实用功放电路设计

题目五：实用低频功率放大器

一、设计任务与要求:

(一)、任务：

设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。

其原理示意图如下：

(二)、要求：

1．在放大通道在正弦信号输入电压幅度为(5-700)mV，等效负值载电阻R1。：812下，放大通道应满足：

a、额定输出功率P oK≥10W；

b、带宽BW≥(50-1000)HZ；

c、在P oK下和BW内的非线性失真系数≤3％；

d、在P oK下的效率≥55％；

e、在前置放大级输人端交流短路接地时，R L=8Ω上的交流声功率≤10mV。

2。自行设计并制作满足设计要求的稳压电源。

(三)、发挥部分(选作部分)：

1. 测放大器的时间响应：

a、方波发生器：由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波。频率为1000HZ；上升和下降时间1≤uS；峰一峰值电压为200mV

b、用上述方波激励放大通道时，在R8下，放大通道应满足

(1)、额定验出功率P ok≥10W；

(2)、P oK下，输出波形上升或下降时间12≤uS；

(3)、在P oK下，输出波形顶部斜降≤2％

(4)、在P oK下，输出波形过冲电压≤5％

(四)、设计电路、画布线图、编写调试步骤以及调试方法：根据任务要求，设计该低频功率

放大电路及电源电路，要求有电路、有参数及设计过程，画出布线图，并在面包板上插接、调试。

(五) 答辨：

答辨前必须完成下列资料

1．设计说明书：方案选择、设计过程、原理图、布线图及说明；

2．总结调试方法、测试技术指标：

整理原始记录数据

故障处理、(出现何现象、原因及解决办法)。

(六)、参考元器件型号：

STK465 集成功率放大电路

uA741 0P-27／0P-37

电阻、电容、电位器、稳压块等。

二．方案选择：

可用于音频功率放大器的芯片有很多，如LM1876、LM3866、TDA1514等等。考虑到性能以及价格等因素，本次实验用到的是TDA1521。下表列出了具有类似性能的几种集成芯片的电参数对比情况。

三、系统工作原理

(一)实验所用元件介绍

1.TDA1521：

TDA1521可采用单、双电源供电。应该注意的是这两种不同供电方式对其参数的影响较大，用双电源供电最能发挥其集成电路的优良性能。由于工作时耗散功率较大，集成电路发热比较严重，必须采取有效措施，以防止烧坏芯片。

下图为音频功率放大集成块TDA1521接成OCL电路时的标准用法。可以算出，其电压增益约为30.4倍。

下图为TDA1521的内部结构框图。

2.NE5532：

NE5532输出电路为PNP-NPN全对称互补结构，有一定电流偏置，内电路十分简洁。它的转换速率达9V每微秒，超过一般的功率放大集成电路，消除了瞬态互调失真。它具有开环频响、高的单位增益带宽、高的转换速率、开环失真小、噪声小及瞬时态特性好等优点。NE5532的引脚图如右上图所示。

(二)整体电路及其工作原理

实验采用现成的电路设计，在现成的印刷电路板上焊接。

整个电路分为电源(非稳压)、前置放大器、功率放大器三个部分。

我们采用的功率放大器，前级选用NE5532 作2倍左右的前置放大，后级功放选用高保真集成芯片TDA1521。功率放大器的电源部分采用桥式整流，从而很容易获得了对称的正负电源。由于该功率放大器所需功率较大，使用稳压电源会增加较多成本，故设计该电路的公司并未采用稳压电源（实验所用的设计是一个商品计算机有源音箱的电路）。由于时间不够和条件所限，我们并没有在实验时测试该电路的电源部分。

整个电路的原理图如下：

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四、实验中出现的问题：

电路调试中发现，电路在其音量电位器调至中等位置时产生1.5MHz左右的自激振荡，而在音量电位器调得较小或较大时自激振荡均消失。这可能是由于

（1）实验电路中0.01μF的用于电源滤波的电容可能是卷绕的而非平板式。

（2）实验电路中0.01μF的用于电源滤波的电容容量过小(应为0.1μF)且离TDA1521过远。

（3）TDA1521的输出没有接小电容到地。

由于时间过紧，我未能尝试弄清产生自激振荡的具体原因并解决此问题。但是自激振荡并没有对输出音质造成较大的影响。

五、实验数据及处理：

下表为测得的TDA1521各管脚电压：单位V

设计要求：

1．在放大通道在正弦信号输入电压幅度为(5-700)mV，等效负值载电阻R1。：812下，

放大通道应满足：

a、额定输出功率P oK≥10W；

接入8.2Ω*2的假负载。

输入有效值为190mV的正弦信号，测得输出峰峰值18V(最大不失真)，即有效值6.36V。

P oK=5.93W*2。

b、带宽BW≥(50-1000)HZ；

接入8.2Ω*2的假负载，音量电位器调至接近最大，输入有效值80mV的正弦信号。

音调电位器置中

c、在P oK下和BW内的非线性失真系数≤3％；

输出峰峰电压:7.38V 非线性失真系数4.17%

d、在P oK下的效率≥55％；

接入8.2Ω*2的假负载；输出峰峰电压17.8V

“+”(11.16V) 电流0.28A

“GND”电流-0.05A

“-”(-11.60V) 电流0.35A

∴P V=7.2W P oK=9.66W

错在哪里？来不及检查了。可能是由于万用表电流档内阻过大(我只使用了一块电流表)。

e、在前置放大级输人端交流短路接地时，R L=8Ω上的交流声功率≤10mV。

测得：V左交流有效=1.68mV 计算出：P RL左=0.00035mW

测得：V右交流有效=1.83mV 计算出：P RL右=0.00042mW

六、收获体会：

在本学期中，各种形式的实践课占用了很大一部分课时和我们的学习时间。在实践课中，

我们学到了很多不会被写入我们所学课程的教科书的东西。在本次课程设计中，我们更是学

到了很多我们所用的教科书上所没有的东西。比如TDA1521的使用，用于音调调整的滤波器

的电路和原理，新型示波器和非线性失真度分析仪的使用等等。同时，实践课对我们理论课

的学习也很有帮助。本次课程设计正值期末考试和世界杯期间，因此，用于课设的时间非常

紧张。尽管如此，我还是尽量多挤出时间来完成本次课程设计。同时我一点儿都不后悔在课

程设计上花了很多时间，因为我深知，如果我不花这么多的时间，我将不一定能通过本次课

程设计。

最后衷心感谢老师们在本学期的辛勤工作。