直流稳压源则是为整个运放提供能量。

2.2 方案论证

由于输入信号不定，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，为防止其出现严重过载失真现象，并使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配，所以必须设置前置放大器。为防止产生明显的交越失真，就必须在其后设置功率放大器来克服这一问题。

第3章参数单元电路设计与参数计算

3.１前置放大电路

此电路我选择NE5534进行设计，NE5534具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带的优良性能，是前置信号放大电路设计的常用元件。用次元件可大大改善电路瞬态性能，使得信号不失真输出，使电路的整体指标大大提高。而如果使用分立元件使用的话，比较复杂，成本较高，各项指标也不理想。故使用NE5534，下面进行分析。电路图如图3-1所示。

图3-1 前置放大电路

由题，要求放大器的放大倍数为50倍，而根据模电所学知识。易求得次电路的放

大倍数A=1+R 3/R 1=50。可以推出R 3/R 1=49。所以，可取R 1=10K Ω，R 3=490K Ω，而根据

所学的知识，我们知道R 2的阻值应该等于R1和R3并联的阻值，所以R 2取9.8 K Ω。

下面，我们用Multisim11软件对其进行仿真。根据实际情况，我们取i U =100mv 、

i U 50Hz 。EE V =-15V 、Vcc=15V 。输出接万用表，测的的结果图3-2所示。

图3-2 前置放大电路仿真图

可以得出：0U /i U =50，所以根据仿真结果，证明理论正确。

3.2 功率放大电路

功率放大电路采用分立元件实现此电路，为OTL 甲乙类互补对称电路来实现功率的

放大。OTL 甲乙类互补对称电路静态功耗较小，而且还能减小交跃失真，改善输出波

形，同时又能获得较高的效率，所以在实际过程中得到了广泛的应用。下面进行分析，

电路图如图3-3所示。

图3-3 功率放大电路

本题用L R =16Ω。而使VT 1与VT 2的特性曲线对称，所以三极管集电极最大电压Uces

为Ucem=Vcc/2-Uces 。

所以三级换的集电极最大电流为 Icm=Ucem/L R =(Vcc/2-Uces)/L R

所以最大输出功率为Pom=Ucem ·Icem/2=cem U 2=(Vcc/2-Uces)²/2L R

当Uces 远远小于Vcc/2的时候，可以认为Pom 约等于CC V 2/8L R 。

而实际情况再精度要求不高的情况下，可以忽视Uces 。所以，下面忽略Uces 进行

讨论。

取Vcc=24。

而电源的功率Pv=Vcc/2·(1/∏ pi 0

Icm ·sinwtd(wt)=VccIcm/∏=CC V 2/2∏L R 由上述公式得，改变RL 值可得到不同功率，即可实现音量调节。

根据电路图，用Multisim11进行仿真。根据实践中的摸索和课本知识的结合。我

取i U =4V 、60Hz ，C 1=10uF 、C 2=200uF ，R 1=1.5K Ω、R 2=100Ω、R 3=1.5K Ω。输出接示

波器，分别接在输出、输入两端。可以得到仿真的结果为图3-4所示。