高频电子电路课程设计-低频功率放大器设计.doc

高频电子电路课程设计
——低频功率放大器
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目录
综述 2
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课程设计体会 14
参考文献 15
综述
功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级,将前级送来的信号进行功率放大进而推动负载工作[1]。
功率放大器可由分立元件构成,也可由功率集成电路构成。目前集成低频功率放大器品种很多,典型的有TDA1521、TDA1514、LM1875。些优质功放模块体积小、性能优越、保护功能齐全、外围电路简单、易制作易调试。
功率放大器不仅仅是消费产品(音响)中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。低频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,,但少则几百元、多则几千元的价格还是让人有些不舍,本文给出一种简单实用、制作成本低廉的低频功率放大器的设计方案,并给出实际测试结果,为音响发烧友提供一种实用方案。功率放大可由分立元件组成,,如果电路选择得好,参数恰当,元件性能优越,制作调试得好,。


功率放大电路的主要技术指标为最大输出功率和转换效率

功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。在输入为正弦波切输出基本不是真条件下,输出功率是交流功率,表达式为
(1-1)
式中I0和U0均为交流有效值。最大输出功率POM实在电路参数确定的情况下负载上可能获得的最大交流功率

功率放大电路的最大输出功率与电源所提供的功率之比成为转换效率。电源提供个功率是直流功率,其值等于电源输出电流平均值及其电压之积。
通常功放输出功率大,电源消耗的直流功率也就多。因此,在一定的输出功率下,减小直流电源的功耗,就可以提高电路的效率。


为了获得尽可能大的输出功率,要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度,因此,管子往往在接近极限参数状态下工作。

放大器实质上是一个能量转换装置。由于输出功率大,因此,直流电源供给的功率和线路本身所消耗的功率也大,效率就成为一个重要的指标。所谓效率,就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。效率越高,线路消耗的功率和直流电源功率之比就越小。

功率放大器在大信号下工作,难免产生非线性失真。而且输出功率越大,失真往往越严重,这就使得输出功率与非线性失真成为一对矛盾。在测量系统和电声设备中,非线性失真要尽量小一些。

由于流过功放管的电流较大,有相当大的功率消耗在管子上。因此,功放管在工作时一般要加散热片。另外,功放管往往在极限状态下工作,因而损坏的可能性也大,在电路中要采取一些保护措施。
2典型的功率放大电路


3具体设计

系统主要由前置放大级、
其中前置放大级主要完成小信号的电压放大任务;功率放大级则实现对信号的电压和电流放大

由于系统要求输出额定功率不小于 10 W 考虑留出 50 %的裕量,故设计输出功率应在 15W以上,同时,输出负载 10Ω,则
系统的最大增益为:
系统的最小增益为:
整个放大电路的增益应在 27. 7 dB~71 dB 范围内可调。为保证放大器性能,单级放大器的增益不宜过高,通常在 20~40 dB(放大倍数 10~100倍)之间。故整个放大器增益通过三级放大实现。为方便增益调整,可使功放级(包括功率管和直接推动功率管的运放) 增益固定,且必须小于A min,故其增益取 22 dB。则前置级需