音频小信号前置放大电路

1、选题目的

随着电子产业的不断发展，人们对电子产品的要求越来越高，如何实现将小信号放大且得到理想的输出信号，是人们迫切需要解决的问题。对于音频小信号前置放大电路设计，已有许多设计方案，但结构比较复杂，输出波形不太稳定。我们设计的电路中采用两级放大电路时电路更加稳定灵活，在输入端加入了电压跟随器使得电路的输入电阻无穷大输出电阻可控制，因此我们的设计电路受到了广大用户的欢迎。

2、指导思想

首先设计电压跟随器使得输入电阻无穷大，再通过两级放大电路，在电压跟随器的同相输入端接入正弦小信号，放大的信号由放大电路的输出端输出。如输入正弦信号的峰峰值为10mV,则放大后的输出信号峰峰值为10V左右，也就是电压放大倍数放为一千倍左右，否则将不能满足音频功率前置放大电路的性能指标。

3、电路特点

总体结构简单清晰，设计思路明确。设计原理简单：采用两级高通滤波电路，使得放大电路设计简单；同时也采用电压跟随器，使得输入和输出电阻基本满足课题要求。选用内含消除自激的运算放大器设计放大电路使得电路设计简单。

4、电路设计

4.1总体方框图

4.2工作原理

根据课题要求电路的输入电压与输出电压应满足比例大于或等于1000的运算关系，若采用一级放大电路，电阻的选择和调整不方便，因此选用两级放大电路。为使放大电路稳定加入了消除自激的电容。另外根据放大器所需直流电源的要求设计输出电压为正负15伏的稳压源。

4.2.1同相比例放大电路的参数计算

图2-1同相比例运算电路

同相比例放大运算电路引入了电压串联负反馈，可认为输入电阻为无穷大输出电阻为零。根据“虚短”和“虚断”的概念，集成运放的净输入电压为零，即

P N I u u u ==

说明集成运放有共模输入电压。

净输入电流为零 ，因而R i i F =，即

N

f

0u R N O u u R --= f f O N R R

u u u R R

P ==（1+

）（1+） 将

P u 、N

u 及

I

u 三者关系代入上式，得

(1)f O I

R u u R

=+

上式表明O u 与I u 同相且O u 大于I u 。

4.2.2 多级放大电路放大倍数的计算

设一个N 级放大电路各级的电压放大倍数分别为12,,,u u uN

A A A &&&K ，则该电路的电压放大倍数

u

A =&1

N

uk

k A =∏&

4.2.3 高通滤波电路的设计及参数选择

图2-2 高通滤波电路原理图

为了使放大电路的输出信号更加稳定，往往在设计电路时会加入有滤波作用的电容，使得频率在通频带外的信号都被衰减，这样输出端的输出信号就会比较稳定。一般高通滤波电路的设计就是在输入端接入一个滤波电容，由01

f 2RC

=∏可以根据课题通频带的要求计算出R 与C 的值。

4.2.4 稳压电源的设计及参数选择

直流电源的输入为220伏的市电，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器伏变电压有效值决定于后面电路的需要。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦电压转换为单一方向的脉动电压。为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，但由于滤波电路为无源电路，接入负载后会影响器滤波效果，所以需在滤波电路后面再加一个稳压电路。稳压电路的功能是是输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻的影响，从而获得足够高的稳定性。稳压源设计的流程图如下：

～220V

50Hz

整流电路的一般设计如下

图2-3 整流电路

因为放大器需要的是正负15伏的直流电压，因此设计是选择输入输出比为10:1的变压器。采用三端稳压器设计稳压电路的基本应用电路如下图。

U2

图2-4 稳压电路

输出电压决定于选择的三端稳压器，电容Ci用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡，其容量较小一般小于1uF，电容Co用于消除输出电压中的高频噪声，可取几微法甚至几十微法的电容，但Co容量不宜太大，以使式稳压器损坏。另外在稳压电路的输出端可接入起保护作用的二极管。

5 各主要电路及部件工作原理

NE5532集成运算放大电路

图3-1 一级高通滤波电路

图3-2 二级高通滤波电路

6 原理总图

U3

LM7915CT