1、課程設計報告 設計題目：音頻功率放大器 系 別：電子工程系 專 業：信息工程 班 級：09信工班 學生姓名： 2011年09月29日課 程 設 計 任 務 書院（系）電子工程專業信息工程學生姓名學號學生姓名學號學生姓名學號設計題目音頻功率放大器一、內容及要求：1、話筒音頻放大器具體要求：麥克風采用駐極體話筒（電容咪），采用1節或2節普通電池供電，最大輸出電壓大于800mV，電路中帶音量調節功能，工作頻率：200Hz-10kHz。要提交的測試內容：（1）功耗；（2）放大倍數；（3）頻率響應曲線；2、音頻功率放大器具體要求：輸出功率5W到10W，電源電壓20V以下，最后一級功率放大級必須采用三極管

2、電路，中間級可以采用運放等集成電路。（可選功能）加分頻器，輸出高頻低頻兩路信號（用于接高音喇叭和低音喇叭）。要提交的測試內容：功耗；輸出功率；頻率響應曲線；3、其他經老師同意的題目二、進度安排序號內 容基 本 要 求學時1收集文獻資料理解設計任務，查閱相關文獻一天2確定設計方案方案論證、比較，確定總體設計方案半天3單元電路設計設計單元電路，計算參數，器件選擇一天4組裝調試根據確定的方案安裝調試，驗證各項技術指標一天5課程設計說明書按課程設計指導書的要求，編寫設計說明書一天半指導教師（簽字）：年 月 日教研組長（簽字）年 月 日目錄一、設計要求二、設計總體方案2.1設計思路2.2 音頻功放各級的

3、作用和電路結構特征2.3簡要原理分析三、選擇器件及參數計算 3.1電路元件參數及介紹 3.2參數計算3.2.1參數計算 3.2.2功率的計算四、用multisim仿真音頻功率放大器五、實物電路安裝調試及使用 5.1電路調整與測試5.2通電觀察六、設計體會與總結七、參考文獻一、設計要求音頻功率放大器具體要求：功率5W到10W。電源電壓20V以下。最后一級功率放大級必須采用三極管電路，中間級可以采用運放等集成電路。（可選功能）加分頻器，輸出高頻低頻兩路信號（用于接高音喇叭和低音喇叭）。最后要算出功耗、輸出功率和頻率響應曲線。二、設計總體方案2.1設計思路音頻功率放大器的作用是將聲音源輸入的信號進行

4、放大，然后輸出驅動揚聲器。聲音源的種類有很多種，故輸出信號的電壓差別很大，從零點幾毫伏到幾百毫伏。一般動率放大器的輸入靈敏度是一定的，這些不同的聲音源信號如果直接輸入到功率放大器的話，對于輸入信號過低的，功率放大器功率輸出不足，不能充分發揮功放的作用；加入輸入信號的幅值過大，功率放大器的輸出信號將嚴重過載失真。這樣就失去了音頻放大的意義了，所以一個實用音頻功率放大系統必須設置前置放大器，以便使放大器適應不同的輸入信號，或放大，或衰減，或進行阻抗變換，使其與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。最后音頻放大器由前置放大器和音調控制電路和功率放大器三部分組成。組成框架如下圖：2.2 音頻功放各級的作用和電

5、路結構特征本次設計是基于10瓦音頻放大器 ，由于時間有限，上網找了一些電路圖，下幅電路圖稍微修改后是最合適的。由于電路采用NE5532芯片，芯片內部已包含了放大功能和音量控制功能，故省去了前置放大的一部分電路，使電路不用那么復雜。圖中前置放大由芯片NE5532實現，并通過變阻器P1實現音調的控制，最后一級采用互補功率放大電路。最后揚聲器用負載電阻R11代替。2.3簡要原理分析電路為音頻功率放大器原理圖, 其中NE5532A 是高性能低噪聲運放，這使得該IC特別適合應用于高質量和專業音響設備、儀器儀表及控制電路,和電話信道功率放大器。其輸出功率在9.5 11.5W的范圍內，電源軌不能超過+-18

6、V。其內部電路包含輸入級、中間級和輸出級,且有短路保護和過熱保護,可確保電路工作安全可靠。一般這種電路的低音被犧牲了，所以植入一個低音提升控制插入電路中（電路圖中下方電路部分）。P1是音量調節電位器，C1是輸入耦合電容,P2提供更多的低音線性提升。三、選擇器件及參數計算3.11運放NE5532A介紹NE5532 是高性能低噪聲運放，與很多標準運放（如1458）相似，它具有較好的噪聲性能，優良的輸出驅動能力及相當高的小信號與電源帶寬。（1）小信號帶寬：10MHz；（2）輸出驅動能力：600，10V；（3）輸入噪聲電壓：5nV/HZ（典型值）；（4）DC 電壓增益：50000；（5）AC 電壓增益

7、：10KHz 時2200；（6）電源帶寬：140KHz；（7）轉換速率：9V/S；（8）大電源電壓范圍：320V。極限參數：電源電壓：Vs 22V輸入電壓：VIN V 電源V差分輸入電壓：VDIFF 5V工作溫度范圍：TA 070存貯溫度：TSTG -65150結溫：Tj 150功耗（5532FE）：PD 1000mW引線溫度（焊接，10S） 300封裝形式：如圖4-45-1 所示。直流電氣參數：如表4-45-1 所示。交流電氣參數：如表4-45-2 所示。3.1.2三極管TIP41C/TIP42C電流 - 集電極截止（最大）：700µA 最大集電流-基極直流電壓： 最大值120V

8、 發射極直流電壓： 最大值100V 基極直流電壓： 最大值5V 最高有效結溫：最大值150攝氏度 封裝形式： 直插封裝 TO-220 極限工作電壓： 100V 最大電流允許值： 6A 最大耗散率： 65W 放大倍數： 未知放大倍數 功率 - 最大：2W 頻率 - 轉換：3MHz 安裝類型：通孔 包裝：散裝 晶體管類型：NPN /PNP在某 Ic、Vce 時的最小直流電流增益 (hFE)：15 3A, 4V 主要用途： 適用于電子開關線路 主要特點： 功率大、驅動電流大 性質：低頻或音頻放大 （LF），功率放大 （L）3.1.2其他零件： P1_22K 滑動變阻器 P2_100K 電位器 R1_

9、820R 1/4W電阻 R2，R4 R8_4K7 1/4W電阻 R3_560R 1/2W微調金屬陶瓷 R5_82K 1/4W電阻 R6，R7_47K 1/4W電阻 R9_10R 1/2W電阻 R10_兩個5R 5W并聯的水泥電阻 C1，C8_470nF 63V滌綸電容器 C2，C5_100F25V的鋁電解電容器 C3，C4_470F25V的鋁電解電容器 C6_47pF 63V陶瓷或聚苯乙烯電容器 C7_10nF 63V滌綸電容器 C9_100nF 63V滌綸電容器 D1_1N4148 75V150毫安二極管 IC1_NE5532低噪音雙運放 Q1_BC547B 45V100毫安NPN晶體管 Q

10、2_BC557B 45V100毫安PNP晶體管 Q3_TIP42A 60V 6A PNP晶體管 Q4_TIP41A 60V 6A NPN晶體管 J1_3.5mm mini音頻輸入插座 3.2參數計算3.2.1參數計算R1是NE5532A同相輸入端偏置電阻；C2/C3/C4/C9為濾波電容由R5/R6/R7/R8/C6/C7/C8組成級間負反饋回路作用是產生20350Hz低頻提升當Q1/Q2相同時，不需要R3，但實際上需要一個500R以上的電阻 3.2.2功率的計算1、 計算輸出功率Po輸出功率用輸出電壓有效值V0和輸出電流I0的乘積來表示。設輸出電壓的幅值為Vom，則因為Iom=Vom/RL，

11、所以.當輸入信號足夠大，使Vim=Vom= Vcem= VCC- VCES VCC和Iom=Icm時，可獲得最大的輸出功率 由上述對Po的討論可知，要提供放大器的輸出功率，可以增大電源電壓VCC或降低負載阻抗RL。以下為仿真電路圖中函數發生器是采用 6kHz 200mVp 的正弦函數其中XMW1功率表是測量輸出功率的其中XMW2功率表是測量代替喇叭的8歐姆定制電阻功率的22K變阻器是從10%開始上升，每一次提高10%10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%四、用multisim仿真音頻功率放大器1、功放電路原理圖波形比對仿真圖2、功放電路仿真波形圖幅度較低的為輸入

12、的500mV 6kHz正弦信號。幅度高為輸出信號3、頻響曲線五、實物電路安裝調試及使用5.1電路調整與測試實踐證明，新安裝的電路板往往難以達到預期的效果，這是因為我們在設計的時候不可能周全地考慮元件的誤差、器件參數的分散性、寄生參數等各種各樣的客觀因素。此外，電路板的安裝中仍存在有可能沒有查出來的錯誤。通過電路板整體測試與調整，可發現和糾正設計方案中的不足，并查出電路安裝中的錯誤然后采取措施加以改進和糾正，就可以使之達到預定的技術要求。本次設計采用的是PCB制作電路板，步驟繁瑣，流程較為復雜。所以在電路調整與測試的應注意的問題較多，具體如下：u 通電前調試電路安裝完畢后，必須在不通電的情況下，

13、對電路板進行認真細致的檢查，以便糾正安裝錯誤。檢查應特別注意：1. 元器件引腳之間有無短路。因為我們該組是第一次用PCB制作板，在檢查電路引腳間的有無短路的時候出現了不少的問題。首先板子在腐蝕的時候就沒有腐蝕好（這可能是板子的質量、腐蝕時間的長短、FeCL3溶液的配置等原因）所以在用萬用表測量的時候真的是處處短路，而有的地方就是處處斷路，為了保證的電路的正確性，只有通過萬用表一條條的線路檢查是否導通，引腳間是否短路。所以本次設計實物的走線用導線和焊錫補了不少，同時為了避免短路很多地方用小刀刮了不少了。 2. 電源的正負、負極性有沒有接反，正、負極之間有沒有短路現象，電源線、地線是否接觸良好。關

14、于電源正、負極問題主要是在本次設計中的單電源供電的導線插在功放電路的插座上，在此應特別注意在測試極性的時候，應注意紅、黑表筆不要弄反。紅表筆接正極，黑表筆接負極。該設計為了避免次問題在PCB制圖的時候將地線稍微加寬。不但滿足制圖制板的要求，而且使其極性區分明顯。 3. 二極管有電解電容極性有沒有接反，三極管、集成器件引腳有沒有接錯，集成電路的型號及安插方向對不對，引腳連接處有無接觸不良等。在安裝的時候我們嚴格按照測量晶體管的步驟和要求進行，用萬用表分別判斷出二極管的陽、陰極；小功率三極管的類型、B極、C極、E極；大功率三極管的類型、B極、C極、E極。并作了相應的標注。 5.2通電觀察改變RP電

15、阻值或調節函數信號發生器的頻率計幅度（在器件允許承受范圍），用示波器觀察輸出與輸入波形，并對比。同時觀察喇叭發出的聲音是否產生異同。頻響曲線測試數據課程設計-頻響曲線測試數據統計輸入電壓(VP-P)0.2頻率（Hz）輸出電壓（VP-P）放大倍數頻率（Hz）輸出電壓（VP-P）放大倍數頻率（Hz）輸出電壓（VP-P）放大倍數201.880 9.400 2001.015 5.075 4k0.755 3.775 252.060 10.300 2200.945 4.725 5k0.750 3.750 302.180 10.900 2400.935 4.675 6k0.750 3.750 352.220

16、 11.100 2600.930 4.650 8k0.750 3.750 402.220 11.100 2800.910 4.550 10k0.740 3.700 452.220 11.100 3000.885 4.425 12k0.720 3.600 502.160 10.800 3200.870 4.350 14k0.720 3.600 602.020 10.100 3400.865 4.325 17k0.715 3.575 701.870 9.350 3600.865 4.325 20k0.700 3.500 801.750 8.750 3800.850 4.250 23k0.685 3

17、.425 901.620 8.100 4000.845 4.225 26k0.675 3.375 1001.470 7.350 5000.820 4.100 29k0.670 3.350 1101.410 7.050 6000.810 4.050 32k0.645 3.225 1201.260 6.300 7000.795 3.975 33k0.635 3.175 1301.245 6.225 8000.790 3.950 34k0.630 3.150 1401.180 5.900 9000.780 3.900 35k0.625 3.125 1501.135 5.675 1k0.775 3.8

18、75 36k0.625 3.125 1601.115 5.575 1.5k0.770 3.850 37k0.625 3.125 1701.070 5.350 2k0.765 3.825 38k0.615 3.075 1801.050 5.250 2.5k0.755 3.775 39k0.615 3.075 1901.035 5.175 3k0.755 3.775 40k0.610 3.050 六、設計體會與總結陳心得體會：通過電子技術課程設計的訓練，可以全面調動學生的主觀能動性，融會貫通其所學的“模擬電子技術”、“數字電子技術”和“電子技術實驗”等課程的基本原理和基本分析方法，進一步把書本知識

19、與工程實際需要結合起來，實現知識向技能的轉化，以便畢業生走上工作崗位能較快地適應社會的要求。而這次課程設計的題目是做一個有源濾波器的音頻功率放大器，由于時間有限，只有一周時間，在查找和學習有關資料后，決定用網上找來的一副電路圖進行稍微的改造，基本實現了這次課程設計的要求。在這次設計中，我們確實遇了很多難以解決的問題，同時也學到了很多知識。掌握了功率放大器電路的設計與制作，掌握了NE5532 等集成芯片的原理與作用以及晶體管極性的判斷，如何去檢查電路中的錯誤與線路是否導通，進一步熟練萬用表的使用，如何制作PCB電路板。更讓我明白團體精神的重要性。更懂得做好一件事情的不容易。接觸到了與自己相關專業

20、的具體的知識，感覺到所學的東西還是很有用的，通過實踐不但鞏固了學過的知識，而且其他的對所學知識進行實踐論證，及時的發現了存在的許多不足。通過本次課程設計初步了解了一些專業軟件的使用，如Multisim的軟件的使用，也初步接觸到了具體的制版全過程。在第一次調試的時候，出現了一次小意外，期間一接電，一個電容就燒壞，經過電路的檢查，才發現在焊接時將鋁電解電容的正負極接反，排除故障后，揚聲器總算發聲了?？傊?，這次課程設計我們還是比較滿意的，學習到的東西也很多。林心得體會這課程設計原計劃是做帶有源濾波器做分頻的音頻功率放大器，有源濾波器和音量控制方面是使用LM741來實現的，輸出級使用互補輸出電路，但是

21、考慮到這樣所用的元器件比較多，在制作PCB板的時候比較復雜，而且后面的呃互補輸出電路的參數也比較難算，因此直接參考網上的一些資料就行修改整合的而成為這次課程設計的電路圖。由于資料是來自網上的，參數方便已經有完整的資料，很快就通過仿真，得到頻響曲線也是十分理想，就直接去畫PCB圖和購買元器件了。就在準備制作板的時候，發現功率的參數有很大問題。通過重新仿真發現，分壓電阻阻值不對，而且部分買過來的電阻負載功率不夠，電容耐壓數值不夠，而且其中兩個三極管也沒有貨，通過修改電路的參數和查找三極管的datasheet來重新設定更換的元件。在接電測試時，C4的鋁電解電容一接電就馬上冒煙爆掉了，經過檢查是因為電

22、容的正負交接反了，虛驚一場，不過經過檢查后電路其他部分運作正常。通電10秒左右發現最后輸出的互補輸出電路的三極管發熱很厲害，將散熱器重7號改到5號，外加兩個7號散熱器后情況只有少許好轉，而且書信號在示波器上看也十分不好，出現一種像散光的現象。經過老師的檢測，是直流穩壓電源除了問題，應該將直流穩壓源的輸出電流調到最小，至此電路終于正常工作了。經過了這次的課程實際，了解了在給定具體參數要求下，自己設計計算電路參數、使用multisim畫原理圖仿真、使用protel99es畫PCB圖、手動轉印鉆孔、安裝元件焊錫、通電調試的整過過程。中間我發現我們思考的時候還不是很周全，好在能夠及時發現補救，同時也有

23、一個概念性的了解了一個產品的設計制作過程。龍心得體會課程設計的綜合性很強，收到設計要求，我們組就馬上展開討論，本來的想法是加上低通和高通濾波，不過由于最后一級需要有三極管，這樣參數的計算會顯得繁重，而且即使產品用Multisim模擬出來成功，但是實際的成品出來出大問題的幾率還是挺高的，工作量也很大。后來用英文版的GOOGLE搜索外國網站，找到一個符合我們設計要求的電路，而且有低音增強，這便可以替代實現我們最初的想法，做一個低音不錯的功放。仿真期間，偏置電阻的阻值小于500R時都仿真提示出錯，它本來是一個500R的滑阻，同時考慮到實際材料的限制，于是我們干脆換成一個560R定值定阻。仿真成功后，我們先買材料，以便畫pcb版時量度尺寸的方便。不過小