基于单片机的功放毕业设计

目录

1 绪论 (2)

1.1 当前功放发展状况 (2)

1.2 设计要求 (2)

1.3 本人的主要工作 (3)

2 系统总体方案设计与论证 (4)

2.1 系统总体方案设计 (4)

2.2 电压放大电路 (4)

2.3 功率放大电路 (4)

2.4 控制芯片的选择 (4)

2.5 显示装置的选择 (4)

2.6 功率检测电路 (5)

2.7 AD的选择 (6)

3系统具体电路设计 (7)

3.1 电压放大电路的设计 (7)

3.2 带阻滤波电路的设计 (7)

3.3 输出级电路设计 (8)

3.4 电源功率检测电路的设计 (9)

3.5 单片机最小系统 (11)

3.6 系统软件流程图 (13)

4 测试结果 (14)

参考文献 (15)

致谢 (16)

附录 (17)

1 绪论

1.1当前功放发展状况

音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。

1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如"威廉逊"放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低，至50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。由于电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱。

70年代的中期，日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色，以及动态范围达90dB、THD<0.01%（100kHz时）的特点，很快在音响界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。

80年代,数字功放成为了新一代的宠儿,随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率，更小的体积，更轻的重量，更多的功能和智能化方向发展，如美国CROWN公司的MA-5000VZA功放，其最大输出功率可达4000W/8Ω（桥接，单通道）；完善的可靠性设计使它在苛刻的环境中可连续工作，使得生产者可作3年免维护的保证；插入可编程的输入处理模块USP3；可对1-2000台功放的工作状态进行程控调节和各种参数检测。各种完善的可靠性保护措施，使它的可靠性大大提高，可与电子管功放媲美。

数字功放的概念早在20世纪60年代就有人提出了，由于当时技术条件的限制，进展一直较慢。1983年，M.B.Sandler等学者提出了D类放大的PCM（脉码调制）数字功放的基本结构。主要技术要点是如何把PCM信号变成PWM（脉冲调宽信号）。美国Tripass公司设计了改进的D类数字功放，取名为“T”类功1999年意大利POWERSOFT 公司推出了数字功放的商业产品，从此，第4代音频功率放大器，数字功放进入了工程应用，并获得了世界同行的认可，市场日益扩大，最终将替代各类模拟功放。

1.2 设计要求

1.2.1 设计任务书

设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。

1.2.2 基本要求

（1）当输入正弦信号电压有效值为5mV时，在8Ω电阻负载（一端接地）上，输出功率≥5W，输出波形无明显失真。

（2）通频带为20Hz～20kHz。

（3）输入电阻为600Ω。

（4）输出噪声电压有效值V0N≤5mV。

（5）尽可能提高功率放大器的整机效率。

（6）具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于5%。

1.2.3 发挥部分

（1）低频功率放大器通频带扩展为10Hz～50kHz。

（2）在通频带内低频功率放大器失真度小于1%。

（3）在满足输出功率≥5W、通频带为20Hz～20kHz的前提下,尽可能降低输入信号幅度。

（4）设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为40～60Hz。在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB。

1.2.4 说明

（1）不得使用MOS集成功率模块。

（2）本题输出噪声电压定义为输入端接地时，在负载电阻上测得的输出电压，测量时使用带宽为2MHz的毫伏表。

（3）功率放大电路的整机效率定义为：功率放大器的输出功率与整机的直流电源供给功率之比。电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。

（4）发挥部分（4）制作的带阻滤波器通过开关接入。

（5）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。

1.3 本人的主要工作

根据设计要求完成该项目方案论证，设计总体方案与具体电路，制作实物电路，并进行实物结果测试。使各项性能指标实现设计要求。

2 系统总体方案设计与论证

2.1 系统总体方案设计

根据本课题要求，设计的低频功率放大器应由以下几部分组成：稳压电源、阻抗匹配、前置放大、低通滤波、带阻滤波、功率放大以及一个通过AT89S52单片机控制的显示电路。

系统总体框图如图2.1所示。

图2.1 系统总体框图

2.2 电压放大电路

方案一：采用两级放大。

方案二：采用三级放大。

根据题目的要求频带要求是50KHz，放大倍数是1265倍，则增益带宽积要大于1265*50=63.25M，需要选择增益带宽积100M以上的运放，根据放大倍数的要求，若两级放大，每一级放大的倍数为36。若采用三级放大，每一级放大的倍数约为11，用两级放大可以减小噪声，却会牺牲频带宽度，若用三级放大，虽然会增大噪声，却可以满足题目带宽的要求，根据题目的要求综合考虑选择方案二。

2.3 功率放大电路

方案一：选择甲类。

方案二：选择乙类。

方案三：选择甲乙类。

方案四：选择丙类。

方案五：选择丁类。

甲类效率很低，约20%左右，但是其失真度可以做的非常小，如0.1%，如果效率