模电综合课程设计高效率音频功率放大器.docx

1、模电综合课程设计高效率音频功率放大器模电综合课程设计实验报告高效率音频功率放大器 1设计目的 12设计任务 13设计要求 14设计步骤 15、单元电路设计 26、实验测试方法和测试实验数据分析 77、附件 9高效率音频功率放大器作者：黄瑞铭1、设计目的（1）熟悉一些基本器件的应用;（2）熟悉多功能板的焊接工艺技术和电子线路系统的装调技术;（3）熟悉D类功率放大器的工作原理；（4）完成高效率音频功率放大器的设计。2、设计任务设计并制作一个高效率音频功率放大器。功率放大器的电源电压为+5V，负载为8电阻。原理框图如图1所示。图13、设计要求（1）3dB通频带为300Hz3400Hz，输出正弦信号无

2、明显失真。（2）最大不失真输出功率1W。（3）输入阻抗10k。（4）低频噪声电压（20kHz以下）10mv，在电压放大倍数为10，输入端对地交流短路时测量。（5）在输出功率500mW时测量的功率放大器效率（输出功率/放大器总功耗）50%。4、设计步骤(1）进行方案论证，合理设计高效率音频功率放大器的电路原理图；(2）单元电路组装调试；(3）整机组装调试；(4）写出设计报告。5、单元电路设计音频信号前置放大器设计如图7所示。设置前置放大器，可使整个功率的增益从1-20连续可调，而且也保证了比较器的比较精度。当功放输出的最大不失真功率为1W时，其上的电压=8V，此时送给比较器音频信号的值应为2V，

3、则功放的最大增益约为4（实际上，功放的最大不失真功率要略大于1W，其电压增益要略大于4）。因此必须对输入的音频信号进行前置放大，其增益应大于5。前放仍采用宽频带、低漂移、满幅运放TL062，组成增益可调的同相宽带放大器。选择同相放大器的目的是容易实现输入电阻的要求。同时，采用满幅运放可在降低电源电压时仍能正常放大，取，要求输入电阻大于，故取，则 图7，反馈电阻采用电位器，取，反相端电阻取，则前置放大器的最大增益为： 调整使其增益约为8，则整个功放的电压增益从032可调。考虑到前置放大器的最大不失真输出电压的幅值，取，则要求输出的音频最大幅度。超过此幅度则输出会产生削波失真。三角波发生器设计该电

4、路采用满幅运放TL062及高速精密电压比较器LM393来实现,电路如图8所示。TL062不仅具有较宽的频带，而且可以在较低的电压下满幅输出，既保证能产生线性良好的三角波，而且可以达到发挥部分对功放在低电压下正常工作的要求。图8载波频率的选定既要考虑抽样定理，又要考虑电路的实现，选择150kHz的载波，使用四阶Butterworth LC滤波器，输出端对载频的衰减大于60dB，能满足题目的要求，所以我们选用载波频率为150kHz。电路参数的计算：在5V单电源供电下，我们将运放5脚和比较器3脚的电位用调整为2.5V，同时设定输出的对称三角波幅度为1V（）。若选定为，并忽略比较器高电平时上的压降，则

5、的求解过程如下： 取为。 选定工作频率为，并设定，则电容的计算过程如下：对电容的恒流充电或放电电流为： 则电容两端最大电压值为： 其中为半周期，。的最大值为2V，则： 取，采用可调电位器。使振荡频率在左右有较大的调整范围。 PWM波产生电路设计选用LM393精密高速比较器，电路如图9所示，因供电为5V单电源，为给提供2.5V的静态电位，取，4个电阻均取。由于三角波，所以要求音频信号的不能大于2V，否则会使功放产生失真。图9音频功率放大器设计1）驱动电路电路如图10所示。将PWM信号整形变换成互补对称的输出驱动信号，用LM393组成电压跟随器和1：1反向比例放大器以获得对称输出信号，送给由晶体三极管组成的互补对称式射极跟随器驱动的输出管，保证了快速驱动。驱动电路晶体三极管选用2SC8050和2SC8550对管。图102）H桥互补对称输出电路对VMOSFET的要求是导通电阻小，开关速度快，开启电压小。因输出功率稍大于1W，属小功率输出，可选用功率相对较小、输入电容较小、容易快速驱动的对管，IRF9540和IRF540 VMOS对管的参数能够满足上述要求，故采用之。实际电路如图11所示。互补PWM开关驱动信号交替开启Q5和Q8或Q6和Q7，分别经两个4阶Butttterworth滤波器滤波后推动喇叭工作。图11附件：高效率音频功率放大器设计参考电路图