音频放大器学年论文_精品文档Word格式文档下载.doc
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稳定的直流电压源，信号发生器以及带有滤波器的功率放大电路。
在构建好电路的每一个环节后要对音频放大电路的每一部份进行仿真分析。
在Multisim软件的辅助下尽可能的使电路各项指标接近或达到试验设计要求。
再将电路各部分连成整体，整体把握音频放大电路的性能。
有了完整的设计方案后利用proteus软件将电路图制成PCB仿真图，布局不仅要符合原理图而且要合理经过处理后生成光绘文件。
到此一切设计方案结束。
接下来将设计方案原理制成PCB板，通过原理图及所要元件焊接电路板，在对电路板进行测试最终完成小学期设计任务。
关键词：
，功率放大电路，稳压直流电源音频放大电路PCB板
内蒙古大学本科学年论文（设计）
目录
第一章绪论
1.1音频放大电路的回顾和展望……………………………………………1
1.2音频功率放大电路的分类………………………………………………2
1.3设计总体要求及实现基本指标的方略…………………………………2
第二章方案的选择讨论及应用
2.1方案选择讨论
2.1.1直流稳压电源的选择及设计…………………………………………3
2.1.2信号发生器的选择及设计………………………………………4
2.13功率放大电路的选择及设计……………………………………5
2.14滤波器设计………………………………………………………7
2.1.5带有滤波器的功率放大电路设计……………………………………8
2.2电路的仿真分析
2.2.1稳压电源的仿真分析…………………………………………………9
2.2.2信号发生器的仿真分析………………………………………………11
2.23带有滤波器的功率放大电路仿真分析………………………………12
结论………………………………………………………………………17
致谢………………………………………………………………………17
主要参考文献……………………………………………………………………17
附录……………………………………………………………………18
内蒙古大学本科学年论文（设计）
20
1.1音频放大电路的回顾和展望
随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率，更小的体积，更轻的重量，更多的功能和智能化方向发展，如美国CROWN公司的MA-5000VZA功放，其最大输出功率可达4000W/8Ω（桥接，单通道）；
完善的可靠性设计使它在苛刻的环境中可连续工作，使得生产者可作3年免维护的保证；
插入可编程的输入处理模块USP3；
可对1~2000台功放的工作状态进行程控调节和各种参数检测。
各种完善的可靠性保护措施，使它的可靠性大大提高，可与电子管功放媲美。
晶体管功放具有许多宝贵优点，它的失真低于万分之一，但其音质听感总不如电子管功放那么逼真，细腻，尤其是在表现瞬态变化快而清脆的打击乐，弦乐和浑厚回荡的钢琴曲方面感觉最明显。
20世纪80年代初，欧洲有些专业公司开始研究晶体管功放与电子管功放之间的性能差异及解决办法。
电子管是一种电压控制器件，需要的控制功率极微，开关速率很快。
晶体管是一种电流控制器件，需有较大的控制电流，转换速率较慢，这是最基本的差别。
80年代中期欧洲首先推出了采用MOSFET音频场效应管功放。
MOSFET场效应晶体管既具有晶体管的基本优点。
但使用不久发现这种功放的可靠性不高（无法外电路保护），开关速度提高得不多和最大输出功率仅为150W/8Ω等。
90年代初，MOSFET的制造技术有了很大突破，出现了一种高速MOSFET大功率开关场效应晶体管。
西班牙艺格公司（ECLER）经多年研究，攻克了非破坏性保护系统的SPM专利技术，推出了集电子管功放和晶体管功放两者优点结合的第3代功放产品，在欧洲市场上获得了认可，并逐步在世界上得到了应用。
第3代MOSFET功放的中频和高频音质接近电子管功放，但低频的柔和度比晶体管功放差一些，此外MOSFET开关场效应管容易被输出和输入过载损坏。
（3）数字功放的概念早在20世纪60年代就有人提出了，由于当时技术条件的限制，进展一直较慢。
1983年，M.B.Sandler等学者提出了D类放大的PCM（脉码调制）数字功放的基本结构。
主要技术要点是如何把PCM信号变成PWM（脉冲调宽信号）。
美国Tripass公司设计了改进的D类数字功放，取名为“T”类功1999年意大利POWERSOFT公司推出了数字功放的商业产品，从此，第4代音频功率放大器，数字功放进入了工程应用，并获得了世界同行的认可，市场日益扩大，最终将替代各类模拟功放。
1.2音频功率放大电路的分类
现在的音频功率放大器主要有电子管式功率放大器、晶体管式功率放大器和集成电路功率放大器等三种。
目前，以晶体管或集成电路式功率放大器为主。
电子管式功率放大器的生产工艺相当成熟，产品的稳定性很高，离散度极小。
它的动态范围比较大，过负载能力强，不容易发生饱和削波失真；
电路的负反馈深度较浅，也不容易发生瞬态互调失真。
这些使电子管功放音色纯美动听。
集成电路功放随着集成电路技术的发展而大量涌现出来，它的突出优点是体积小、电路简单、性能优越和保护功能齐全等。
晶体管功放是应用最广泛的形式，它的谐波失真已经减少到0.5‰以下。
场效应管是一种很有潜力的功率放大器件，它是一种噪音小、动态范围大的电压控制器件。
另外它还具有负温度特性，音色和电子管机相似，保护电路简单。
1.3设计总体要求及实现基本指标的方略
音频放大电路的设计要满足以下几个要求：
1信号基本不失真
2信号功率的放大并能驱动负载。
310到20kHz通频带宽并且有除噪声功能（除50Hz频率波）
4电路性价比要合适。
音频放大电路的实现如图1
滤波器
直流稳压电源
功率放大器
输入信号
输出
第二章
2.1.1直流稳压电源的选择
稳定直流源设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流网络，然后经过滤波网络最后经过稳压网络。
方案1.我们可以采用以桥式整理电路实现整流的目的，以大电容作为滤波电路，然后接负载。
但是这样做有以下不足之处，如负载的影响很大，电压不可调以及没有保护电路等一下列问题。
我们采用某些芯片，可以解决以上的问题。
方案2.以全波整流电路作为整流网络，以极性电容作为滤波网络，采用固定式三端集成稳压电路7815和7915设计制作连续可调的双极型直流稳压电源。
如下图所示，220V（幅值311V）50Hz市电经变压器220:
25输出两组独立的25V交流，经桥堆整流、大电容滤波后分别经过集成稳压块LM7815C与LM7915C作用得到±
15V的直流输出。
直流稳压电源的设计
本设计的直流稳压电源是交流信号先经变压器变压，再经过桥式整流电路整流，经过极性电容滤波以及通过两三端网络来实现双极型稳压电源。
滑动变阻器R3,R4的存在使电源输出变的可调。
电阻R1，R2，即为保护电阻，可以起到过流保护作用。
也可以在芯片两端加上两个对称的二极管（替代电阻），以起到过流保护和短路保护的作用如图。
2.1.2信号发生器的选择
波形发生器主要作用是产生信号，作测试作用的本身不属于音频放大电路的组成部分，所以对于它的设计，要求没有也没有必要象音频放大电路和直流稳压电源要求那样苛刻。
只要满验要求便可以了。
滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。
当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。
波形发生器工作原理是通过电路本身的自激振荡来实现的。
波生器按材料主要分RC，LC和石英晶体三种形式用LC网络组成的无源滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。
由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点，因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。
信号发生器的设计
信号发生器在本实验是作为测试信号作用。
实验要求是设计0到5V频带可调的的实验电路。
对于输出电压可调，可以通过固定R5，改变电阻R6的只来实现。
对于频带的调节可以通过C1，C2，R1和R2来实现。
即输出信号的频率为f=1/（2*pi*R*C），其中R=R1=R2，C=C1=C2。
所以可以通过同步调节R1，R2和C1，C2实现有不同频率的信号的输出。
2.1.3功率放大电路的选择
功放设计主要指功放的前置级设计和输出级设计两部分。
前置级设计它可以有两种途径：
1我们要求的电压放大倍数大约是1000到2000，用直接耦合电路很难实现，我们可以通过阻容耦合放大电路来实现。
因为使用阻容耦合放大倍数各级不相互影响，所以很容易得到很大放大倍数。
2采用集成运算放大器来实现高增益。
因为集成运放的放大倍数一般在100000以上，所以满足放大倍数很简单。
而且集成运放的的低频特性很好，所以我们可以通过查有关参数来满足低频特性。
但是本实验中对于带宽和增益都有严格的要求，而带宽和增益是成反比的，也就是说带宽越大增益越小。
二者是矛盾的。
但可以通过以下的方案解决。
⑴我们可以选择增益带宽积很大的管子。
这样便可以满足增益和带宽两者的要求。
⑵我们可以通过选用两个运放来是实现要求。
一个运放是用来满足增益的要求，另外一个是满足带宽的要求。
功率放大电路设计
上图即为典型的功率放大电路。
其中前置级通过集成运算放大器AD507和OCL来实现功率的放大。
采用集成运放电路，前置级为一级可以大大降低设计的难度，并且可以较好的满足实验要求。
但性价比较差。
放大电路输出级
本实验采用了OCL电路因为它具有以下的优点,失真系数小，相同条见下能承受的功率大，能量转化率高等一系列的优点。
音频放大电路要求保证电路工作稳定,具有抑制零漂和能够向负载提供大功率的能力。
因此本设计选用OCL电路。
要保证电路的稳定，一者要选择好合适的静态工作点，二者要求直流电压源稳定。
要要抑制零漂，需要在选择晶体管时特别注意，我们要求输出级两晶体管，要参数上对称。
2.14滤波电路的设计
在本次实验中，我不仅需要频带为10-20KHZ的带通滤波器，还需要一个可滤除50HZ干扰的带阻滤波器。
1．采用低通-高通级联实现带通滤波器；
将带通
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