模电课程设计-音频功率放大器

《模拟电子课程设计》任务书

一、课题名称：音频功率放大器

二、技术指标：

〈1〉输入信号为vi=10mV, 频率f＝1KHz。

〈2〉负载阻抗为8Ω。

〈3〉额定输出功率Po≥2W。

指导教师：

学生：

测控技术与仪器2008-1

2010年6月29 日

目录

摘要

这次的模拟电路课程设计题目为音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放，比如手机、MP4播放器、笔记本电脑、电视机、音响设备等给我们的生活和学习工作带来了不可替代的方便享受。

我主要采用了两种方法对其进行了分析和设计，一种利用了A386集成芯片对其进行放大输出，另一种是利用二极管进行偏置的互补对称电路，即分立元件进行设计放大。期间遇到了不少问题，不过好在在老师的指导，同学的帮助下终于成功调试成功，听到了悦耳的嗡嗡声，设计题目也算比较圆满的完成了。

在设计的过程中，首先对自己的设计思路有个整体的认识，即对音频功率放大器的原理了解，在查阅了很多资料，以及对实验器材有了初步了解以后，利用课本及一些资料上所描述的同相放大电路和甲乙类互补对称功率放大电路的基本知识，通过对两种方法的对比评析确定了下面的课程设计。

总体设计步骤

↓

↓

↓

1 设计概述 1、

1音频功率放大器的设计

作为模拟电子课程设计课题设计，本课题提出的音频功率放大器性能指标比较低，主要采用理论课程里介绍的运算放大集成电路和功率放大集成电路来构成音频功率放大器。

1、1、1 设计任务和要求

采用运算放大集成电路和功率放大集成电路设计音频功率放大器，其要求如下：

① 输入信号为vi=10mV , 频率f ＝1KHz;

② 额定输出功率Po≥2W ； ③ 负载阻抗RL =8Ω。

1、1、2 功率放大器的基本原理

音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大，使其功率增加，然后输出。其原理如图(一)所示，前置放大主要完成对小信号的放大，使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。后一级的主要对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而得到需要的音频。设计时首先根据技术指标要求，对整机电路做出适当安排，确定各级的增益分配，然后对各级电路进行具体的设计。

max Po =8W,输出电压U = L R Po max =8V ，要使输入为10mv 的信号放大到输出的8V ，所需的总放大倍数为800。

总体设计思路框图：

（一）

音频功率放大器各级增益的分配，前级电路电压放大倍数为4；音频功放的电压放大倍数为200。

（二）设计过程

2、1 第一种设计方案：

2、1、1 前端放大器的设计

由于话筒提供的信号非常弱，要在音调控制级前加一个前置放大器。考虑到设计电路对频率响应及零输入时的噪声、电流、电压的要求，前置放大器选用集成运算放大器LF353。

前置放大电路是由LF353放大器组成的一级放大电路，放大倍数为4，即1+R2/R1=4，取R2=30KΩ,R1=10KΩ,所用电源Vcc=+12V，Vee=-12V。

经过前级运放的放大，由Av ’=

0Ui Ui =mv

10Ui

=4，可以得到Ui=40mv 。于是我们得到了下一级功率放大电路的输入电压，即为Ui=40mv 。

2、1、2

功率放大器的设计

由于实验室实验仪器的限制及要求，我们的第一种方案选用了A386型

单片集成功率放大电路，其主要特点是：上升随率高、瞬态互调失真小；输出功率比较大；外围电路简单，使用方便；体积小；内含各种保护电路，工作安全可靠。

我们选择功率运放电路的增益为200，即把A386的运放调节电路两端短路。

由 Av=Ui

U =200 ;

所以 U0=8V;

进而得出 P0=RL U02=

864V

=8W

然后连接上负载，可以听到响亮的蜂鸣声，实验成功。

其中C1=220uf ，C2=0.1uf ，C3=10uf ，C4=0.1uf ，R3=4.7K Ω,RL=8Ω.

Av=

Ui

U 实验用电路图

其

中

C1=220uf

，

C2=0.1uf

，

C3=10uf

，

C4=0.1uf,R1=30K Ω,R2=10K Ω,R3=4.7K Ω,RL=8Ω.

2、2 第二种设计方案：

2、2、1 前端放大器的设置

在前端放大器设计中设计方案与设计一相同，即由LF353放大器组成的一级放大电路，不过将放大倍数设置为40，即1+R2/R1=40，取R2=390K Ω,R1=10K Ω,所用电源Vcc=+12V ，Vee=-12V 。

经过前级运放的放大，由Av ’=

0Ui Ui =mv

10Ui

=40，可以得到Ui=400mv 。于是我们得到了下一级功率放大电路的输入电压。

2、2、2 功率放大器的设计

这一部分的功率放大电路选用了分立元器件组成的功率放大器，其结构就是集成功率放大器的的内部结构，其特点就是对于电路结构了解的清晰明了，更好的掌握电路。缺点就是复杂，难理解，使用起来非常不方便，而且容易损坏器件。

由前级放大得到的电路得到了输入电压Ui=400mv ，然后输入功率放大器，其中的T1又对信号的电压进行放大，T1选择3DG6三极管，它的放大倍数10~30，可以得到电

压U0：4v~12v ，由P0=RL

U02

得到P0;2w~18w 符合P0>2w 的要求。