带前置放大的音频功率放大器

题目: 带前置放大的音频功率放大器

专 业 电气工程及其自动化 班 级 0910-1 学 号 20096828 姓 名 曹阳

完成日期: 2011 年 6 月 28 日

上页为课程设计的封皮模板， 要求设计内容在3000字以上，第8、第9题，每题都要求单独的封面。

第10题根据单片机小学期课程要求设计。 必须为打印图纸。

内容必须科学合理，可利用网络、图书等资源。

设计内容手写，打印不限，但必须清楚完整。

课程设计任务书

题 目 学生姓名 带前置放大的音频功率放大器 学号 班级 指导教师 专业 设计要求： 前置放大器的放大倍数为10倍，使用单电源低噪声集成运放TL070C、TL4558、NE5534、OP-27A，功率放大采用LA4100、或LM386、或其他型号。音量可调，杂音小，有电源退耦。无自激。 研室主任签字 时 间 年 月 日 注：可根据内容加页。

1. 方案设计

原理图如下图所示。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。

信号源 前置信号放大电路 功率放大电路 负载 直流稳压电源

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。下面，对所需要完成的电路进行分析。

2. 电路设计

1．

前置信号放大电路

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。用次元件可打打改善电路瞬态性能，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。电路图如下图所示。

由题，要求放大器的放大倍数为10倍，而根据模电所学知识。易求得次电路的放大倍数A=1+R3/R1=10。可以推出R3/R1=9。所以，可取R1=1KΩ，R3=9KΩ，而根据所学的知识，我们知道R2的阻值应该等于R1和R3并联的阻值，所以R2取0.9 KΩ。即可实现此电路。

下面，我们用Multisim7软件对其进行仿真。根据实际情况，我们取Ui=100mv、60Hz。Vee=-15V、Vcc=15V。输出接万用表，测的的结果下图所示。

可以得出：Uo/Ui=10，所以根据仿真结果，证明理论正确。

2.功率放大电路

由于本人知识水平有限，题目所给的功率放大运放元件的功能不太了解。并且通过反复的思考，我认为采用分立元件实现此电路比较简单，直观。所有元件易找，电路连线简单且没有明显的缺点。所以的决定用分立元件，即咱们模电所学的OTL甲乙类互补对称电路来实现功率的放大。此电路除了具有题目单电源的要求，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。并且，该电路经济适用，适合咱们学生用来做实验。下面进行分析，电路图如下图所示。

由题，RL=16Ω。而使VT1与VT2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/Rl=(Vcc/2-Uces)/Rl 所以最大输出功率为Pom=Ucem·Icem/2=Ucem²=(Vcc/2-Uces) ²/2Rl

当Uces远远小于Vcc/2的时候，可以认为Pom约等于Vcc²/8Rl。 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。

因为题目要求Pom=4.5W 所以可以推出Vcc=24。

而电源的功率Pv=Vcc/2·(1/∏0Icm·sinwtd(wt)=VccIcm/∏=Vcc²/2∏Rl

所以可认为η=Pom/Pv=( Vcc²/8Rl)/( Vcc²\\2∏Rl)= ∏/4=78.5%>50%，顾满足题意。

根据电路图，用Multisim7进行仿真。根据实践中的摸索和课本知识的结合。我取Ui=4V、60Hz，C1=10uF、C2=200uF，R1=1.5KΩ、R2=100Ω、R3=1.5Ω。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下图所示。

pi

由仿真结果，证明次功率放大电路可以稳定的对输入进行放大，并且输出波形稳定。所以用OTL甲乙类互补对称电路来实现功率的放大是可行的。

3. 直流稳压源

直流稳压电源的作用是为整个电路提供能量。顾依题意，结合电路图分析。我们选用直流稳压电源的输出电压为+15V，-15V即可。

4. 总电路图

综上所述，将本次课题的主要电路连接起来。得出总电路原理图如下图所示。

对此图进行仿真，得到输出结果为下图所示。

5. 课程设计总结

时间总是过得很快，经过五天的课程设计的学习，我已经自己能制作一个带前置放大的音频功率放大器，这其中的兴奋是无法用言语表达的。

学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子。任务对我们来说，显得很重。昨天刚考完概率，为了尽快完成模电的课程设计，我一天也没歇息。相关知识缺乏给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，我照着原理图学习视频一步一步做，终于知道了如何操作。

刚开始我借来了一份带前置放大的音频功率放大器设计资料，但离实际应用差距较大，有些器件很难找到，后来到网上搜索了一

下相关内容，顺便到学校图书馆借相关书籍，经过不断比较与讨论，最终敲定了带前置放大的音频功率放大器的电路原理图，并且询问了兄弟班关于元器件的参数情况。为下步实物连接打好基础。

在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后，创建网络列表时系统总是报错,无论我怎样修改都不行，后来请教同学，他们也遇到了同样的困惑。任何事情都不可能是一帆风顺的，开始是创建网络表时出现问题，后来是没有差错但出来的仿真波形不是预计中的，这确实很难修改。输出时仿真波形总是一条直线，我弄了一晚上也找不出原因，整个人也显得焦躁不已。

经过这段课程设计的日子，我发现从刚开始的Matlab到现在的Multisim7，不管是学习哪种软件，都给我留下了很深的印象。由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。在每次的课程设计中，遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。

最终实验报告做出来了。通过这次课程设计，我明白了一个道理，就是无论做什么事情都需要自己认真对待，努力专研。遇到自己不会的地方应该向老师直接请教或者像同学询问，另外，网上的很多资料也对我们有很大的帮助。所以我们要学会利用网络来帮助自己的学习。遇到问题时，特别是在这次实践中遇到的问题，比较难。我们有时候真的会觉得自己没法完成任务，但是，我们不应该放弃，过了这个坎，也许接下来的东西会简单很多。所以，我们应该用坚持的态度对待每一件事，我们才能做好它。

尽管现在只是初步学会了带前置放大的音频功率放大器，离真正掌握还有一定距离，但学习的这段日子确实令我收益匪浅，不仅因为它发生在特别的时间，更重要的是我又多掌握了一门新的技术，收获总是令人快乐，不是吗？