音频高增益放大器的设计.docx
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音频高增益放大器的设计
中南民族大学
计算机科学学院
模拟电子技术课程设计报告
题目：
音频高增益放大器
年级专业：
12级自动化
姓名：
学号：
指导老师：
指导老师评语
理论设计40%
作品完成效果30%
答辩与报告30%
总分：
指导老师签名
电子技术课程设计
任务书
设计题目：
音频高增益放大器
学生姓名：
学号：
专业班级：
自动化
一、设计条件
1．可选元件
（1）选题规定的“可选、限选元件”
（2）电阻、电容、电感、电位器等，按需使用
（3）自备元件
2．可用仪器
万用表，示波器，交流毫伏表，信号发生器，直流稳压电源
二、设计任务及要求
1．设计任务
根据技术要求和已知条件，完成选题电路的设计、装配与调试。
2．设计要求
（1）直流稳压电源供电，多级电压放大：
①3dB通频带：
20Hz～20kHz
②放大倍数：
≥40dB（可选：
扩展到60dB）
③输入阻抗：
≥10kΩ
④输出阻抗：
≤100Ω
（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
包括：
计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；
（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；
（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排
1．第7周前：
布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求。
2．第12周前：
理解课题要求，准备元器件。
3．第8～15周：
资料查阅，方案设计，模拟仿真，实际制作。
4．第16～17周：
完成设计与制作，答辩，提交设计报告。
指导教师签名：
年月日
音频高增益放大器
摘要
音频高增益即对小的音频信号放大，为功放电路做前期放大，以达到预期效果。
音频放大需最大程度上保证不失真，为保证其音质可设计带通滤波电路，除去杂音，将信号频率控制在20Hz到20KHz人耳可听见的范围内。
要实现高增益，必须运用多个放大器来实现，这需要考虑级与级之间的匹配，排除干扰。
信号经过前级放大，中级滤波，后级放大等电路可实现60dB的增益。
关键词：
高增益、放大器、带通滤波。
Abstract：
Audiohighgainforasmallaudiosignalamplification,doearlyamplificationforpoweramplifiercircuit,inordertoachievethedesiredeffect.Audioamplifiertomaximumextent,ensurenodistortion,inordertoguaranteethequalitycanbedesignedband-passfiltercircuit,removenoiseandsignalfrequencycontrolat20hzto20KHZearstohear.
Toachievehighgain,mustusemultipleamplifier,thematchingbetweentheneedtoconsiderthelevelandthelevel,eliminateinterference.Afterthesignalthroughthefront-endamplifier,intermediatefiltering,stageamplifiercircuitcanrealizeagainof60db
Keywords:
highgain,bandpassfilter,amplifier
课设要求
直流稳压电源供电，多级电压放大：
①3dB通频带：
20Hz～20kHz
②放大倍数：
≥40dB（可选：
扩展到60dB）
③输入阻抗：
≥10kΩ
④输出阻抗：
≤100Ω
一、方案论证与比较
本次课程设计主要是对音频信号进行不失真放大，可实现该功能的芯片有OP07UA741LM358NE5532，这几种芯片的性能如表1
芯片
型号
工作电
压（V）
带宽（M）
输入阻抗（Ω）
输出阻抗（Ω）
输出
电压（V）
特性
OP07
±3~±18
0.6M
12g
60
13
增益稳定，高输出
UA741
±3~±15
1M
2M
75
10
增益稳定，高输出
LM358
±3~±15
1M
2M
60
10
增益稳定，双运放
NE5532
±5~±22
10M
300K
60
10
低噪声，增益稳定增益，双运放
表1
通过对比各芯片的性能，为使制板焊接的方便与美观以及更好的实现题目的要求。
本次课程设计，我选用高带宽，低噪声的NE5532双运放做前级放大，UA741做带通滤波器，OPO7做后级放大。
整体框图如图1
图1
二、电路设计
1、前级放大
本次课设采用NE5532做前级放大，对信号放大40dB。
NE5532是高性能低噪声双运算放大器（双运放）集成电路。
具有很好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大。
因此很适合应用在高品质和专业音响设备中做放大器。
音频信号经EN5532的两级同向放大，在进行滤波，电路图如图2
参数计算：
AUo=Ui*R1/R5*R2/R3
图2
2、有源带通滤波
滤波部分用UA741做巴特沃斯滤波器，巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。
滤波效果非常理想，设计中用二阶高通滤波和二阶低通滤波构成四阶有源带通滤波器，将信号频率控制在20Hz到20KHz之内。
电路图如图3
巴特沃斯滤波器的幅频特性曲线切比雪夫滤波器的幅频特性曲线
贝塞尔滤波器的幅频特性椭圆函数滤波器的频率曲线
参数计算：
巴特沃斯低通滤波器可用如下振幅的平方对频率的公式表示：
其中,
=滤波器的阶数
=截止频率=振幅下降为-3分贝时的频率
=通频带边缘频率
在通频带边缘的数值[1]
3、后级放大
OP07具有非常低的输入失调电压，所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低的特点，这种低失调、高增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面，所以后级用OP07对信号做10倍放大，电路图如图4
参数计算：
Auo=Ui*R8/R10
图4
三、电路仿真
Ui=10mV，f=20Hz下，Uo=7.07V。
如图5所示
图5
Ui=10mV，f=20KHz下，Uo=7.07V。
如图所示
图6
四、电路测试
Ui=10mV下测得数据如表2
频率（Hz）
输出电压Uo（V）
频率（Hz）
输出电压Uo（V）
5
1.38
700
10.3
10
3.36
1K
10.3
15
5.52
5K
10.3
20
7.04
10K
10
40
9.36
15K
8.72
60
9.94
18K
7.68
80
10.1
20K
7.04
100
10.2
25
5.44
200
10.3
30K
3.08
500
10.3
50K
1.68
表2
四阶滤波幅频特性曲线
五、总结
在做课设之前，我认真分析了题目要求，对比了各种可实现的方案，也对各种芯片的性能做了分析。
而且还对电路进行了仿真。
所以在实际焊接电路和调试电路过程中没遇到什么困难，进展顺利。
这次课设，让我对书本上的各种知识和原理又有了更深入的理解。
实践操作能力也得到了锻炼。
要想做好一个电子成品，事先对题目的分析非常关键，其次应该对各种可实行的方案作分析。
对方案的可行性、稳定性的综合评估是成品能否成功的关键。
一个好的方案可以让我们少走岔路，才能减少实际焊接电路过程中的错误，才能够在最短的时间内做出最好的效果，磨刀不误砍柴功，不盲目动手，才能做到事半功倍。
电路焊接也是作品成功与否的关键，电路元件的布局和走线是否合理直接影响实验的结果。
焊接电路时应该避免各种干扰，尽量避免跳线，合理运用地线屏蔽的作用。
一个成功的电子作品，必然是要经过理论推导，要有工程计算以及合理的实践操作的。
致谢
感谢在设计的过程中所有老师和同学的指导以及学长们在选择元件过程中所给予的帮助，感谢他们。
参考文献
[1]童诗白、华成英。
《模拟电子技术基础》（第四版）。
高等教育出版社
[2]吴大正《信号与线性系统分析》（第4版）。
高等教育出版社
[3]佘新平《数字电子技术》（第二版）。
华中科技大学出版社
附录
元器件清单：
序号
元件型号
数量
序号
元件型号
数量
1.
Ua741
2
1.
6．9K电阻
2
2.
Op07
1
3.
4.7K电阻
2
4.
NE5532
1
5.
102电容
3
6.
5K电位器
2
7.
103电容
1
8.
10K电位器
4
9.
104电容
6
10.
50K电位器
1
11.
1uF电容
2
12.
1K电阻
3
13.
10uF电容
2
14.
10K电阻
3
15.
排针
若干
16.
单芯导线
若干
17.
单面板
1
整体电路图
输入频率f=20Hz时，输出信号波形
输入频率f=20KHz时，输出信号波形
成品图
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