低频功率放大器报告要点Word格式.docx
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考虑到所设计的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电路选用集成运算放大器LF353.它是一种双路运算放大器,属于高输入阻抗低噪声集成器件,
前置放大电路由LF353组成的两级放大电路完成,如图1.3所示。
第1级放大电路的
即
,取
。
取
,同样
电阻
为放大电路偏置电阻,取
,耦合电容
与
取10uF,
取100uF,以保证功率放大器的低频响应。
图1.3前置放大电路
其他元器件的参数选择为:
电路电源为
12v。
综合以上两个方案的比较,选用方案二。
1.3音调控制电路的设计
如图1.4所示电路是将中段音调调制网络附加在有源低音和高音控制电路上,从而可获得更大的控制灵敏度。
中段音调控制的中心频率有C4和C5确定,C5值应为C4值的5倍。
图1.4音调调节电路
方案二:
音调控制电路的功能是,根据需要按一定的规律控制、调节功率放大器的频率响应,更好的满足人耳的听觉特性。
一般音调控制器只对低音和高音信号的增益进行提升或衰减,而中音信号的增益不变,电路结构如图1.5所示。
图1.5音调控制电路
综合以上两种方案,方案一电路较为复杂,导致整机电路很庞大;
方案二电路简单,控制效果也很好,故选择方案二。
1.4功率输出级电路的设计
如图1.6所示,采用NE5534作为电压放大,利用7815和7915三端稳压源供电,D1、D2和D3、D4分别为Q1和Q2的G、S极提供稳定的偏置电压。
Q1和Q2分别用IRF540和IRF9540对管作功率放大推动扬声器。
但由于此电路在小信号输入时,输出信号有较大的失真,故放弃此方案。
图1.6功率输出电路
如图1.7所示,Q1、Q2选用2N5401,2N5551作差分和主电压放大,其频率特性好,线性好,耐压高,能够较好地抑制温漂。
调节W1使中点输出为零,开机即响.Q4,Q5选用对管IRF540、IRF9540,其线性好,效果佳.由IRF540作电压放大,放大后的音频电压直耦至上臂管IRF9540进行扩流并作源极输出,下臂管IRF9540构成恒流源,直流为通路,交流为开路,使信号输出推动扬声器。
图1.7功率输出电路
综合以上两个方案的比较,决定选用方案二。
1.5显示电路的设计
(1)电压采样部分
通过真异有效值转换器AD736将输出端的交流信号最大值,转换为有效值,送给模数转换器ADC0832将模拟信号转换为数字信号,送给单片机处理。
图1.8电压采样部分
(2)控制显示电路
从模数换器ADC0832读取数字信号,经单片机处理,得到相应的16进制代码,通过74LS245驱动数码管显示。
图1.9控制显示电路
1.6电源电路的设计
方案一:
采用开关电源。
当电源的输出电流过大时,开关电源能够自动切断电流;
当输出电流过小时,开关电源能使其增大,起到保护电路的作用。
但考虑到开关电源的价格高,而且其输出的纹波比较大,故不采用。
采用调整稳压电源。
此电源采用大功率三极管作调整管,散热量大,体积大,不宜采用。
方案三:
如图2.0所示,采用三端集成稳压源自制电源。
此电源的体积小、散热量小,输出电压很稳定,能够满足设计的要求,易于制作。
故采用此方案。
图2.1电源电路
2、程序设计流程图
此程序流程如图2.3所示,程序关键在于模数转换部分,然后经过单片机处理得到相应数据。
图2.3程序流程图
三、整体电路焊接与调试
在电路焊接之前,首先将所选用的电子元器件测试一遍,以确保元器件完好。
在进行电路焊接时,布局要合理,连线尽可能短而直,电路调试过程中所用到的测量仪器有:
YB1602功率函数信号发生器YB1731A直流稳压电源
YB4360双踪示波器YB2172毫伏表
3.1前置放大级调试
当无输入交流信号时,用万用表分别测量LF353的输出电位,在0V附近正常。
输入端加
的交流信号,用示波器观察输出波形。
用交流毫伏表测量放大器的输出,求的其电压放大倍数为
测试结果:
输入信号有效值
输出信号有效值
Ui=5mV
UO=250mV
Ui=10mV
UO=498mV
Ui=15mV
UO=736mV
Ui=20mV
UO=982mV
Ui=25mV
Ui=30mV
UO=1.47V
3.2整体电路调试调试
静态调试:
首先将输入电容
输入端对地短路,然后接通电源,用万用表测试输出电压
调节电位器
,使输出的电位近似为零。
动态调试:
在输入端接400mV,1000Hz的正弦信号,用示波器观察输出波形的失真情况,调节电位器
使输出波形交越失真最小。
输出波形的失真情况
UO=6.87V
不失真
UO=13.5V
UO=19.3V
Ui=17.7mV
UO=22.8V
失真
3.3通频带测试
调节输入信号使输出有效值为1V,然后增大输入信号的频率,使输出信号频率达到0.707V,此时频率为频率下线fL,然后继续增大频率,到频率发生变化为止,此时为频率下线fH。
通频带为fH-fL。
我们所测得fL=200HZ,fH=2.34KHZ。
BW=fH-fL=2.14KHZ
3.4输入阻抗
在输入端加个1K电位器,用2个交流电压表分别测电位器两端电压,调节电位器,使其两端电压相同,然后算的电位器的电阻值。
我们测得:
Ri=500Ω
3.5输出噪声测试
将输出端端接入地,测输出端的电压有效值即可。
我们测得噪声电压有效值为U=7.2mV。
3.6整机效率测试
分别测电源输出的电压U和电流I,根据P=UI算出电源的输出功率。
测放大电路的输出功率PO,整机效率η=PO/P。
测试结果
U(V)
I(A)
P(W)
PO(W)
η(%)
38
0.38
14.44
12
27.3
四、总结
在本次比赛的过程中,我们遇到了很多的困难,从一开始大功率场效应管的选择到后来的实际电路调试,虽然这些问题后来都解决了,但是它也耽误了我们不少时间,这多是因为开始方案选择不当的原因,也是我们在以后设计过程中要改正的。
由于我们自身水平有限和时间紧张等因素,本次设计作品还有许多待改进的地方。
比如显示部分,由于时间关系,程序没有写出来。
这次比赛过程让我们掌握了解决问题的基本思路,也懂得了团队合作精神的重要性,同时也使我们的分析问题能力和实际动手能力得到增强。
第一次调试电路的时候,一旦给电路加电源,电源的电压立刻下降,IRF9540发热。
结合关键元器件的PDF和电路分析,发现IRF540和IRF9540内含二极管保护,所以使用时需要注意二极管的方向,否则加上电源后,二极管正向导通是电压快速下降,而且MOS管不能工作。
通过这次的调试,我们认识到,无论是焊接电路还是调试电路,首先要搞清楚各个模块的输入输出特性和各个芯片的功能以及测试的要点。
附录1:
整体仿真电路图
附录2:
元器件清单
元件名
参数
个数
说明
100KΩ
5个
-
51KΩ
3个
47KΩ
2个
22KΩ
1个
10KΩ
4个
5.6KΩ
4.7KΩ
2.2KΩ
220Ω
100Ω
0.22Ω/3W
电位器
500KΩ
1KΩ
电容
100uF
电解电容
33uF
10uF
103
元片电容
101
30pF
二极管
1N4007
三极管
2N5401
2N5551
集成芯片
AT89C51
单片机
ADC0832
模数转换器
AD736
真异有效值转换
74LS245
同向驱动
LM353
运算放大器
场效应管
IRF540
IRF9540
变压器
15V/40W
双输出
稳压管
7805
7812
7912
附录3:
程序清单
//#include<
regx51.h>
#include<
intrins.h>
AT89X51.H>
stdio.h>
#defineSEG_DPP0
#defineSEG_WPP2
sbitADCS=P1^0;
sbitADCLK=P1^1;
sbitADDI=P1^2;
sbitADDO=P1^2;
unsignedcharcode//Tab[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xC1,0x88}
Tab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x3E};
//共阳
voidDelay1mS(unsignedinttt)
{
unsignedchari;
while(tt--)
for(i=50;
i>
0;
i--)
;
}
voidDisplay(unsignedintdat)//显示的数值为毫伏
unsignedcharge,shi,bai,qian,wan;
wan=dat/10000%10;
qian=dat/1000%10;
bai=dat/100%10;
shi=dat/10%10;
ge=dat%10;
SEG_WP=SEG_WP&
0xf0|0x0f;
SEG_DP=Tab[qian];
Delay1mS(10);
0xf0|0x0b;
SEG_DP=Tab[wan];
//千位加小数点
0xf0|0x0d;
SEG_DP=Tab[qian]|0x80;
0xf0|0x0e;
SEG_DP=Tab[bai];
unsignedcharADC0832(bitmode,bitchannel)//AD转换,返回结果
unsignedchardat,ndat;
ADCS=0;
//拉低CS端
_nop_();
ADDI=1;
//第1个下降沿为高电平
ADCLK=1;
//拉高CLK端
ADCLK=0;
//拉低CLK端,形成下降沿1
ADDI=mode;
//低电平为差分模式,高电平为单通道模式。
//拉低CLK端,形成下降沿2
ADDI=channel;
//低电平为CH0,高电平为CH1
//拉低CLK端,形成下降沿3
//控制命令结束(经试验必需)
dat=0;
//下面开始读取转换后的数据,从最高位开始依次输出(D7~D0)
for(i=0;
i<
8;
i++)
{
dat<
<
=1;
ADCLK=1;
//拉高时钟端
_nop_();
ADCLK=0;
//拉低时钟端形成一次时钟脉冲
dat|=ADDO;
}
ndat=0;
//记录D0
if(ADDO==1)
ndat|=0x80;
//下面开始继续读取反序的数据(从D1到D7)
7;
ndat>
>
ADCLK=1;
ADCLK=0;
if(ADDO==1)
ndat|=0x80;
}
ADCS=1;
//拉高CS端,结束转换
//拉低CLK端
//拉高数据端,回到初始状态
if(dat==ndat)
return(dat);
else
return0;
voidmain()
unsignedintadc;
while
(1)
{
Display(adc);
adc=ADC0832(1,0);
//单通道模式,CH0
adc=adc*23.6855*2;
//转换为实际电压便于显示
附录4:
操作说明
本作品操作时,要注意以下几点。
(1)电源使用220V交流电经整流、滤波、稳压,得到+20V、-20V、+12V、-12V、+5V电源为电路供电。
使用时应注意电源极性。
(2)电路里有四个电位器,只有一个音量电位器,如果调节错误,会引起输出失真,所以调节音量时要注意电位器的调节。
附录5:
参考文献
【1】陈晓文。
电子线路课程设计。
电子工业出版社,2004。
【2】曹克澄。
单片机原理及应用。
机械工业出版社,2007。
【3】眭玲。
电子技术基础。
安徽科学技术出版社,2008。
【4】谭浩强。
C程序设计。
清华大学出版社,2005。
【5】马俊。
高分辨率A/D转换器与8051单片机接口电路设计及应用。
青海师
范大学学报,2004年04期。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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