模拟电子技术基础课程设计音频功率放大器的设计.docx

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模拟电子技术基础课程设计音频功率放大器的设计

课程设计报告书

一、项目介绍与设计目的

音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放，比如：

手机、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。

此次课程设计目的是设计一个满足输出条件的实用音频功率放大器。

二、设计方案

1．项目环境要求

采用运算放大集成电路和功率放大集成电路设计音频功率放大器，其要求如下：

1　　输入信号为vi=50mV,频率f＝400Hz;

2　额定输出功率Po≥2W；

3　负载阻抗RL=0.8KΩ。

2．项目功能模块

音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大，使其功率增加，然后输出。

其原理如图所示，前置放大主要完成对小信号的放大，使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。

后一级主要对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而得到需要的音频。

实验原理如图：

实验电路原理图

3．设计内容

3.1）前端放大器的设计

声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。

一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。

所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。

另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。

对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。

考虑到设计电路对频率响应及零输入时的噪声、电流、电压的要求，前置放大器选用集成运算放大器LF353。

前置放大电路是由LF353放大器组成的一级放大电路，电路图如图1，放大倍数为4，

即1+R2/R1=10，取R2=90KΩ,R1=10KΩ，所用电源Vcc=+12V，Vee=-12V。

图1前端放大器电路图

注：

R2=90KΩ,R1=10KΩ。

经过前级运放的放大，由Av===10，可以得到Uo=0.5v。

于是我们得到了下一级功率放大电路的输入电压，即为Ui’=Uo=0.5v。

3.2）功率放大器的设计

由于实验室实验仪器的限制及要求，我们的方案选用了A386型单片集成功率放大电路（电路图如图2），其主要特点是：

上升随率高、瞬态互调失真小；输出功率比较大；外围电路简单，使用方便；体积小；内含各种保护电路，工作安全可靠。

图2功率放大器电路图

注：

C1=220uf，C2=0.1uf，C3=10uf，C4=0.1uf，R3=4.7K,RL=0.8K.

我们选择功率运放电路的增益为400，即把A386的运放调节电路两端短路。

因为经过前端放大器我们已经得到了功率放大器的输入电压Ui=0.5V。

由Av==400;

所以Uo=1.2KV;

进而得出P0===1.8KW；即最后的输出功率放大至1.8KW。

3.3）实验原理总设计电路原图

图3音频功率放大器电路图

注：

C1=220uf，C2=0.1uf，C3=10uf，C4=0.1uf,R1=30K,R2=10K,R3=4.7K,RL=0.8K.

4仿真操作

4.1）按照上述方案，在Multisim中连电路图操作

图4音频功率放大器仿真图

如图，该电路分为前端放大器和功率放大器两部分，其功能分别为完成对小信号的放大和对音频功率的放大。

当输入信号后，通过两个放大器的作用后，实现对音频信号的放大，并通过扬声器放出。

4.2）设置输入信号，并运行

人能听到的声音频率有一定的范围，大多数人能够听到的声音频率范围是20Hz到20000Hz；人能发出的声音频率也有一定的范围，大多数人能够发出的声音频率范围是85Hz到1100Hz．且为了观察方便，本次试验将输入信号设为400HZ，电压为50.00MV

4.3）观察输出信号

本次试验输出结果：

电压-1.181KV，周期为573.981ms，同输出比较，还是比较明显。

三、总结和分析

本次课程设计目的是设计一个满足输出条件的实用音频功率放大器。

由于声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。

一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。

所以本次实验采用多级放大的原理进行音频放大，主要设计为第一级的前端放大器和第二级的功率放大器，前置放大主要完成对小信号的放大，使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。

后一级主要对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而得到需要的音频。

实验中遇到最大的问题就是设计电路图并做仿真操作，但是经过不懈的努力，总算完成了本次课程设计。

我们作为通信工程专业的学生，觉得能做这样的课程设计是十分有意义。

在已度过的两年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种热处理工艺设计？

如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？

做类似的作业就为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书，并且在做课程设计时的那种团结与合作。

为了让我们的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅热处理方面的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。

通过这次课程设计我们也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。

通过这次设计，我们懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为我们今后的学习和工作铺展了道路。

另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我们又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我们做本次课程设计的一大收获。

整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

指导老师评语：

成绩评定：

指导老师签名：

基地指导老师签名：

年月日

教研室意见

教研室主任签章

年月日

学院意见

分管院长签章

年月日