模电课设测量放大器

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模电课设—音频功率放大器报告

学号：课程设计题目音频功率放大器的设计仿真与实现学院信息工程学院专业班级姓名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 音频功率放大器的设计仿真与实现初始条件：可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。

可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等。

要求完成的主要任务:（1）设计任务根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。

完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流电源。

（2）设计要求①输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。

② 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

③ 利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。

④ 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

⑤ 选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：1、2016年12月查阅资料，确定设计方案；2、2017年01月4日-2017年01月7日完成仿真、制作实物等；3、2017年01月8日-2017年01月9日调试修改；4、2017年01月9日-2017年01月10日完成课程设计报告；5、2016年01月11日完成答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要..................................................................................................... 错误!未定义书签。

1引言...................................................................................................... 错误!未定义书签。

2音频功率放大器的工作原理及组成.................................................. 错误!未定义书签。

模电设计多级放大器

前言 (2)第一章放大器的概述 (2)1.1多级放大器的功能 (2)1.2.2设计任务及目标 (2)1.2.3主要参考元器件 (3)第二章电路设计原理与单元模块 (3)2.1设计原理 (3)2.2设计方案 (4)2.3单元模块 (6)第三章安装与调试 (6)3.1电路的安装 (6)3.2电路的调试 (7)第四章实验体会 (7)结论 (7)致谢 (7)参考文献 (8)附录 (8)前言电子技术电路课程设计是从理论到实践的一个重要步骤，通过这个步骤使我们的动手能力有了质的提高，也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃。

本课程设计是对放大器对电压放大的基本应用，我们设计的二级低频阻容耦合放大器严格按照实验要求设计，能够充分满足的电压放大倍数、频带宽、输入输出电阻等实验要求的性能参数，这次课程设计让我们了解了类似产品的内部原理结构。

设计时我和搭档设计了二级三极管放大电路、可变放大倍数的二级运算放大器电路等多种方案，由于考虑到器材的限制，我们最终采用了最为简洁的两级运算放大器电路，实现了用最少的元器件实现要求功能。

第一章放大器的概述1.1多级放大器的功能随着科技的进步，电子通讯产品越来越多的进入人们视野，小到耳机手机收音机，大到大型雷达都要利用到信号放大器，可以说信号放大器是现代通讯设备的核心器件之一，而多级放大器又是一级放大器的推广，可以克服单级放大器放大倍数不够等诸多问题。

耦合形式多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级联问题，即耦合问题。

放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。

直接耦合——耦合电路采用直接连接或电阻连接，不采用电抗性元件。

直接耦合电路可传输低频甚至直流信号，因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。

电抗性元件耦合——级间采用电容或变压器耦合。

电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。

根据输入信号的性质，就可决定级间耦合电路的形式。

模电实验数据放大器

综合实验三数据放大器实验原理：放大电路比较简单的实现方法是集成运放组成的反相或同相等比例电路，虽然这些电路可以达到较高的精度，但仍不能满足某些特殊要求。

例如，在测量技术中常需把桥路的双端输出差模小信号放大并把它转换成单端输出信号，而且要求电路对共模信号具有相当强的抑制能力。

这种情况下，需采用图6-3-1所示的数据放大器。

图6-3-1 数据放大器图中虚线的右边是数据放大器，左边是桥路，其中电路R(1+δ)是电阻型传感器（例如热敏电阻）的等效电阻，它的阻值（或者说δ）随被测物理量的大小变化，因而U X也随之改变。

U X和参考电压U R 分别送到数据放大器的两个输入端，作为数据放大器的输入信号，它含有差模成分，也含有共模成分，而已后者往往大于前者，因此数据放大器的共模抑制比必须足够大，才能将误差减小到足够小的程度。

由于本电路最后一级的差动电路在R f/R1和R3/R2不精确相等时，共模抑制比急剧下降。

所以必须在前级即A1、A2组成的电路中，设法将差模信号放大若干倍（例如1000倍）而对共模输入信号只起跟随作用，那么送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比将得到提高。

因此，会降低后级差放电路对电阻匹配精度及芯片性能的要求。

图6-3-1电路可以实现上述意图。

电阻R1上的电流是：运放A1与A2输出电压之差是：则：若取错误！未找到引用源。

（R 1=100Ω，R 2=50k Ω），则U 12=1000U Id (U Id =U i1-U i2)，即可将差模信号放大1000倍。

对于共模信号U IC =(U i1+U i2)/2=U I1=U I2，电阻R 1的电流等于零（设A 1和A 2的特性一致），因此U 01=U 02=U IC 。

以上结果表明，A 1和A 2组成的电路能够将差模信号与共模信号之比提高了2R 2/R 1倍。

所以即使后一级电路的共模抑制比不高，电阻的匹配也不很好，仍然可以很好地抑制共模信号。

实验结果：在multisim 中连接电路，得到的电路图如下：一．仿真时，Vcc=5mV1.在差模情况下，测得三个运放的输入和输出电压分别如下表(10p R K =Ω,接入15％)： Ui1 Uo1 Ui2 Uo2 Uo2.472mV-238.851mV2.966mV253.494mV4.936V由表中数据可得，前级差模电压放大倍数为()o21ud121253.494238.851U A 9972.966 2.472o i i U U U ---===--。

高效音频功率放大器-模电课程设计报告

高效音频功率放大器-模电课程设计报告高效音频功率放大器一、设计任务与要求1、设计任务设计并制作一个高效率音频功率放大器。

功率放大器的电源电压为+5V（电路其他部分的电源电压不限），负载为8Ω电阻。

2、设计要求（1）3 dB通频带为300～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。

（2）最大不失真输出功率≥1W。

（3）输入阻抗>10kΩ，电压放大倍数1～20连续可调。

（4）低频噪声电压(20kHz以下)≤10mV，在电压放大倍数为10、输入端对地交流短路时测量。

（5）在输出功率500mW时测量的功率放大器效率(输出功率/放大器总功耗)≥50％。

3、设计说明（1）采用开关方式实现低频功率放大(即D类放大)是提高效率的主要途径之一，D类放大原理框图如下图所示。

本设计中如果采用D 类放大方式，不允许使用D类功率放大集成电路。

图1 D类放大原理框图（2）效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压(+5 v)，制作时要注意便于效率测试。

、（3）在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。

二、方案论证与比较根据设计任务的要求，对本系统的电路的设计方案分别进行论证与比较。

1、高效率功率放大器⑴高效率功放类型的选择方案一：采用A类、B类、AB类功率放大器。

这三类功放的效率均达不到题目的要求。

方案二：采用D类功率放大器。

D类功率放大器是用音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度，功率输出管工作在高频开关状态，通过LC低通滤波器后输出音频信号。

由于输出管工作在开关状态，故具有极高的效率。

理论上为100％，实际电路也可达到80％～95％，所以我们决定采用D类功率放大器。

图2 脉宽调制器电路①脉宽调制器(PWM)方案一：可选用专用的脉宽调制集成块，但通常有电源电压的限制，不利于本题发挥部分的实现。

方案二：采用图2所示方式来实现。

三角波产生器及比较器分别采用通用集成电路，各部分的功能清晰，实现灵活，便于调试。

模电课程设计-简易音频放大器

由表格可知通频带约为：20HZ~16KHZ 当手机输入10mv有效电压，二级运放的滑动变阻器调节为50%时，负载电压为1.31V，电压放大了131倍，增益达到42.3db,负载功率为0.2W。另外输入阻抗为：32.7KΩ 输出阻抗为：8Ω
谢谢观看
有效电压 9.60 9.47 9.03 8.68 8.22 7.75 7.30 6.88 6.50 6.14 5.82 5.55 放大倍数 240. 236. 225. 217. 205. 193. 182. 172. 162. 160. 145. 138. 00 75 75 00 20 75 50 00 50 25 50 86
有效电压 9.69 9.69 9.69 9.69 9.69 9.69 9.69 9.69 9.69 9.67 9.66 9.63 9.61
放大倍数 242. 242. 242. 242. 242. 242. 242. 242. 242. 241. 241. 240. 240. 25 25 25 25 25 25 25 25 25 75 50 75 25 频率/kHZ 9 10.1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
u1 u2
1 n1 π fc n 2 可得匝数n2为0.00672H。容抗Xc= 2
运算放大部分只有一级，一级运放的放大倍数为Av1=1+R14/R4,所以放大倍数为11倍，可改变电阻R14、R4来改变放大倍数。再加一级可变为两级放大，实物做出来第二级不理想，建议只做一级。
仿真图：一级运放
0.3
0.4
有效电压 3.43 6.19 7.79 8.57 8.85 9.12 9.20 9.30 9.43 9.48 9.64 9.67 9.68 放大倍数 85.7 172. 194. 214. 221. 228. 230. 232. 235. 237. 241. 241. 242. 5 75 75 25 25 00 00 50 75 00 00 75 00 频率/kHZ 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 2 3 4 5 5.9 7.1 8

模电课程设计报告--迷你双声道功率放大器

模电课程设计报告--迷你双声道功率放大器引言迷你双声道功率放大器是一种能够增强音频信号电压和功率的电路，常用于音响设备和低功率音频放大器中。

在本课程设计报告中，我们将设计一个迷你双声道功率放大器电路，目标是实现高质量音频放大和低功率损耗。

1. 设计目标本次设计的目标是设计一个迷你双声道功率放大器，满足以下要求：- 输入信号范围为0.1~1V- 输出功率不低于1W- 频率响应范围为20Hz～20kHz- 高品质的音频放大效果- 低功率损耗2. 设计原理迷你双声道功率放大器主要由以下几部分组成：- 输入级：负责放大输入信号，增加电压和功率。

- 驱动级：负责驱动功率管，提供足够的电流和电压。

- 输出级：负责从驱动级接收放大的信号，推动负载，实现高品质音频放大。

3. 输入级设计输入级使用了运放进行信号放大，采用了同相输入的反馈电路。

运放的增益由电阻分压产生，具有不失真、稳定可靠的特点。

4. 驱动级设计驱动级采用了功率管进行驱动。

功率管需要提供足够的电流和电压来驱动负载，因此选择了具有高功率和高转导的功率管。

5. 输出级设计输出级采用了推挽输出模式，使用了NPN和PNP晶体管进行负载的推动。

输出级的电路设计要求保证信号的线性放大和功率输出。

6. 电源设计为了保证放大器的稳定和工作效果，需要提供稳定可靠的电源。

选择了直流电源作为电源供给方式，通过稳压电路来提供稳定的直流电压。

7. 总结本次迷你双声道功率放大器的设计从输入级、驱动级、输出级和电源设计等方面进行了详细的分析和设计。

通过合理选择器件和电路参数，能够实现高质量音频放大和低功率损耗的效果。

这对于音响设备和低功率音频放大器的设计具有重要的参考价值。

【精品】模电课程设计音响放大器的设计

【精品】模电课程设计音响放大器的设计一、框架(1)任务：设计一台具有50W功率音响放大器，要求声音清晰，具有良好的保护功能，支持3.5mm音频输入。

(2)实施：选用模拟式和数字式电路，设计和组装电路，调试音响放大器，完成实物演示。

二、设计1. 原理设计（1）电源部分采用折磨精度的运放作为电源的主要电路：运放采用LMi3320芯片，它能将外部直流电压转换成小压差（±25V）。

并且芯片内置保护功能，能以较宽的电流范围将输出电压维持在±25V，运放芯片在运行时可以根据音乐音量的增大减小时电流的输出，更好的驱动音响喇叭。

（2）信号处理部分本设计的信号处理部分采用模拟和数字相结合的方式处理音频信号：对于音频输入部分，采用高性能的功放放大器，它能够将输入的小信号充满的放大，使得各种音频设备输出的信号能被正确的携带进入放大器内部；信号经过后处理，将信号标准化并转化为数字信号，用于后面数字放大部分；最后，将数字信号转为模拟信号，并且通过功率放大器，最终将信号放大，推动音响驱动器实现有效播放。

（3）元器件及材料LMi3320运放，op07运放，NE5532运放，STM32单片机，电容，0.2mm铜厚的喷锡板，330ω电阻，220uF电容。

2. 电路设计音响放大器设计主要分为三部分：电源模块，信号处理模块和功率模块。

电源模块的主要功能是将外部的直流电压转换成±25V的电压，然后再交由信号处理模块和功率模块经行处理。

电源模块以固定的LMi3320运放实现，它可以将外部传入直流电压得到平衡的±25V的输出。

（3）功率模块该模块将从信号处理模块得到的模拟信号放大至±25V，然后再将其在实现50W功率的情况下，转入驱动器输出至音响放大器。

三、调试完成电路的设计后，进行音响放大器的调试，首先拆下电路，进行检查，确保电路结构完整，各种元器件牢固；接着根据说明书尝试与3.5mm入口相连，使得放大器可以接受外部传入的音频信号；然后，接入电源，开启开关，对放大器的功能和特性做出校准；最后，用音乐源测试放大器的效果，确保声音清晰完整，功能是否符合要求。

测量放大器的设计

测量放大器能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，如在自动控制领域，往往需要用电压信号进行控制，也就必然离不开电压测量放大器，由于测量放大器应用十分广泛，因而现在已经有集成的测量放大器供使用了。

本次设计就是围绕测量放大器展开的，测量放大器主要是通过运用集成运放将所测量的信号进行不失真a.b.c.d.1、前端后端放大电路设计与论证测量放大器部分(1)低噪声前端放大电路的设计最初方案如图1。

本电路结构简单，输入阻抗较高，放大倍数可调，但是共模抑制比较小。

实测只达到104，所以我们放弃本方案，选择了第二个方案，如图2。

此电路的优点在于输入电压接在两个运放的同相端，输入阻抗高，共模抑制比大，可满足要求。

其中，直流信号的共模抑制比实测可达2.5×106，交流信号的共模抑制比可达2×105。

由电路的对称性可知共模信号被有效地抑制，而差模信号放大了10倍，从而提高了共模抑制比。

另外，温度在两个输入端引起的漂移是共模信号，对输出电压影响很小，无需另加补偿。

23（1）、放大倍数1000倍；第一级差模放大倍数Av1计算如下：-V i(-))V02-V01=（1+2R2/R1)(V i（+）=(1+200/50)(V i(+)-V i(-))=(1+200/50)(V i(+)-V i(-))即差模增益Av1=5第二级差模放大倍数Av2计算如下：Av2=-R6/R4=-10此级放大倍数Av2=-10所以前端放大倍数Av=Av1×Av2=-50同理可推出后端放大倍数第三级差模放大倍数Av3计算如下：Av3=1+R15/R12=4第4级差模放大倍数Av4计算如下：达2.5×106，交流信号的共模抑制比可达2×105，从而达到了设计要求。

由电路的对称性可知共模信号被有效地抑制，而差模信号放大了10倍，从而提高了共模抑制比。

另外，温度在两个输入端引起的漂移是共模信号，对输出电压影响很小，无需另加补偿。

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课程设计题目测量放大器学院信息工程学院专业通信工程班级0903姓名彭文灿指导教师撒继铭刘雪冬2011年1月11日课程设计任务书学生姓名：彭文灿专业班级：通信0903班指导教师：撒继铭刘雪冬工作单位：信息工程学院题目：测量放大器初始条件：1. 模拟电子技术基础知识。

2. 电子技术基础实验室。

要求完成的主要任务：1. 电路的理论设计。

2. 按照要求焊接实物，并调试电路功能。

3. 根据理论知识书写课程设计报告。

时间安排：第18周（1、2节）：理论讲解；地点：鉴主404。

第19周：（1）确定技术方案、电路，并进行分析计算，时间1天；（2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间2天；地点：鉴主15通信工程实验室（1），鉴主13通信工程专业实验室；（3）总结结果，撰写设计报告及答辩，时间2天。

指导教师签名： _____________________ 年月日系主任（或责任教师）签名： _____________ 年月曰目录摘要 (4)Abstract (5)1测量放大器的设计 (6)1.1基本要求 (6)1.2方案设计与论证 (8)2直流稳压源的设计 (11)2.1基本要求 (14)2.2电路设计及原理 (12)2.1.1选择集成稳压器 (12)2.1.2选择电源变压器 (12)2.1.3选择整流二极管及滤波电容 (13)2.1.4选择稳压器 (14)3信号变换放大器的设计 (14)3.1基本要求 (14)3.2电路设计 (15)4主要电路的参数计算 (17)4. 1前端放大电路的计算 (17)4. 2电源参数的计算 (17)4. 3通频带的计算 (17)5实物 (20)6设计心得 (20)7原件清单 (20)8参考文献 (22)在数据的采集中，经常会遇到一些微弱的微伏级信号，需要用放大器加以放大。

放大器的类型分为通用运算放大器和测量运算放大器。

由于通用运算放大器具有mV级失调电压、数uV/C的温漂，不可能用于放大微弱信号。

而测量放大器是一种高增益、直流耦合放大器u,它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点，因此得到广泛的应用。

在热电偶，应变电桥•流量计，生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测方面起到重要作用。

本设计主要由测量放大器，信号变换器，稳压电源三部分组成，测量放大器主要是实现对信号的测量，主要通过运用集成放组成测量放大电路实现对微弱电压信号的放大，要求有较高的共模仰制能力及较高的输入电阻•从而减少测量的误差及对被测电路的影响，并要求放大器的放大倍数可调以实现对比较大的范围的被测信号的测量，因而测量放大器的前级主要采用差分输入的方式，然后经过双端信号到单端的转换，最终经比例放大器进行放大，比例放大器的反馈电阻可以由D/A组成的电阻网络代替，通过单片机对其组值进行控制,从而实现对放大倍数的控制，放大倍数可以由单片机控制键盘进行输入，控制液晶或数码管进行显示•信号变换电路主要实现一端信号输出到两端输出的转变，主要采用的是经过改进的差分式放大电路，信号变换在设计中的用途主要是用于对测量放大电路的频率响应进行测试•稳压电源电路主要用于为运放及电桥供电，包括测量放大电路及信号变换器中的运放.AbstractThe desig n is mainly made of three parts of measuri ng amplifiers, sig nal con verters, power supply. Measuring amplifier is mainly to achieve micro-signal measurements, primarily through the use of integrated operational amplifier circuit to enlarge the composition of measurement of weak voltage sig nal amplificatio n, requiri ng a higher com mon mode rejectio n capability and high in put resista nee, thereby reduc ing error of measureme nt and the impact of the circuit under test and it requires magn ificati on adjustable amplifier in order to achieve greater con trast to the scope of the measured sig nal measureme nt. So differe ntial in put is the measureme nt of pre-amplifier I, and then after a two-terminal signal to the signal-ended signal conversion, and ultimate by the ratio of amplifier amplification, the ratio of amplifier feedback resistor from D/A resistor network in place of the composition ,through Single chip its resistance to control, in order to con trol magn ificati on. Magn ificati on can be con trolled by a sig nal-chip keyboard in put, con trol of liquid crystal or digital tube display. Signal tran sform circuit cha nges one end of the main signal output to two ends of output, mainly using an improved differential amplifier circuit, the main purpose of the signal transformation in the design id used for measuring the frequency response of amplifier for testing. Regulated power supply circuit is mainly used for the operati onal amplifier and power supply bridge, in cludi ng the measureme nt and sin gal amplifier OPAMP Con verter.1测量放大器的设计1.1基本要求、设计任务设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。

参见图 1。

输入信号VI 取自桥式测量电路的输出。

当 R 仁R2= R3= R4时，VI = 0。

R2改变时，产生VI 工0的电压信号。

测量电路与放大器之间有1米长的连接线。

二、要求1）测量放大器a. 差模电压放大倍数AVD - 1〜500,可手动调节；b. 最大输出电压为土 10V ，非线性误差< 0.5 % ;C.在输入共模电压+7.5V 〜—7.5V 范围内，共模抑制比 KCMR >105 ;d. 在AVD-500时，输出端噪声电压的峰一峰值小于 1V ;e. 通频带0〜10Hz ;f. 直流电压放大器的差模输入电阻》2MW （可不测试，由电路设计予以保证）。

2）电源设计并制作上述放大器所用的直流稳压电源。

由单相220V 交流电压供电。

交流电压变化范围为+ 10%〜—15%。

3）设计并制作一个信号变换放大器，参见图 2。

将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。

V o 流压器大5團2发挥部分(1)提高差模电压放大倍数至AVD 1000,同时减小输出端噪声电压。

(2)在满足基本要求(1)中对输出端噪声电压和共模抑制比要求的条件下，将通频带展宽为0〜100Hz以上。

(3)提高电路的共模抑制比。

(4)差模电压放大倍数AVD可预置并显示，预置范围1〜1000，步距为1,同时应满足基本要求⑴ 中对共模抑制比和噪声电压的要求。

(5)其它(例如改善放大器性能的其它措施等)。

四、测试说明：1基本要求部分1)测量放大器a. 差模电压放大倍数的测量：通过改变R2的阻值产生差模输入电压信号。

b. 非线性误差的测量：在AVD=100勺条件下，分别测量VI为土25mV ± 50mV ± 75mV ±100mV时的输出电压，求出非线性误差的最大值。

c. KCMR勺测量：在AVD=500 VI = 0的条件下，分别测出VA=+ 15V VB= 0和V心0、V吐—15V时的共模电压放大倍数，取较大的一个计算KCMRd. 输出端噪声电压的测量：在R仁R2= R3= R4 VI = 0的条件下，用示波器测量输出端噪声电压峰-峰值。

e. 通频带的测量：用信号变换放大器取代桥式测量电路，信号变换电路的输入信号由函数发生器或低频信号发生器给出。

f. 不测量电压放大器的输入阻抗，仅根据对电路的分析，判断它能否满足对输入阻抗的要求。

直流稳压电源的测量: 交流电压变化+ 10%和—15%时，AVD和KCM应保持不变2)发挥部分:第⑶、⑷项KCMR勺测量：仍然在AVD=500勺条件下,按前述方法进行。

在第(5)项有特色分者，应对设计的特色加以明确、具体的说明。

a、差模电压放大倍数AVD = 1〜500,可手动调节；b、最大输出电压为土10V,非线性误差< 0.5 % ;C、在输入共模电压+7.5V〜一7.5V范围内，共模抑制比KCMR >105 ;d、在AVD= 500时，输出端噪声电压的峰一峰值小于1V;e、通频带0〜10Hz ;f、直流电压放大器的差模输入电阻》2MV(可不测试，由电路设计予以保证)1.2方案设计与论证(1)方案一：低噪声前置放大电路的设计，如图1。