模电实验报告(低频功率放大器、直流稳压电源)

《模拟电子系统训练》

设计报告

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低频功率放大器的设计

设计任务书

设计一个集成功率放大器，在放大通道的正弦信号输入幅度为5mV~700mV 等效负载电阻为8Ω，满足以下指标：

1、额定输出功率P o≥10W；

2、带宽BW为50Hz~10Hz；

3、在P o下的效率≥55%；

4、在P o和BW下的非线性失真系数γ≤3%；

5、当输入端交流信号为是0时，R L上交流噪声功率≤10mV。

一、设计原理

1、低频功率放大器常见的电路形式有OCL电路和OTL电路，要求其输出功率大，非线性失真小，效率高等。

2、LA4100~LA4102集成功率放大器的介绍，下图为其内部电路：

电路增益可通过内部电阻R11与脚6所接电阻决定。

LA4100~LA4102接成的电路如下图所示，外部元件的作用如下：

R F、C F——与内部电阻R11组成交流负反馈支路，控制电路的闭环电压增益Av ；

Av ≈ R11/ R F

C B —— 相位补偿，一般取几十至几百pF ；

C C —— OTL 电路的输出端电容，一般取耐压大于V CC /2的几百μF 电容； C

D —— 反馈电容，消除自激，一般取几百P F ； C H —— 自举电容；

C 3、C 4 —— 滤除纹波，一般取几十至几百μF ； C 2 —— 电源退耦电容。

二、设计步骤

1、总体方案设计

① 放大通道的正弦信号幅度为一范围（5mV~700mV ），输出电压在等效负载电阻上获得，则放大器的增益是可以调节的。

② P o 下的效率≥55%，则说明功率放大器的功率输出级工作在甲乙类。 ③ 放大倍数A u 的计算：

L

o o L

o

o R P U R U P =

∴=

2

V

R P U L o OM 6.122==

，取U OM =14V

iM

oM U U U A =

∴=2800。

④ 整个电路由前置放大电路和功率放大电路共同完成，其中前置电路的增益为280，功率放大电路的增益为10。其系统框图如下：

1、单元模块设计

① 前置放大电路

由两个双运放集成运算放大器NE5532构成两级电压放大电路，两级的增益分别为15和20：

20

1020015

101505

62211=Ω

Ω==

=ΩΩ==

K K R R A K K R R A U U

前置放大电路 功率放大电路

R L

交流型号输入

为了实现对5mV～700mV范围内的信号，都只能放大到1.4V，可在两级间串一个滑动变阻器R P来改变整个系统的增益，同时也起到对信号的衰减作用。

②功率放大电路

此部分由LA4100~LA4102集成功率放大器构成，其原理在上面以作解释。三、电路图

前置放大电路：

功率放大电路：

其中：

C1=10μF C2=100μF

C3=100μF C4=100μF

C B=Fρ

200

C C=470μF

C D=470Fρ

C F=33μF

C H=220μF

R L=8Ω

14管脚处+5V直流

四、元器件清单

LA4100 1只

电容33F

μ/25V 1只

电容100F

μ/25V 3只

电容470F

μ/25V 1只

电容160F

μ/25V 1只

电容220pF2只

电容470pF1只

电阻500Ω/0.25W 1只

电阻8Ω/1W 1只

五、安装与测试

1、先检测每个元器件无误后，按照电路图分级连接元器件，接好一级测试一级，调整好各级的工作状态后再将两级连接起来测试。

2、实验数据与问题分析

前置放大电路的输出电压：（BW=500Hz）

输入U i /mV

输出U o /mV 第一级 5 342 第二级

5

462

功率放大电路的输出电压：（给入的U i =1.4V ）

输入电压 实际输出电压

理论输出电压

1.4V

2.4V

14V

整个电路的输出功率：

理论值

实际值

额定输出功率 w

P R o 01≥

w

8=OR P

出现的问题的分析：

① 在检测前置放大电路时，函数信号发生器输出接口接错，接到了“计数输入”导致测量输出电压时感觉放大电路“没有放大”。

② 设计前置放大电路时是用的两个NE5532，目的是为了方便连接元器件和方便检测，这样一来就需要在两个NE5532上都加上12V 的电压，而不是电路图上的只接了一个。导致两极谅解后没有输出，应为第二个NE5532根本没工作。

③ 检测连接的电路时过分追求放大倍数的一致，比如我们在前置放大电路中，第一级的理论放大倍数是12倍，但我们实际测出的值只有约6倍；第二级的理论放大倍数是20倍，实际值只有约10倍。但反复检查电路却没有问题，这好像与模拟电路本身的特性有关，这一点我没有理解清楚。

④ 功率放大电路测试时，输出只有2.4V ，但没有查出原因。

六、总结

这次是第一次做课程设计，很多地方都不是蛮懂，从中就反应出了我们诸多的问题，让我们清楚地认识了自己的不足，同时也收获颇多。

1、了解了课程设计的步骤与方法，使我们思考问题的逻辑性更强。学习到了许