音频功率放大器课程设计报告

0《音频功率放大器》模拟电子技术课程实习报告二○一五年十一月二十三日0目录1.系统设计……………………………………………………………………………11.1设计任务……………………………………………………………………12.电路设计原理………………………………………………………………………12.1系统原理……………………………………………………………………12.2主要元件参数………………………………………………………………12.3电路各单元工作原理………………………………………………………33.电路的调试及问题解决……………………………………………………………64.成品测试……………………………………………………………………………75.设计总结……………………………………………………………………………8参考文献………………………………………………………………………………911.系统设计1.1设计任务1.1.1名称:音频功率放大器1.1.2可实现功能：构成简易音频功率放大器,音频功率放大器主要用于推动扬声器发声。1.1.3需达到的性能参数：输入信号Vi=10mV，频率f=1kHz，负载电阻LR=8Ω时，输出功率0P=1W。1.1.4掌握技能：通过LM386和LM358两个芯片设计并制作一个音频功率放大器。2.电路设计原理2.1系统原理系统采用+9V单电源供电，主体部分由LM358前置放大器，LM386构成功率放大器。滑动变阻器实现音量可调。2.2主要元件参数2.2.1LM358芯片简介LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合L。LM358芯片的引脚排列如下图所示：22.2.2LM358相关参数及描述内部频率补偿直流电压增益高(约100dB)单位增益频带宽(约1MHz)电源电压范围宽：单电源(3—30V)输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)2.2.3LM386芯片简介专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路。它的内建增益为20，透过pin1和pin8脚位间电容的搭配，增益最高可达200。LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4V~12V，无作动时仅消耗4mA电流，且失真低.LM386芯片的引脚排列如下图所示：2.2.4LM386相关参数及描述3静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。工作电压范围宽，4-12Vor5-18V外围元件少。电压增益可调，20-200。低失真度。输入电压±0.4V2.2.5原件清单2.3电路各单元工作原理2.3.1前置放大电路设备名称型号个数电阻5k11电阻10k3电阻101电阻2k11电阻7k1集成电容250uF1电容1042电容10uF4电容4731集成芯片LM3581集成芯片LM3861电位器10k1喇叭8欧14参数选择及计算前级通过一个2K电阻限流，从而保护电路，在利用偏置电路来抬高LM358三脚的电压，U3=U*R3/(R2+R3)=3.71V因为在此电路中，我们采用单电源供电，若不抬高3脚电压，用示波器检测LM358输出波形时负半轴的电压将检测不到，得到波形产生失真。C4，C5构成耦合电路，C5采用104滤高频分量，C4稳压，采用10uF电解电容，均为经验值。前级采用同向比例运算放大电路，g=(1+R8/R7)=1.1,前级放大两倍。前级放大倍数不易过高，后级LM386输入电压为0.4v电压过高，后级电路将无法驱动，前级LM358B构成跟随器，增强后级电路带载能力。经过前级运放的放大，由Av=i1o1UU=mv10Ui=1.1，可以得到Uo1=Ui2=11mv。于是我们得到了下一级功率放大电路的输入电压，即为Ui2=11mv满足Ui2≤400mv2.3.2后级功率放大器5参数选择及计算根据lm386的datasheet给出的电路图（图一），在1，8脚之间加入可变电阻和电容使增益从20到200可调，如图二所示。根据典型电路，我们选择功率运放电路的增益为50，即把LM386的1号脚和8号脚通过1电阻和电容串联起来。6图一文档中给出的典型电路接法图二增益可调的lm386功放电路2.3.3最终方案由Av=Ui0U=200;所以U0=2.2（v）;进而得出P0=L20RU=0.625满足P0=0.625W=1W3.电路的调试及问题解决73.1最终的输出波形失真较严重。通过调节滑动变阻器的阻止，使第二级放大电路的输入电压较小，保证输出波形不失真。3.2电路中的电容由于方向接反使电路不能正常工作。3.3在第二级电路中，二管脚直接接地，改为串联一个电阻，使得最终输出波形更稳定。4.成品测试4.1V0=10mVf0=100Hz波形测试值频率(Hz)峰-峰值（V）正弦波f=100HzVi=0.02V0=4.2放大倍数=V0/Vi=290输出功率P=0.527w4.2V0=10mVf0=1KHz波形测试值频率（Hz）峰-峰值（V）正弦波f=1KHzVi=0.02V0=5.8放大倍数=V0/Vi=290输出功率P=0.527w4.3V0=10mVf0=10KHz波形测试值频率(Hz)峰-峰值（V）正弦波f=10kHzVi=0.02V0=4.7放大倍数：V0/Vi=235输出功率P=0.35w4.4实验结果分析及与理论对比8理论值与实际值有所偏差，理论上整个电路应该放大200倍，第一级放大1.1倍，g=(1+R5/R4)=1.1,第二级放大200倍。但是由于电路中各级电阻均要产生压降。故理想放大倍数与实际放大倍数有偏差。实际电路符合设计要求，音量可调，输出功率≤1W5.设计总结在这次课程设计中，通过上网查阅资料，了解两个芯片的用法，并设计出本电路。经过一系列的调试，使电路能够正常显示出波形，并能够达到指定要求正常完成功率放大。设计过程中，学到了许多实践经验，如电路板的布线、元器件的识别和整机的调试等各方面的经验。从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的模电知识。在以后学习中需要加强对使用电路的设计和选用能力。通过这种综合训练，我可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。参考文献：[1]模拟电子技术基础[第四版]，童诗白华成英，北京：高等教育出版社[2]数字电子技术基础[第五版]，阎石，北京：高等教育出版社