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1、 摘要毕业论文低噪声、超低频功率放大器设计摘要本文主要描述了一个具有低噪声性能的前置放大器和一个频率范围在0100Hz的功率放大器的设计，并要求整个电路的放大功率达300W以上。本文介绍了音响中超低频功率放大器及低噪声前置放大器的基本原理、电路设计等内容。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、低通滤波器、功率放大器4 部分构成。稳压电源主要任务是为前置放大器、低通滤波器、功率放大器提供稳定的直流电压。前置放大器主要任务是完成小信号电压放大，同时要求低噪音。低通滤波器主要任务是实现频率的选择。功率放大器的主要任务是实现电压的放大，尽可能高效率地向负载提供足够大的功率。本设计采用集成电路NE5532
2、、UA741及D-200W实现设计要求，并用Multisim软件仿真。设计的电路结构简洁、实用，充分利用了集成功放的优良性能。实验结果表明该前置放大器及功率放大器等组成的音响系统在带宽、功率、噪声等方面具有较好的指标、较高的实用性，为音响的设计提供了广阔的思路。关键词： 前置放大器、功率放大器、低通滤波器、低噪声、低频ABSTRACTThis paper mainly describes the design of a preamplifier with low noise performanceand the power amplifier with a frequency range fr
3、om 0 to 100Hz. And the power of the whole circuit should be 300W above.This paper introduces the basic principles and circuit designs of the super low frequency power amplifier and low noise preamplifier, etc. The entire circuit is composed of 4 parts, namely, power supply, preamplifier, low-pass fi
4、lter, power amplifier.The power supply provides a stable DC power for preamplifier, low-pass filter and power amplifier. The preamplifiers main task is to complete the small-signal voltage amplification, and it also requires low noise. The low-pass filters main task is to realize the frequency selec
5、tion. The power amplifiers main task is to realize the voltage amplification and as efficiency as possible to provide a large power to the load. This design uses the integrated circuits NE5532, UA741 and D-200W realize the design requirements, and simulation with Multisim software. The design of the
6、 circuit structure which takes full advantage of the excellent performance of the integrated amplifier is simple and practical.The experimental results show that the power amplifier and preamplifier have good index, higher practicability and provide a broad idea for power amplifier design in bandwid
7、th, distortion degree and noise.Keywords: preamplifier, power amplifier, low pass filter, low noise, low frequency 目录目录1 绪论11.1 音频功率放大器简介11.2 前置放大器及功率放大器的发展现状31.3 本课题的研究内容及总体设计方案42 基础知识介绍52.1 放大器常见名词52.2 前置放大器及功率放大器的相关知识62.3 前置放大器的噪声92.4 低通滤波器简介113 芯片及软件介绍143.1 UA741集成运放简介143.2 NE5532集成运放简介163.3 Pro
8、tel 99 简介193.4 Multisim10.0简介234 放大器设计264.1 系统设计基本要求264.2 系统设计总体方案及框图264.3 低噪声前置放大器设计284.4 低通滤波器设计304.5 功率放大器设计344.6 总体电路原理图405 测试结果415.1 前置放大器测试结果415.2 低通滤波器测试结果445.3 噪声测试结果486 结论50参考文献52致谢54附录56附录一 英文文献及翻译56附录二 总体电路原理图73 绪论1 绪论功率放大器在家电、数码产品中的应用越来越广泛，与我们日常生活的联系越来越密切。随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。在大多数情况
9、下，增强系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品的一个重要因素。前置放大器处于处理系统的最前端，用于放大信号、降低噪声干扰、提高信号灵敏度，使系统获得所需的处理数据。低频功率放大器作为音响等电子设备的后级即放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。此外低频功率放大器又是音响等电声设备消耗电源能量的主要部分，因此设计出低价格、低噪声、高保真、简洁实用的前置放大器和低频功率放大器是一个发展方向。1.1 音频功率放大器简介在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。音响有无Hi-
10、Fi效果，并非几项测试数据所能概括，听音评价如美食家品尝菜肴，各有各的口味，主观听音更是如此1。所以，为了使产品得到大多数人的认可，在产品设计上兼顾低成本和大多数人的使用习惯和要求1。音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。功率放大器2随着科技的进步是不断发展的，从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器，功率放大器经历了几个不同的发展阶段：电子管功放、 晶体管功放 、集成功放。功放按不同的分类方法可分为不同的类型，按所用的放大器件分类，可分为电子管式放大器、晶体管式功率放大器（包括场
11、效应管功率放大器）和集成电路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器），目前以晶体管和集成电路式功率放大器为主，电子管功率放大器也占有一席之地。电子管功率放大器俗称胆机，电子管功放的生产工艺相当成熟，产品的稳定性很高，而离散性极小，特别是它的工作机理决定了它的音色十分温柔，富有人情味，因而成为重要的音响电路形式。电子管电路的设计、安装、调试都比较简单，其缺点是输出变压器、电源变压器的绕制工艺稍麻烦，耗电大、体积大、有一定的使用期限。因此在实际使用中有一定的局限性。现在大功率晶体管种类很多，优质功放电路也层出不穷，因此晶体管功率放大器是应用最广泛的形式。人们研制出许多优质新型电路使功放的谐波失真很容易
12、减少到0.05%以下。场效应管是一种很有潜力的功率放大器件，它具有噪声小、动态范围大、负温度特性等特点，音色和电子管相似，保护电路简单。场效应管生产技术还在不断发展，场效应管放大器将有更为强大的生命力。由于集成电路技术的迅速发展，集成电路功率放大器也大量涌现出来，目前市场上的集成功放产品价格已经很低并且种类也很多 , 典型的有LM1875、TDA1521、TDA1514等。这些优质功放模块的工艺和指标都达到了很高水平，其突出特点是体积小、性能优越、保护功能齐全、外围电路简单、易制作易调试3等。1.2 前置放大器及功率放大器的发展现状由于在很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任
13、务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。现今功率放大器不仅仅是消费产品(音响) 中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。然而低频功率放大器已经是一个技术相当成熟的领域，几十年来,人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至思想认识上都取得了长足的进步。目前市场上的集成功放产品价格已经很低并且种类也很多，典型的有LM1875、TDA1521、TDA1514等。这些优质功放模块体积小、性能优越、保护功能齐全、外围电路简单、易制作易调试
14、。最近，一种应用砷化钾MESFET制成的功率放大器MMIC，在移动电话和个人数据终端领域中应用越来越广泛，一片尺寸为2.53.48平方毫米的MMIC输出功率可达1.1W，工作频率达950MHz。前置放大器4是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，例如置于光盘播放机与高级音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的，已接收的信号先以较小的增益放大，有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正，如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。前置放大器在音频系统中的作用至关重要。如今人们对前置放大器的要求越来越高，不仅要高保真、高增益、宽
15、频响，而且要快响应，最好还要低噪声。符合上述条件的集成电路有：LM5212、LM5213、TDA1514、NE5532等。低噪声放大器被广泛应用于视频放大器中，是数字电视和超宽频信号处理器必不可少的一部分5。1.3 本课题的研究内容及总体设计方案本课题主要研究低噪声前置放大器和超低频功率放大器。本文给出一种简单实用、制作成本低廉的低噪声前置放大器和超低频功率放大器的设计方案，并给出仿真测试结果。本设计可由分立元件组成,也可由集成电路完成。由分立元件组成放大器，如果进行精心的设计，则在效率和失真方面更优于集成的，价格方面便宜一点，但如果电路选择和参数设置不恰当时，元件性能就不能很好的表现出来,制作调试比较困难。从电路的简单性和易调性考虑，集成电路更好些。所以，本次设计前置放大器采用集成电路实现，功率放大器采用模块完成。本超低频功
