第七周 幅频均衡电路实验报告.docx

1、第七周 幅频均衡电路实验报告幅频均衡功率放大器摘要：本系统主要采用前置放大、带阻网络、幅频均衡和低频功率放大电路，前置放大是采用运放NE5532设计的同相比例放大电路，实现了500倍的电压放大，通频带为20hz-20khz，输出电阻为600欧；带阻网络是题目所给出的电路；而幅频均衡电路主要是补偿带阻网络截止掉的频率补偿到20Khz。并通过开关功放电路实现效率达到60%；关键字：前置放大；带阻滤波器；幅频均衡；功率放大器。1、本课题的研究任务和论文介绍1、任务设计并制作一个幅频均衡功率放大器。该放大器包括前置放大、带阻网络、字幅频均衡和低频功率放大电路，其组成框图如图1所示。图1 幅频均衡功率放

2、大器组成框图2、要求a基本要求（1）前置放大电路要求：a. 小信号电压放大倍数不小于400倍（输入正弦信号电压有效值小于10mV）。b. -1dB通频带为20Hz20kHz。c. 输出电阻为600。（2）制作带阻网络对前置放大电路输出信号v1进行滤波，以10kHz时输出信号v2电压幅度为基准，要求最大衰减10dB。带阻网络具体电路见图2。 图2（3）制作幅频均衡电路，对带阻网络输出的20Hz20kHz信号进行幅频均衡。要求：a. 输入电阻为600。b. 经过幅频均衡处理后，以10kHz时输出信号v3电压幅度为基准，通频带20Hz20kHz内的电压幅度波动在1.5dB以内。b. 发挥部分制作功率

3、放大电路，对数字均衡后的输出信号v3进行功率放大，要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。（1）当输入正弦信号vi电压有效值为5mV、功率放大器接8电阻负载（一端接地）时，要求输出功率10W，输出电压波形无明显失真。（2）功率放大电路的-3dB通频带为20Hz20kHz。（3）功率放大电路的效率60。（4）其他。二、方案论证与设计前置放大方案选择：方案一：选择普通运放OP07进行放大，但OP07的对高频段的频率特性明显有影响，噪声大。方案二：因为NE5532以及NE5534可以在10Mhz内可调。用一级放大达不到要求，所以选择用NE5532双运放进行两级放大，一级放大20倍一级放大25倍。

4、确定此方案。幅频均衡电路方案选择：方案一：要求在20HZ20KHZ内的电压幅度波动在1.5dB以内。设计一个在30KHZ电压幅度下降为3dB。设置它的传递函数为 ，但经仿真他不能在20KHZ下降1.5dB.方案二：为抬高起频率。设计一个在30KHZ电压幅度下降为3dB。设置它的传递函数为,仿真后可以达到要求。确定此方案。低频功率放大器电路设计方案选择：方案一：甲类放大器 甲类放大器，是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器。A类放大器在结构上，还有两类不同的工作方式。其中一类是将两个射极跟随器相联工作，其偏置电流要增加到在正常负载下有足够的电流流过，而不使任一器件截止。这一措施的最大优点是它

5、不会突然地耗尽输出电流，如果负载阻抗低于标定值，放大器会短期出现截止现象，在失真上可能 略有增加，但不致出现直感上的严重缺陷。另一类可称作为控制电流源型(VCIS)，它本质上是一个单独的射极跟随器，并带有一个有源发射极负载，以达到合适的电流泄放。但甲类功率放大器的能量转换的效率太低，主要用于电压放大，在功率放大电路中较少应用。 方案二：乙类放大器 乙类放大器，是指器件导通时间为50的一种工作类别。乙类放大器的偏置使推挽的晶体管在无驱动信号时，处于低电流状态，当加上驱动信号时，一对管子中的一只在半周期内电流上升，而另一只管子则趋向截止，到另一半周期时，情况相反，由于两管轮流工作，必须采用推挽电路

6、才能放大完整的信号波形。乙类放大器的优点在于效率较高，理论上可以达到78%。但输出波形严重失真。方案三：甲乙类放大器 甲乙类放大器，实际上是甲类和乙类的结合，每个器件的导通时间在50100之间，依赖于偏置电流的大小和输出电平。甲乙类放大器的优点在于它比甲类提高了小信号输入时的效率，随着输出功率的增大，效率也增高，相对于乙类，也能保持更好的失真度。方案四：丙类放大器 丙类放大器，是指器件导通时间小于50的工作类别。这类放大器，一般用于射频放大。 方案五：丁类放大器 这类放大器，其特点是断续地转换器件的开通，可控制信号的占空比以使它的平均值能代表音频信号的瞬时电平，这种情况被称为脉宽调制(PWM)

7、，其效率在理论上来说是很高的。但是，实际困难还是非常大的。3、电路设计、工作原理与计算1、前置放大：仿真电路如图3： 图3仿真结果：计算方法V0=Vi*（1+R2/R3）*(1+R9/R6)可以通过调节R2和R9来调节电压的增益。可以设置调节前端增益为20倍,二级增益为R9是增益为25倍。所以AV=20*25=500。2、补偿电路：为了达到在20HZ-20kKHZ内电压幅度波动在在-1.5dB内.设计一个为50KHZ的截止频率。其传递函数为的电路图。而有根据带阻网络算出它的传递函数。其计算方法根据图4来表示：VCVOVPVi图4仿真结果：波特图计算结果为： 代入数值计算结果为设计的补偿电路为H

8、1(S)*H(S)=H2(S);在经过MATAB计算结果得：;此结果为2个惯性环节的低通滤波器和一个放大电路组成。经自动控制原理的惯性环节的计算公式；且K=R1/R2;T=R1C;由此结果得；第一个惯性环节：R1=2.127K;R2=4.6445K;C=470PF.第二个惯性环节为：R1=6.77K;R2=1.834K;C=470PF;放大电路由一个E5534单运放组成构成反向放大器且放大倍数放大为5倍左右。其电路图为图5所示：经仿真结果可以达到要求。3低频功放：采用开关功放。因此要产生PWM波。可以由三角波和正弦波比较产生。为最后能获得正弦波要求三角波的频率和幅度都要大于正弦波。才能经过滤波

9、恢复出正弦波。起电路图为三角波的产生电路如图6所示：图6仿真结果;PWM波的电路如图7：图7低频功放的电路图：四、测试结果：1放大电路的测试结果：vi20mv20mv20mv20mv20mvf20HZ200HZ1KHZ20KHZ40KHZvo9.76V9.8V10V10V8.4V误差分析：误差存在的原因。因为NE5532芯片 的频率限制。在过低或者过低的频率电压会下降，电压电压的不精准，再加上制作工艺等的影响造成有误差。2.放大电路与带阻电路连接测试结果：vi20mv20mv20mv20mv20mvf20HZ200HZ1KHZ10KHZ10.3KHZvo11V10V10.4V7.6V7.4V误

10、差计算：截止频率在-3dB处的电压为V1=11*0.707=7.77V。；误差分析：由上一级的误差带来的影响。再加上电阻的确定值导致频率不可调。制作工艺是很有影响。3.放大电路与带阻电路补偿电路的测试结果：vi20mv20mv20mv20mvf20HZ200HZ10KHZ20KHZvo5.2V4.96V3.56V2.48V实验总结与体会：在本轮课题的设计中，主要在低频功放的设计存在很大的问题，对开关功放的不理解。开关功放的效率高。在这次测试中，测试的波形不是很清楚。主要是焊接的问题，经改进效果良好。在本次课题中主要学习到的是各门学科的关联性。5、参考文献：1.自动控制原理；作者：胡涛松，科学出

11、版社；2.电子线路综合设计，主编：谢自美，华中科技大学出版社；3.电子技术基础；主编：康华光；高等教育出版社；4.数字幅频均衡功率放大器(09全国大学生电子设计大赛全国一等奖)方案一：甲类功放：Q点在交流负载线的重点，如图电路特点：输出波形无失真，但静态电流大，效率低。方案二：乙类功放：Q点在交流负载线和（）输出特性曲线交点，如图电路特点：输出波形失真大，但静态电流几乎等于零，效率高。方案三：甲乙类功放：Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处，如图电路特点：输出波形失真大，静态电流小，效率较高。方案四：丁类功放是放大元件处于开关功放的一种放大模式。丁类功放的实现很难，但是静态电流很小效率很高产生的热量小。为获得较高的效率和最大输出功率放大器的工作状态为临界状态。选择此方案。