低频功率放大器

学科分类号本科学生电子课程设计论文题目：低频功率放大器姓名罗清学号2006180824院（系）工学院专业、年级 0 6 电子技术教育指导教师兰浩老师2008年9月5日指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量15%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到课程设计论文综合训练的目的。

5理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。

5 选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。

5能力水平50%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。

10 综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。

10 研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。

5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。

20外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。

5设计论文35% 写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。

15 写作规范符合学术论文的基本要求。

用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。

10 论文篇幅5000字左右。

10 实评总分成绩等级指导教师评审意见：指导教师签名：说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90—100分记为优秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。

第1章绪论1.1电子技术发展现状1.2 模拟电路中低频功放电路的发展现状低频功放电路大多数使用在音响技术上，所以说低频功放电路的发展历史就是音响技术的发展历史，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。

60年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。

晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。

在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员--集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。

发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。

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。

音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。

预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。

音响行业技术和市场发展现状技术发展概况单纯从技术应用的角度上看,国内专业音响产品的研发,设计及制造技术已达到相当高的水平.其中,模拟音响产品的技术和质量水平已可与国外知名品牌相提并论,只是在数字音响产品上尚需进一步努力.在产品性能上,国内主要厂家生产的调音台和功放产品的的方案设计合理性,电性能技术参数指标以及内外功能的设置等主要方面的测试分析结果,都与国外知名品牌的产品相差无几;并且,国内正规大厂对产品的出厂质量相当重视,为把住产品运行的稳定性和可靠性的关口,有载运行8小时以一的老化试验程序已得到了普遍的设置.近些年,半导体行业新材料和新技术应用的不断深入,国外相关厂商为国内专业音响行业所使用的晶体管及集成电路等元器件的质量水平,也基本实现了与国外主流水平的同步.在产品的制造工艺上,国内主要厂家的产品在个别方面存在一定的不足,比较明显的是有些厂家的机械设备的工艺性能相对较差,机械加工原料的选材不够严格,产品的表面处理工艺的技术水平有待进一步提高.此外,一些厂家的产品外包装过于脆弱,很难经受中远途运输的考验,从而导致产的开箱合格率较低,还有些厂家只是一味地追求产品的电性能的高低,而严重忽视了设备工艺性的重要性.国内主要厂家的专业音性产品的使用性,总体上值得肯定的,但也有个别厂家为压缩产品成本,在一些机械器件的选购上偷工减料,从而影响到产品电性能的充分发挥,给用户留下了不好的印象,最终的结局,说近了就是损坏了企业自身的形象,说远了就是给国内专业音响制造行业抹下不小的败笔.市场发展现状经过多年的发展,中国内地逐渐成为专业音响产品的重要制造基地.尤其在广东地区,涌现出一大批朝气蓬勃的企业,它们具有独立知识产权的技术研发能力,拥有现代化的厂区厂房,先进的数控加工生产设备以及大量的研发技术队伍的产业工人,在生产过程中实施严格的全员全过程质量管理体系.不可否认的是,国内主流厂家产品的综合水平,与行业高档的国外知名品牌相比,还存在一定的差距.世界专业音响业界对中国制造的认知水平比较高,但认可程度尚低.造成这一局面的一个重要原因在于,国内大量电子制造企业,基本没有对自身品牌形象的建立和维护的诉求,只是一味地追逐为国外知名品牌代工组装的订单.中国的专业音响产品已走出国门,但真正融入国际市场,还需要一定时日,在这个过程中,行业内上规模有实力的厂家应发挥领军作用,建立和维护好民族品牌,逐步拓展出更广阔的国际市场.日前来看,国内专业音响行业的市场形势正处在新一轮的上升阶段中,行业整体的利润水平仍保持在较高的位置.由于市场的品牌集中度尚低,国内专业音响行业内的竞争氛围正日趋浓重.用户对选购产品的品牌和技术有了更加明确的严格的要求,行业内优胜劣汰的进程显得愈发严峻.未来数年内,国内专业音响灯光行业的发展趋势已然明朗,企业要想从这一轮实力的竞争中胜出,唯有以技术为纲,以品牌为目,不断积累,不断创新,才能为自身的长远发展奠下坚实的基础.在经历了这一轮风雨的洗礼之后,中国的专业音响行业也会变得更加成熟,日后的发展道路也会走得更加地坦荡.1.2 选题意义1、巩固模拟电子技术基本知识，综合运用所学知识2、掌握模拟电子线路的调试方法，增强工程实践能力和综合分析问题的能力。

3、了解现代功放技术的现状及发展趋势，运用一些先进的技术设计电路。

1.3 本设计的工作……第2章 硬件部分简介2.1 具体方案论证与设计一、解析题目：低频功放要求接8Ω负载，输出功率达到10W 以上，于是可以计算输出电压最大值：VRL Pom Uom 65.1281022≈⨯⨯=∙=要求放大通道在正弦信号输入电压幅度为(5-700)mV ，于是当输入为5mv 时，整个电路的增益：电路整增益需68dB ，于是考虑要进行多级放大。

我们可以把低频功放采用两个模块来实现：前级放大器和后级功率输出放大器。

这就牵涉着增益的分配问题，功放的后级功率输出放大也一般是进行电流的放大，所以可以分配绝大部分的放大。

那么前级就只需承担极小部分的放大，以减小共模信号对电路的干扰。

我们也就想到采用两级放大器来进行放大。

这样我们很快就可以找到设计方案。

二、方案选择：⑴前级放大电路的选择考虑采用集成运放进行前级放大，采用反向比列运算放大，可以稳定输出电压。

电路模型如下：图中电路的增益取决于电阻R7、R8有，Gv= －R8/R7 ⑵后级功率输出放大器的选择因为功放电路的要求在P oK 下的效率≥55％，又要求非线性失真系数≤3％。

为了减小非dB Gv 6810565.12lg203≈⨯=-线性失真就要用到甲乙类功放，但同时会降低效率。

所以这两方面因数必须兼顾，即可采用ocl电路来实现功率放大级。

ocl双电源互补对称电路的机构包括差分放大级、推动级、功率管电流放大。

零漂的大小决定了电路的优劣，又零漂对电路影响最严重的一级是第一级，但由于前级放大倍数不大，所以把差分放大电路放在后级放大的第一级，来有效地减小由于电源波动和晶体管随温度变化所引起的零点漂移。

其差模放大倍数为：Avd=－βRl'/(Rs+rbe)。

电压放大部分中，起到电压放大作用，是功率放大器中要求放大倍数最高的。

功率放大部分，其中二极管D1、D2起到抑制交越失真的作用，整个功率放大部分起到最后的电流放大作用。

⑶保护电路的选择由于信号的输入过大或电路产生的一切不利的因数，使输出电压和电流急剧上升，有可能损坏负载。

电路模型如下：其中R11、Q8、Q9组成过流保护电路。

⑷稳压电源的选择前级放大电路和功率保护电路，后级功率输出放大器由于Uom=12.65V，所以加上功率管的压降就需大于此值，采用正负16电源供电。

2.2 2.2主控芯片的简介集成运放LF347的介绍第3章低频功率放大器的原理3.1电路的原理图和计算⑴前级放大电路采用两级运放，选用性能较好的集成运放，可选用lf347，里面含有四个运放，用其中的一个即可。

前级放大电路，只要求放大8dB。

输入信号的范围是Uim=(5~700)mV，而运算放大器采用的是正16V电源，可以推出第一级的最大放大倍数，Gv1=4dB则输出U1o=(20~2800)mV根据的取值可以确定各个电阻的阻值：R1=1kΩ；R2=3.9 kΩ前级放大器电路原理图1 前级放大器仿真波形图2⑵后级功率输出放大电路输入级Q2、Q3采用差分放大级，起平衡激励作用，因此PNP管Q2、Q3应该严格对称,β也需一样。

选β≥200，fT≥100MHZ。

第二级Q1为电压放大级，它提供大部分电压增益，要求β≥150，fT≥100MHZ，C2是相位补偿电容，防止电路的自激震荡。

末级由Q4、Q5和Q6、U4分别构成NPN和PNP复合管互补输出，要求功率管前的三极管β≥100，fT≥100MHZ，功放管Pcm＞3W，β≥30，fT≥20MHZ。

Ocl电路要求中点电位达到0V，以致在没有输入信号时没有输出对负载的干扰。

如果中点电位不为零，可以调节滑动变阻器R2使其为零。

令复合管的微导通电压为1V左右，那么D1和R5之间电压可以知道为1V左右，再令电压放大管的Ic为7mA，可以计算出R4的阻值为: R5＝（Vcc-1)/(7×10-3）＝2.14K 此电路全部采用直流偶合，所以静态之间相互牵制。

所以差分电路的静态和，其他一些参数可通过访真获得。