數字音量控制的功率放大器的設計-資料下載頁

【導讀】功率放大器在家電、數碼產品中的應用越來越廣泛，與我們日常生活有著密切關系。隨著生活水平的提高，人們越來越注重視覺，音質的享受。在大多數情況下，增強系統。性能，如更好的聲音效果，是促使消費者購買產品的一個重要因素。推動負載工作，獲得良好的聲音效果。同時低頻功率放大器又是音響等電聲設備消耗電。源能量的主要部分。因此設計出失真度小、效率高、功率足夠大的功放是一個發展方向。率放大器也占有一席之地。熟，產品的穩定性很高，而離散性極小，特別是它的工作機理決定了它的音色十分溫柔，富有人情味，因而成為重要的音響電路形式。因此在實際使用中有一定的局限性。人們研制出許多優質新。型電路使功放的諧波失真，很容易減少到%以下。場效應管生產技術還在不斷發展，場效應管放大器將有更為強大的生命力。MMIC輸出功率可達，工作頻率達950MHZ。和一個輸出端互補對稱的OCL電路構成。在此次設計中，前置放大電路用的是由運放

　　

【正文】 V 輸入電壓 IV 提供電壓 V 功耗， TA=25℃ DP 1100 mW 工作溫度 OPRT 0～ 70 ℃ LM339 芯片內部裝有四個獨立的電壓比較器，是很常見的集成電路。利用 LM339可以方便的組成各種電壓比較器電路和振蕩器電路 。 LM339 引腳圖如下 : 華北科技學院畢業設計（論文） 第 31 頁 共 44頁 圖 NE555引腳功能圖 LM339 電壓比較器的特點和參數： 電壓失調小，一般是 2mV；共模范圍非常大，為 0V 到電 源電壓 ；對比較信號源的內阻限制很寬； LM339 的 Vcc 電壓范圍寬，單電源為 2～ 36V，雙電源電壓為 177。1V ～ 177。18V ；輸出端電位可靈活方便地選用 ； 差動輸入電壓范圍很大，甚至能等于 Vcc。 LM317 特性簡介： 可調整輸出電壓低到 ；保證 輸出電流；典型線性調整率%；典型負載調整率 %； 80dB 紋波抑制比；輸出短路保護，過流、過熱保護，調整管安全工作區保護；標準三端晶體管封裝；電壓范圍為 至 37V 連續可調。另一個要注意的是 : LM317 的最大供應電流是 A。如果 需要更高的電流，則應尋求不同的封裝形式，或者使用其他編號，如 LM317對應的 LT1085CT或 LM337對應的 LT1033CT，就能夠提供 3A 的電流，但仍為 TO220 封裝。 NE555 引腳功能及應用 ,引腳圖如下： NE555 的特點有： 、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 ，可與 TTL， CM數字音量控制的功率放大器 的設計 第 32 頁 共 44 頁 OS 等邏輯閘配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發準位，均能與這些邏輯系列的高、低態組合。 大，可直接推動多種自動控制的負載。 度高、溫度穩定度佳，且價格便宜。 NE555 的應用十分廣泛，可裝如下幾種電路： 1． 單穩類 作用：定延時，消抖動，分（倍）頻，脈沖輸出，速率檢測等。 2． 雙穩類 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 3． 無穩類 作用：方波輸出，電源變換，音響報警，玩具，電控測量，定時等。 除此之外，還用到了 CD4516 和 CD4051 兩個芯片。 CD4051 是一個八選一模擬開關，CD4516 是一個 4位十六進制異步可逆計數器。 華北科技學院畢業設計（論文） 第 33 頁 共 44頁 5 系統電路調試 調試前，直觀檢查連線是否正確，檢查電源輸出值是否符合實驗標準；檢查元器件的安裝情況：元器件的管腳之間有沒有短路，連接處有沒有接觸不良，集成電路 NE5532的管腳是否接對及集成塊的缺口是否與底座對位。 穩壓電源的調試 為了給各單元模塊提供電壓，首先應該調試穩壓電源。主要調節電位器 1RP 、 2RP 使LM31 LM337 的 輸出電壓為 ? 18V。需要注意的是，濾波電容的極性不能接反，電容的耐壓值一定要遠大于電源電壓值。只要 ? 18V 輸出正常， LM781 LM7912 就可以直接輸出 ? 12V 電壓， LM7805 直接輸出 +5V 的電壓，這兩種電壓是不需要調節的。 前置放大電路的調試 前置放的級 1A 、 2A 的放大倍數設計為固定值， 1A =15 倍、 2A =20 倍，由固定電阻決定。比較器 3A 的輸出可通過電位器 2RP 進行調節。信號源輸出頻率為 1000Hz、幅度為 100mV 的正弦波，則 1A 、 2A 的輸出應該滿足放大倍數的要求，再調節 2RP 使 3A 得輸出為 200mV 的峰 峰值。 功率放大電路的調試 功率放大級靜態工作點的調整比較繁瑣，具體方法如下。 先調節功率放大級的電位器 3RP ，使 A、 B 兩點間的電壓為 ， C 點對地電壓為0V。晶體管 6T 、 7T 的集電極電流為 18mA。這時末級功放應該工作在甲乙類。再調 節差分放大級的靜態工作點，調節 1RP 、 2RP 使晶體管 1T 、 2T 的集電極電流約為 1mA，其集電極對地電壓約為 15V， 1T 、 2T 的參數盡可能對稱。電壓放大級晶體管 4T 的集電極電數字音量控制的功率放大器 的設計 第 34 頁 共 44 頁 流約為 6mA。以上參數只能作為參考，因為有時這些調節會互相影響，需要反復調節，取比較合適的值。靜態工作點調試好了，說明電流處于正常工作狀態。 下面觀測動態波形，將信號源輸出頻率為 1000Hz。幅度為 的正弦波 IV 接到差分放大器的輸入端（見圖 ），這時輸出信號 OV 應該是幅度為 14V、頻率為 1000Hz的不失真的正弦波。如果出現波形失真，則可以調節 3RP 。如果出現高頻自激，則可以在負載兩端并聯電容，以使輸出等效負載成純阻；還可以通過減小晶體管 3T 的并聯電容，減小電壓增益的方法 來減小高頻自激。 數字音量控制電路的調試 數字音量控制電流主要是調節 NE555的脈沖寬度和 CD4516可逆計算器的狀態， 1S 接到時為減法計數器， 1S 接 +5V 時為加法計數器。 整機電路的調試 前四節是對各個模塊進行單獨調試，下面將各模塊級聯進行整機調試。 將前置放大級的輸出端與功率放大級的輸入端連接，信號源輸出 1000Hz、幅度為100mV 的正弦波 。調節前置放大級的電位器 1RP ，使功率放大級的輸出信號 OV 的幅度為14V，如果達到要求，說明兩級電路級聯后能夠正常工作。否則要對各級的靜態參數進行修改。再接入數字音量控制電路，即將圖 中所示地電位器 1RP 移去，放大器 1A的輸出端接數字音控制電路的輸入端 IV （見圖 ），數字音量控制電路的輸出端 1OV接放大器 2A 的輸入端，這時可以調節圖 中所示的計數脈沖開關 2S 和音量 電位器1RP 使功率放大級的輸出為 14V，通常情況下，數字音量控制電路進行級聯時，比較容易實現。 華北科技學院畢業設計（論文） 第 35 頁 共 44頁 6 系統指標參數 電路級聯成功后，就可以進行功率放大器整機性能指標的測試工作了。功率放大級接 ? 18V、前置放大級接 ? 12V、數字音量控制級 ? 5V；負載電阻 LR =8? ，信號源為正弦波，輸出 OPV 為負載電阻 8? 兩點的電壓，測試數據如下。 1． 額定輸出功率 ORP 測試 測試數據如表 所示。其中， ORP = OPOP VV ? / LR =。 表 額定輸出功率 ORP 測試數據 IPV /mV 5 20 50 100 200 700 OPV /V ORP /W 2． 帶寬 BW 測試 輸入 IPV =100mV，測試數據如表 所示，由表已知，滿足帶寬 BW≥ 50Hz～ 10KHz的要求。 表 帶寬 BW測試數據 f/Hz 10 20 50 500 1k 10k 20k 50k 100k 400k OPV /V 3． 交流聲（噪聲）功率測試 將前置放大級輸入端交流對地短路，測得負載電阻 8? 兩端的交流聲（噪聲）電壓的有效值 OV =130mV，則交流聲（噪聲）功率 ONP =? ? LRV ?? ? 2310130 =，滿足交流聲功率 ONP ≤ 10mW 的要求。 4． 整機效率測試 在額定輸出功率 ORP = 下，測定流經 ? 18V 直流電壓的電流 I=，電源消耗的直流功率 DCP = ? ? WVA ??? ，則效率η = ORP / DCP =,滿足在 ORP 下的效率≥ 55%的要求。 5． 發揮部分方波參數測試 數字音量控制的功率放大器 的設計 第 36 頁 共 44 頁 ① 輸入 IPV =100mV， f=1MHz 的正弦波，在圖 所示電流中測量 1OV 的 波形。可以觀測到 1OV 時一個正、負極性對稱的方波，再調節 2RP ,使其峰 峰值為 200mV。測得方波的上升時間 PLHT = s? 、下降時間 PLHT = s? ，則 PLHT + PLHT = s? ,滿足技術指標小于 1 s? 的要求。 ② 測試條件同上，將 開關 1S 置于 2處。音量控制電路，使負載輸出額定功率ORP =12W。測得輸出方波的波形參數如表 所示。 表 輸出額定功率 ORP =12W下，方波波形參數 項目 上升時間 / s? 下降時間 / s? 頂部斜降 /(%) 過沖量 /(%) 測量數據 6 8 指標要求 ≤ 12 ≤ 12 ≤ 2 ≤ 5 華北科技學院畢業設計（論文） 第 37 頁 共 44頁 總 結 此次畢業設計令我受益匪淺，但遇到的困難也不少。在電路設計上，讓我深刻體會到自身在專業知識方面的缺乏，一些專業素語還是第一次接觸，這時互聯網就很好的發揮了作用，搜一搜，很快就可以得到答案。由于對電路設計缺乏經驗，此次設計需要大量借鑒相關專業知識的書籍，并且詢問同學老師，請求指導 。古人說的好“三人同行必有我師”，不明白的問題，經過和老師的、同學的討論，總會或多或少地得到解決問題的線索。同學間的討論，老師的用心指導，是我得以順利完成本次數字音量控制的功率放大器的設計課題的前提。 在這個過程中，我體會到了從耕耘到收獲的快樂，從遇到困難到解決困難，從提出問題到解決問題，從茫然到明了，這些過程都讓我收獲甚多，學到了一些未曾涉及到的知識。 首先， 這次畢業設計所做的數字音量控制的功率放大電路系統，使我在硬件電路設計方面有了許多了解。畢業設計題目涉及的知識面廣，是本科階段所學知識的全面檢驗，也是一 次理論與實踐相結合的機會。其次，我做為初學者，在很多方面的知識都很貧乏，設計過程中必然存在著很多缺陷和問題。在此次畢業設計中，我找到了自己的不足和知識的松散之處 ,這使得我能夠在將來的學習中可以更加有目的學習，嚴格要求自己，提高綜合能力。 在大學的最后階段里，感謝劉林生老師，在百忙之中，給予了畢業設計的指導和幫助 。 在畢業設計期間，和我一起進行畢業設計的同學們，給予了幫助和支持，在此衷心的感謝 數字音量控制的功率放大器 的設計 第 38 頁 共 44 頁 參考文獻 [1] 童詩白 .華成英 .模擬電子技術基礎 .第三版 .北京 :高等教育出版社 , [2] 閻石 .數字電子技術基礎 .第五版 .北京 :高等教育出版社 , [3] 王力，張偉 .Protel 99se 典型實例 .北京 :人民郵電出版社 , [4] 全國大學生電子設計競賽組委會 .全國大學生電子設計競賽獲獎作品匯編 .北京 : 北京理工出版社 , [5] 林欣 .功率電子技術 .北京 :清華大學出版社 , [6] 胡斌 .電子技術三劍客之電路識圖 .北京 :電子工業出版 社 , [7] 黃智偉 .全國大學生電子設計競賽系統設計 .北京 :北京航空航天大學出版社 , [8] 李金 平，沈明山，姜余祥 .電子系統設計 .北京：電子工業出版社 , [9] 楊剛，周群 .電子系統設計與實踐 .北京：電子工業出版社 , [10]彭軍 .實用電子技術 .北京：科學出版社 , [11]黃繼昌，張藝東 .電子愛好者入門必讀 .北京：中國電力出版社 , [12]臧春華，邵杰，魏小龍 .綜合電子系統設計與實踐 .北京：北京航空航天大學出版社 , 華北科技學院畢業設計（論文） 第 39 頁 共 44頁 附錄 A 系統流程圖 開始 分析設計任務，計算相關參數 查閱模電等相關書籍，選擇合適電路 修改單元電路并進行分析 利用 Protel 繪制各單元電路 連接各單元電路，繪制整機電路原理圖 對各單元電路及整機電路進行仿真測試 結束 數字音量控制的功率放大器 的設計 第 40 頁 共 44 頁 附錄 B 整機電路元器件列表 附表 1 功率放大級電路元器件列表 序號 名稱 規格 1 RP1 0～ 12K? 2 RP2 0～ ? 3 R1 100? 4 R R3 27K? 5 R4 ? 6 R5 ? 7 R6 12K? 8 R7 1K? 9 R8 180K? 10 R9 ? 11 R10 27K? 12 R11 200? 13 R1 R13 ? 14 R14 407K? 15 RL 8? 16 C1 1μ F 17 C C3 10PF 18 D D D