LM386

1课程设计任务书题目：LM386音频功放姓名：院（系）：信息工程学院专业班级：12级通信工程班学号：指导老师：成绩：时间：2015年3月27日至2015年4月25日2目录摘要………………………………………………………………………………41论绪……………………………………………………………………….51.1引言……………………………………………………………………51.2音频功率放大器概述…………………………………………..….51.3本课题的目的…………………………………………………..……52需求分析…………………………………………………………………72.1设计任务及要求………………………………………………..…72.11设计任务………………………………………………..............72.12设计要求……………………………………………….....…….72.2设计思想………………………………………..……………..……73设计方案……………………..................................................................8.3.1方案论证……………………............................................................83.11前置放大器……………………..............................................83.12功率放大器……………………................................................83.2工作原理…………………….............................................................15.4电路详细设计……………………..........................................................164.1前置放大电路设计……………………..........................................16.4.2功率放大电路设计……………………..........................................175实验结果……………………...................................................................185.1前置放大实验……………………....................................................195.2各级单元电路测试结果实验…………………….........................205.3总评测实验……………………........................................................20.5.4结果分析……………………..............................................................216结论……………………..............................................................................2236.1设计成果……………………..............................................................226.2设计特点………………………………………………………...……226.3存在的问题及改进方法………………………………………….22参考文献……………………...........................................................................22附录…………………….....................................................................................23课程设计成绩评定表…………………….....................................................254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LM386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。本文设计了音频功率放大器，主要采用了分立元器件制作功率放大器并且利用了Protel99SE软件设计完成原理图。本系统有匹配对称三极管完成前置放大级和功率放大级最后将音频小信号转变成大信号的功能。通过对所设计的音频功率放大器进行实验测试，达到了最大输出功率、放大倍数、失真度等技术指标。具有最大输出功率稳定，工作效率较高，频率响应失真较小，把小信号转变成大信号功能的分立元件功率放大器。基本达到了任务书的要求。在社会当中，功放俗称“扩音机”他的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱防声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。关键词：音频功率放大器LM38651论绪1.1引言伴随着科学技术的迅速发展，人们生活水平的不断提高，对音频功率放大器的要求越来越高。音频是多媒体中的一种重要媒体。人能够听见的音频信号的频率范围大约是60Hz-20kHz其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围分布的。如何通过分析仪器让音频功放达到更高的要求是许多人为之努力的永恒的课题，声音经过模拟设备记录或再生，成为模拟音频，再经数字化成数字音频，音频分析就是以数字音频信号为分析对象以数字信号处理的各种理论为分析手段，提取信号在时域，频域内一系列特性的过程。鉴于音频分析仪价格高、适用范围窄等特点，本文应用了目前流行的基于LabVIEW的虚拟仪器技术软件平台，结合高性能的PCI－6024E数据采集卡来完成各种测试。1.2音频功率放大器概述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。61.3本课题的目的功率放大器是机电一体化产品中不可缺少的部分，也是其最基本的部分。功率放大器发展至今，有许多种类和应用，在工业方面，有数控机床的电机驱动，有应用于新型磁轴承开关，也有在电力电子控制技术种的应用。在通讯方面，有几百毫瓦的蜂窝电话发射机、有基站几十瓦的功率放大器、也有上千瓦的电视信号发射机。但所有的功率放大器，其设计所遵循的基本规律几乎是相同的。而它的设计包含了电子电路技术、模拟控制理论、测试技术以及实现智能化的单片机控制技术等。因此以电子管音频功率放大器设计制作作为载体。实现兴趣与理论实践相结合，使整个设计过程不枯燥无味，从而既实现了对功率放大器的理论学习，又进行一次高性能智能型产品设计。同时，通过实际设计与制作，进一步发挥和巩固四年来所学的知识，在实践中锻炼自己，在锻炼中提高自己专业水平。72需求分析2.1设计任务及要求2.11设计任务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2.12设计要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，要求：①3dB通频带：20Hz～20kHz②放大倍数：≥40dB③输入阻抗：≥10kΩ④输出功率：5W/8Ω负载2.2设计思想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。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。maxPo=5W,倍放大倍数：≥40dB,即总放大倍数大于100倍83设计方案3.1方案论证第一种方案3.11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ua741。前置放大电路是由ua741放大器组成的一级放大电路，放大倍数，即1+R2/R1，取R2=100KΩ电位器,R1=2KΩ,所用电源Vcc=+12V，Vee=-12V。经过前级运放的放大，放大倍数由R2可调。3.12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LM386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LM386的运放调节电路两端短路。9由Av=Ui0U=200;所以U0=8V;进而得出P0=RLU02=864V=8W5W其中C1=220uf，C2=0.1uf，C3=10uf，C4=0.1uf，R3=4.7K,RL=8Av=Ui0U10其中C1=220uf，C2=0.1uf，C3=10uf，C4=0.1uf,R1=2K,R2=100K,R3=4.7K,RL=8.第二种方案3.11前端放大器的设计在前端放大器设计中设计方案与设计一相同，即由ua741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=390KΩ,R1=10KΩ,所用电源Vcc=+12V，Vee=--12V。经过前级运放的放大，由Av’=0UiUi=mv10Ui=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。3.12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。11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=RLU02得到P0：2w~18w符合P02w的要求。实验用电路图R1=10K,R2=390K其中参数：,