简易音频功率放大器

0闽南师范大学《模拟电子技术》课程设计设计题目：简易音频功率放大器姓名：庄伟彬学号：1205000425系别：物理与信息工程学院专业电气工程及其自动化年级：12级指导教师：周锦荣老师2014年5月1日1目录一系统设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21.设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄22.设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2二电路设计原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31．系统原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄32．方案比较┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33．芯片介绍┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8三PCB布板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10四实物安装与调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄111．实物图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄112．测试的波形┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄123．实验结果分析及与理论对比┄┄┄┄┄15五附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄151.设计总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄152.原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄153.参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄162摘要:本方案采用LM358，LM386集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，滑动变阻器实现音量可调，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。关键词：LM358；LM386;音频放大一系统设计1设计任务利用集成运算放大器LM358，LM386设计一个简易音频功率放大器。2设计要求设计一个简易的音频功率放大器，要求如下：（1）系统主要由前置放大电路和后级功率放大器电路构成，电路具有音量可调；（2）前置放大电路主要有集成芯片LM358构成；后级功率放大器电路主要由集成芯片LM386音频功率放大芯片构成；（3）要求输入音频信号在10mV/1kHz时，输出功率1PoW（负载：8Ω），输出音频信号无明显失真，输出功率大小可调；（4）系统测试可以由函数信号发生器产生音频信号，系统所需电源可由实验室现有学生电源提供；（5）完成相应的电路原理图设计、硬件电路设计和调试及相关结果测试；（6）完成课程设计报告撰写。3二电路设计原理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方案比较2.1第一种设计方案：2.1.1前置放大电路42.1.2参数选择及计算前级采用同前级通过C1充电抬高LM3583号脚电压，向比例运算放大电路，g=(1+R8/R7)=2,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=2，可以得到Uo1=Ui2=20mv。于是我们得到了下一级功率放大电路的输入电压，即为Ui2=20mv满足Ui2≤400mv2.1.3后级功率放大器2.1.4参数选择及计算由Av=Ui0U=50;所以U0=1（v）;5进而得出P0=L20RU=1/8满足P0=0.125W=1W2.2第二种设计方案：2.2.1前置放大电路2.2.2参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)=1.1,6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≤400mv2.2.3后级功率放大器2.2.4参数选择及计算根据lm386的datasheet给出的电路图（图三），在1，8脚之间加入可变电阻和电容使增益从20到200可调，如图四所示。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。7图三文档中给出的典型电路接法图四增益可调的lm386功放电路由Av=Ui0U=200;所以U0=2.2（v）;进而得出P0=L20RU=0.625满足P0=0.625W=1W82.4最终终方案选案通过对两种方案的比较可以看出，第二种方案是比较好的方案，按照第二种方案不仅可以达到课程设计所要达到的要求，结果比较准确，受外界干扰较小。第一种方案通过电容充电抬高LM3583脚电压，3脚波形一直被抬升，所测波形不稳定，且第一种方案没有C4，C5构成的耦合电路稳定电压，滤除高频，使得放大后的音频噪声过大。所以这种方案在最终确定的时候是被舍弃了。3芯片介绍3.1LM358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：9相关参数及描述LM358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)3.2LM386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：10相关参数及描述静态功耗低，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±0.4V四PCB布板11五实物安装与调试121实物图132测试的波形2.1测试的正弦波波形V0=10mVf0=100Hz14波形测试值频率(Hz)峰-峰值（V）正弦波f=100Hz输入：Vi=0.02输出：V0=0.18放大倍数Vo/Vi=92.2V0=10mVf0=1KHz波形测试值频率（Hz）峰-峰值（V）正弦波f=1KHzVi=0.0215V0=0.28放大倍数=V0/Vi=142.3V0=10mVf0=10KHz16波形测试值频率（Hz）峰-峰值(V)正弦波f=10kHzVi=0.02V0=0.24放大倍数：V0/Vi=123实验结果分析及与理论对比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≤1W五附录5.1设计总结在这次课程设计中，经过反反复复的设计电路图，在课本上找原理，运用仿真软件画图，仿真，验证电路是否正确，焊接实物电路，拆了重做，再验证再调试。我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。动手能力得到很大的提高。在制作电路的过程中更是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。在以后学习中我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17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。5.2参考文献[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5.3原件清单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1