模電音頻功率放大器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1引言 ……………………………………………………………………………………………2

2 電路總體方案設(shè)計(jì)及選擇…………………………………………………………2

2.1方案1設(shè)計(jì)……………………………………………………………………3

2.2 方案2設(shè)計(jì)…………………………………………………………………4

3單元電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………………4

3.1 音頻信號源電路設(shè)計(jì)………………………………………………………4

3.2 電壓放大電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………5

3.3 電流放大電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………5

3.4 反饋電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………6

3.5電源電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………6

4 電路仿真…………………………………………………………………………7

4.1 音頻信號源電路仿真……………………………………………………7

4.2 電壓放大電路仿真…………………………………………………………7

4.3 電流放大電路仿真………………………………………………………8

4.4 總電路仿真…………………………………………………………………8

結(jié)論…………………………………………………………………………………9

參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………10

附錄A  總電路原理圖………………………………………………………………12

附錄B  總電路仿真圖………………………………………………………………13

作者：郭俊杰   指導(dǎo)教師：馬德貴

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院  2014級電氣工程及其自動化 合肥230036）

摘要：這次課程設(shè)計(jì)內(nèi)容是音頻功率放大器，要求信號幅度范圍為5mv，且喇叭得到的功率為5W，由市電壓范圍為190-220v的電壓為系統(tǒng)供電。音頻功率放大器為甲類，喇叭阻抗約為16Ω。這次課程設(shè)計(jì)主要是增強(qiáng)個(gè)人解決實(shí)際問題的能力，通過模擬電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)我們的理論聯(lián)系實(shí)際的能力。同時(shí)通過練習(xí)使用Altium Designer Summer09、Multisim12.0，并鍛煉撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告、查閱參考文獻(xiàn)的技能，也鍛煉了個(gè)人對個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)以及各元器件參數(shù)的選擇，同時(shí)加深了個(gè)人對音頻功率放大電路的學(xué)習(xí)與理解。

關(guān)鍵詞：音頻放大 甲類放大器 功率放大 反饋電路 延時(shí)接通

音頻功率放大器是音響系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，已廣泛應(yīng)用于日常生中有很強(qiáng)的實(shí)用性，其主要功能是將微弱的音頻信號進(jìn)行放大、傳輸，最終以足夠的強(qiáng)度去推動揚(yáng)聲器使原聲重現(xiàn)。在現(xiàn)代音響普及中，人們因生活層次、文化習(xí)俗、音樂修養(yǎng)、欣賞口味的不同，令對相同電氣指標(biāo)的音響設(shè)備得出不同的評價(jià)。所以，就高保真度功放而言，應(yīng)該達(dá)到電氣指標(biāo)與實(shí)際聽音指標(biāo)的平衡與統(tǒng)一。
   在這次設(shè)計(jì)過程中，為了獲得足夠大的高頻輸出功率，必須采用高頻功率放大器。高頻功率放大器的特點(diǎn)是輸出功率大和效率高。我們這里需要的是小信號低功率放大，故采用甲類放大器。通過查閱資料以及向老師同學(xué)請教、學(xué)習(xí)，我設(shè)計(jì)了如下兩種方案來完成我的課程設(shè)計(jì)。

    我們知道音頻功率主要包括以下四大部分：放大電路、音量調(diào)節(jié)、反饋電路、延時(shí)接通部分。放大電路包含了電壓放大和電流放大電路兩個(gè)部分，可以通過共集-共基電路來實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的電流和電壓放大。反饋電路通過電阻元件實(shí)現(xiàn)共集極放大電路和共基極放大電路的極間反饋。而音量調(diào)節(jié)部分則是通過滑動變阻器的移動來實(shí)現(xiàn)音量的調(diào)節(jié)。延時(shí)接通部分是為了發(fā)生囂叫現(xiàn)象的產(chǎn)生。

    同時(shí)市電以190-220v的交流電對外輸出，可以通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓將其轉(zhuǎn)化為直流信號提供直流電源。而音頻放大電路最終會帶上16Ω的負(fù)載。具體的設(shè)計(jì)要求如下所示：

（一）音頻信號為5mv

（二）額定的輸出功率為5w

（三）負(fù)載阻值大小為16Ω

經(jīng)計(jì)算P=U^2\R  R=16Ω  P=5W，知U=9.5v。設(shè)計(jì)框架如圖所示：

    具體的框架大體和設(shè)計(jì)方案一相同，只是采用可功放集成塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以更加簡單方便的進(jìn)行設(shè)計(jì)，也更具可操作性。

音頻信號源要求幅值為5mv,頻率設(shè)為50HZ。如圖：

圖1 信號源電路

本次課程設(shè)計(jì)的音頻功率放大器需要的是小功率、低頻率，所以針對電壓及電流放大環(huán)節(jié)可采用前端功率放大來放大功率、電流，后端共射電路放大電壓、電流的方法。已知的是功率大小為5w，喇叭的阻值為16Ω，很容易求得放大后的電壓約為9.5Ω，故可知放大倍數(shù)為9.5K/0.5=1900.所以設(shè)計(jì)如下的電壓放大電路圖。

圖2 電壓放大

圖3 電流放大

反饋電路是指將放大電路輸入信號通過反饋網(wǎng)絡(luò)，按照一定的方式作用到輸入回路，并起到調(diào)節(jié)整個(gè)電路的目的。本設(shè)計(jì)采用電壓串聯(lián)負(fù)反饋，其設(shè)計(jì)圖如下：

file:///C:/Users/NIGHTF~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image019.png

電源電路要求將市電電壓190-220v的交流電轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的直流電壓，利用所學(xué)知識可知可以先利用變壓器將市電電壓降低，再由橋式整流電流使交流電轉(zhuǎn)變成直流電，經(jīng)過一個(gè)1μf的電容使直流電壓保持穩(wěn)定，最后再用穩(wěn)壓管增加穩(wěn)定效果，使最終由交流市電得到穩(wěn)定的直流電。

file:///C:/Users/NIGHTF~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image021.png

圖5 電源電路

圖1 音頻信號源

圖2 電壓放大電路仿真

圖3 電流放大電路仿真

圖4總電路仿真

結(jié)  論

八天的模擬電子技術(shù)工藝實(shí)習(xí)在不知不覺中悄然而過，回首這八天的時(shí)光，我覺得收獲良多，獲益匪淺！

我本次的課程設(shè)計(jì)的課題是甲類音頻功率放大器。剛開始的第一天我們在輔導(dǎo)員的認(rèn)真講解下，對這個(gè)音頻放大器的課程設(shè)計(jì)有了一個(gè)比較全面的了解。而我的課程設(shè)計(jì)包含了四個(gè)方面:功率放大，反饋電路，音量調(diào)節(jié)以及延時(shí)接通。總的來說，我對每個(gè)部分也是有一定了解的，畢竟我們的課程設(shè)計(jì)來源于模擬電子課程，而這門課是我們的專業(yè)課，我也很認(rèn)真用心的去學(xué)習(xí)，雖然學(xué)的可能不夠好，但是我所有組成部分都是了解知道的。所以心想著，這個(gè)課程設(shè)計(jì)并不是很難的，而且有老師的指導(dǎo)和同學(xué)的相互討論估計(jì)很快就可以做好了。實(shí)則不然，實(shí)際開始后我發(fā)現(xiàn)：平時(shí)只知道做題的我們，很是缺少這種實(shí)際的動手操作能力，理論學(xué)習(xí)和實(shí)際的運(yùn)用是有很大的區(qū)別的。比如，放大電路模塊，我開始是采用共集放大電路和共基放大電路直接耦合的方式來進(jìn)行電路放大部分構(gòu)建的，但是實(shí)際的操作卻并不理想，要知道，我的放大電路的最終電壓放大倍數(shù)在1900倍左右，很容易失真，這讓我開始的幾天都在做無用功。不過值得慶幸的是，通過這次的錯誤電路的設(shè)計(jì)，我卻進(jìn)一步理解了放大電路的構(gòu)造。后來的幾天，在查閱書本以及和同學(xué)的交流討論后，我選擇采用了功放集成塊用來構(gòu)建電路。集成塊具有輸出功率大，外接元件少的優(yōu)點(diǎn)，很適合運(yùn)用在我這種放大倍數(shù)特別大的電路上。在書本上找到類似電路后，我便開始了模仿的過程，從開始的圖像失真嚴(yán)重，到后來一遍遍的配電阻、配其他元件。在模仿配置的過程中，我進(jìn)一步理解了放大電路，以前不大了解的一些模塊，在這次課程設(shè)計(jì)中都有了進(jìn)一步了解，同時(shí)我還學(xué)會了如何使用我們和本專業(yè)關(guān)鍵性很強(qiáng)的軟件，感覺收獲還是很多的。
    同時(shí)我想作為一名電氣人，每位同學(xué)都應(yīng)該培養(yǎng)對本專業(yè)的一個(gè)立體直觀的了解，將對自己專業(yè)的了解從課本中脫離出來，更多的與實(shí)際電路相結(jié)合，培養(yǎng)我們對電氣專業(yè)的熱愛與理解。
    最后我想說的是，想要成功設(shè)計(jì)出一個(gè)電路，要有耐心以及有不怕失敗的勇氣。通過這次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我不僅明白一些模電方面的知識，更多的也明白了堅(jiān)持的可貴，行百里者半于九十，只有堅(jiān)持下去持之以恒，我們才能成功！

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