实用功放电路设计教学提纲.docx
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实用功放电路设计教学提纲
实用功放电路设计
题目五:
实用低频功率放大器
一、设计任务与要求:
(一)、任务:
设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。
其原理示意图如下:
(二)、要求:
1.在放大通道在正弦信号输入电压幅度为(5-700)mV,等效负值载电阻R1。
:
812下,放大通道应满足:
a、额定输出功率PoK≥10W;
b、带宽BW≥(50-1000)HZ;
c、在PoK下和BW内的非线性失真系数≤3%;
d、在PoK下的效率≥55%;
e、在前置放大级输人端交流短路接地时,RL=8Ω上的交流声功率≤10mV。
2。
自行设计并制作满足设计要求的稳压电源。
(三)、发挥部分(选作部分):
1.测放大器的时间响应:
a、方波发生器:
由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波。
频率为1000HZ;上升和下降时间1≤uS;峰一峰值电压为200mV
b、用上述方波激励放大通道时,在R8下,放大通道应满足
(1)、额定验出功率Pok≥10W;
(2)、PoK下,输出波形上升或下降时间12≤uS;
(3)、在PoK下,输出波形顶部斜降≤2%
(4)、在PoK下,输出波形过冲电压≤5%
(四)、设计电路、画布线图、编写调试步骤以及调试方法:
根据任务要求,设计该低频功率
放大电路及电源电路,要求有电路、有参数及设计过程,画出布线图,并在面包板上插接、调试。
(五)答辨:
答辨前必须完成下列资料
1.设计说明书:
方案选择、设计过程、原理图、布线图及说明;
2.总结调试方法、测试技术指标:
整理原始记录数据
故障处理、(出现何现象、原因及解决办法)。
(六)、参考元器件型号:
STK465集成功率放大电路
uA7410P-27/0P-37
电阻、电容、电位器、稳压块等。
二.方案选择:
可用于音频功率放大器的芯片有很多,如LM1876、LM3866、TDA1514等等。
考虑到性能以及价格等因素,本次实验用到的是TDA1521。
下表列出了具有类似性能的几种集成芯片的电参数对比情况。
三、系统工作原理
(一)实验所用元件介绍
1.TDA1521:
TDA1521可采用单、双电源供电。
应该注意的是这两种不同供电方式对其参数的影响较大,用双电源供电最能发挥其集成电路的优良性能。
由于工作时耗散功率较大,集成电路发热比较严重,必须采取有效措施,以防止烧坏芯片。
下图为音频功率放大集成块TDA1521接成OCL电路时的标准用法。
可以算出,其电压增益约为30.4倍。
下图为TDA1521的内部结构框图。
2.NE5532:
NE5532输出电路为PNP-NPN全对称互补结构,有一定电流偏置,内电路十分简洁。
它的转换速率达9V每微秒,超过一般的功率放大集成电路,消除了瞬态互调失真。
它具有开环频响、高的单位增益带宽、高的转换速率、开环失真小、噪声小及瞬时态特性好等优点。
NE5532的引脚图如右上图所示。
(二)整体电路及其工作原理
实验采用现成的电路设计,在现成的印刷电路板上焊接。
整个电路分为电源(非稳压)、前置放大器、功率放大器三个部分。
我们采用的功率放大器,前级选用NE5532作2倍左右的前置放大,后级功放选用高保真集成芯片TDA1521。
功率放大器的电源部分采用桥式整流,从而很容易获得了对称的正负电源。
由于该功率放大器所需功率较大,使用稳压电源会增加较多成本,故设计该电路的公司并未采用稳压电源(实验所用的设计是一个商品计算机有源音箱的电路)。
由于时间不够和条件所限,我们并没有在实验时测试该电路的电源部分。
整个电路的原理图如下:
电路图中最左边的一对电位器是音调调节电位器;中间的一对电位器调节左右声道的平衡;最右边的一对电位器调节输出音量。
音调调节部分原理图及当音调调节电位器位于0.1-0.9的位置时放大器的频幅特性见下图:
四、实验中出现的问题:
电路调试中发现,电路在其音量电位器调至中等位置时产生1.5MHz左右的自激振荡,而在音量电位器调得较小或较大时自激振荡均消失。
这可能是由于
(1)实验电路中0.01μF的用于电源滤波的电容可能是卷绕的而非平板式。
(2)实验电路中0.01μF的用于电源滤波的电容容量过小(应为0.1μF)且离TDA1521过远。
(3)TDA1521的输出没有接小电容到地。
由于时间过紧,我未能尝试弄清产生自激振荡的具体原因并解决此问题。
但是自激振荡并没有对输出音质造成较大的影响。
五、实验数据及处理:
整个电路的静态电流为46mA×2
下表为测得的TDA1521各管脚电压:
单位V
管脚号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
静态电压
0.0
0.0
0.0
-0.04
-11.6
-0.05
11.16
0.0
0.0004
设计要求:
1.在放大通道在正弦信号输入电压幅度为(5-700)mV,等效负值载电阻R1。
:
812下,放大通道应满足:
a、额定输出功率PoK≥10W;
接入8.2Ω*2的假负载。
输入有效值为190mV的正弦信号,测得输出峰峰值18V(最大不失真),即有效值6.36V。
PoK=5.93W*2。
b、带宽BW≥(50-1000)HZ;
接入8.2Ω*2的假负载,音量电位器调至接近最大,输入有效值80mV的正弦信号。
音调电位器置中
测得:
输入频率(Hz)
输出电压有效值(V)
73(下限)
1.90
1000(中频)
2.68
165900(上限)
1.93
通频带73Hz-165KHz(音调电位器置中)
c、在PoK下和BW内的非线性失真系数≤3%;
输出峰峰电压:
7.38V非线性失真系数4.17%
d、在PoK下的效率≥55%;
接入8.2Ω*2的假负载;输出峰峰电压17.8V
“+”(11.16V)电流0.28A
“GND”电流-0.05A
“-”(-11.60V)电流0.35A
∴PV=7.2WPoK=9.66W
错在哪里?
来不及检查了。
可能是由于万用表电流档内阻过大(我只使用了一块电流表)。
e、在前置放大级输人端交流短路接地时,RL=8Ω上的交流声功率≤10mV。
测得:
V左交流有效=1.68mV计算出:
PRL左=0.00035mW
测得:
V右交流有效=1.83mV计算出:
PRL右=0.00042mW
六、收获体会:
在本学期中,各种形式的实践课占用了很大一部分课时和我们的学习时间。
在实践课中,我们学到了很多不会被写入我们所学课程的教科书的东西。
在本次课程设计中,我们更是学到了很多我们所用的教科书上所没有的东西。
比如TDA1521的使用,用于音调调整的滤波器的电路和原理,新型示波器和非线性失真度分析仪的使用等等。
同时,实践课对我们理论课的学习也很有帮助。
本次课程设计正值期末考试和世界杯期间,因此,用于课设的时间非常紧张。
尽管如此,我还是尽量多挤出时间来完成本次课程设计。
同时我一点儿都不后悔在课程设计上花了很多时间,因为我深知,如果我不花这么多的时间,我将不一定能通过本次课程设计。
最后衷心感谢老师们在本学期的辛勤工作。
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- 实用 功放 电路设计 教学 提纲