音频功率放大器的设计毕业论文

摘要本次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。设计中主要采用OP07进行音频放大器的设计，OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。设计中的音频功率放大器主要由直流稳压电源、前置放大电路、二级放大电路和功率放大电路组成。前置放大电路采用了反相比例运算放大器，二级放大电路用一个低通滤波器和一个高通滤波器组成一个带通滤波器，功率放大电路采用了OCL电路。直流电源采用桥式电路进行整流，输出则采用了三端集成稳压器。设计中采用protues对电路进行仿真。对前置放大电路和二级放大电路进行了输入、输出分析和频率响应分析。对功率放大电路进行了输入和输出功率分析。对直流电源进行了输出电压验证。最后对总电路进行了输入、输出分析、频率响应分析、噪声分析和傅里叶分析。关键词：OP07音频功率放大器ProteusAbstractThecurriculumdesignentitledtheaudiopoweramplifier,referredtoasaudioamplifier,audiopoweramplifierismainlyusedtopromotethespeakersound,andwherethesoundofelectronicproductstobeusedinaudioamplifier.ThemaindesignusingtheOP07audioamplifierdesign,theOP07chipisalow-noise,non-chopper-stabilizedbipolaropampIC.OP07hasverylowinputoffsetvoltage(forOP07A25μV),OP07inmanyapplicationsdonotrequireadditionalzeromeasures.ThedesignofaudiopoweramplifierbytheDCpowersupply,preamplifiercircuit,twoamplificationcircuitandpoweramplifiercircuit.Preamplifiercircuitusingareversed-phaseproportionofopamp,twoamplifierwithalow-passfilterandahigh-passfiltercomposedofabandpassfilter,poweramplifierOCLcircuit.TheDCpowerbridgecircuitrectifier,theoutputusesathree-terminalintegratedvoltageregulator.Thedesigntoadoptprotuessimulatethecircuit.Preamplifierandtwoamplifierinput,outputandfrequencyresponseanalysis.Poweramplifierinputandoutputpoweranalysis.ValidationoftheoutputvoltageofDCpower.Finally,thetotalcircuitinput-outputanalysis,frequencyresponseanalysis,noiseanalysisandFourieranalysis.Keywords:OP07audiopoweramplifierProyeus目录第一章音频放大器的概述.............................................51.1音频放大电路的回顾...........................................51.2音频功率放大器的介绍.........................................61.2.1A类(甲类)功率放大器..................................61.2.2B类(乙类)功率放大器..................................61.2.3AB类(甲乙类)功率放大器...............................61.2.4C类(丙类)功率放大器..................................71.2.5D类(丁类)功率放大器..................................71.3放大器的技术指标.............................................7第二章OP07的介绍.................................................102.1OP07的功能介绍和特点......................................102.2OP07芯片引脚功能说明和内部结构.............................102.3OP07的电气特性.............................................11第三章音频功率放大器的设计........................................143.1设计方案分析...............................................143.2前置放大电路设计............................................143.3二级放大电路设计............................................163.3.1低通滤波器设计........................................163.3.2高通滤波器设计........................................183.3.3二级放大电路电路设计..................................203.4功率放大器设计..............................................213.5直流稳压电源设计...........................................22第四章Protues的仿真操作简介......................................244.1protues的工作界面..........................................244.2protues的仿真工具..........................................25第五章电路的仿真..................................................275.1前置电路的仿真.............................................275.1.1输入与输出分析........................................275.1.2电路频率响应特性分析..................................285.2二级放大电路仿真............................................295.2.1电路输入与输出分析....................................295.2.2电路频率响应特性分析..................................305.3功率放大电路功率仿真.......................................315.4直流稳压电源仿真...........................................345.5音频功率放大电路仿真和分析..................................345.5.1电路输入与输出分析....................................365.5.2电路频率响应特性分析..................................365.5.3傅里叶分析............................................38总结.............................................................40参考文献...........................................................41致谢...............................................................425音频功率放大器设计第一章音频放大器的概述1.1音频放大电路的回顾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年美国的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NFB（Negativefeedback）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，而1947年威廉逊先生在一篇设计Hi-Fi（HighFidelity）放大器的文章中介绍了一种成功运用负反馈技术，成为了Hi-Fi史上一个重要的里程碑。60年代由于晶体管的出现，使功率放大器步入了一个更为广阔的天地。晶体管放大器细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点，各种电路也相应产生，如：“OTL（OutputTransformerLess）”无输出放大器、“OCL（OutputCapacitorLess）”放大器等。随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率，更小的体积，更轻的重量，更多的功能和智能化方向发展，如美国CROWN公司的MA-5000VZA功放，其最大输出功率可达4000W/8Ω，完善的可靠性设计使它在苛刻的环境中可连续工作，使得生产者可作3年免维护的保证；插入可编程的输入处理模块USP3；可对1~2000台功放的工作状态进行程控调节和各种参数检测。各种完善的可靠性保护措施，使它的可靠性大大提高。1983年，M.B.Sandler等学者提出了D类放大的PCM（脉码调制）数字功放的基本结构。美国Tripass公司设计了改进的D类数字功放，取名为“T”类功。1999年意大利POWERSOFT公司推出了数字功放的商业产品，从此，第4代音频功率放大器，数字功放进入了工程应用，并获得了世界同行的认可，市场日益扩大，最终将替代各类模拟功放。61.2音频功率放大器的介绍按照电流导通角的大小可分为A类(甲类)、AB类(甲乙类)、B类(乙类)、C类(丙类)和D类(丁类)功率放大器。1.2.1A类(甲类)功率放大器A类(甲类)功率放大器电流导通角θ=180°，理想效率为50%，一般适用于小信号电压放大器。A类功率放大器的主要特点是：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近，晶体管在输入信号的整个周期内均导通。由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便。有较大的非线性失真，由于效率比较低现在设计基本上不在再使用。1.2.2B类(乙类)功率放大器B类(乙类)功率放大器电流导通角θ=90°，理想效率为78.5%。B类功率放大器的主要特点是：放大器的静态点在(VCC，0)处，当没有信号输入时，输出端几乎