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1、題目：音頻放大器設計學院：電子信息工程學院專業(yè)：自動化年級：2008級姓名：學號：指導教師：-18-一．直流電源設計（一）、設計要求：（1）在放大通道的正弦信號輸入電壓幅度為（5～10）mV，等效負載電阻RL為8Ω下，放大通道應滿足：①額定輸出功率POR≥2W；②帶寬BW≥（50～10000）Hz；③在POR下和BW內(nèi)的非線性失真系數(shù)≤3%；④在POR下的效率≥55%；⑤在前置放大級輸入端交流短接到地時，RL=8Ω上的交流噪聲功率≤10mW。（2）自行設計并制作滿足本設計任務要求的穩(wěn)壓電源。（二）、設
2、計分析：（1）由于220v電源有很多諧波存在，可能會干擾到電源的穩(wěn)定工作，故應在整流后加入電解電容，以起到濾波作用。（2）為減小輸出端的電壓波紋，應該在濾波電路后加電解電容。（3）為了抑制瞬態(tài)響應，防止或消除高頻干擾，還應加入相應的電容。（4）輸出端放入電路前應加一個二極管，防止輸出電壓過高而燒毀電路，即起到保護作用。綜上所述，可設計電路如下所示：-18-對上述電路進行優(yōu)化，電路如下圖所示：分析得-15V~+15V的情況如下圖所示：二、濾波電路設計-18-（一）、設計要求1.基本要求（1）具有產(chǎn)生正弦
3、波的功能。（2）輸出波形的頻率范圍為1kHz（非正弦波頻率按10次諧波計算）。（3）輸出波形幅度范圍0～5V（峰-峰值）。2．發(fā)揮部分（1）輸出波形頻率范圍擴展至10Hz～200kHz。（2）增加穩(wěn)幅輸出功能，當負載變化時，輸出電壓幅度變化不大于±3%（負載電阻變化范圍：100Ω～∞）。（二）、關于濾波器類型的選擇一階濾波電路最簡單，但帶外傳輸系數(shù)衰減慢，一般在對帶外衰減特性要求不高的場合下選用。無限增益多環(huán)反饋型濾波器的特性對參數(shù)變化比較敏感，在這一點上它不如壓控電壓源型二階濾波器。級數(shù)選擇：濾波器
4、的級數(shù)主要根據(jù)對帶外衰減特性的要求來確定。每一階低通或高通電路可獲得-6dB每倍頻程（-20dB每十倍頻程）的衰減，每二階低通或高通電路可獲得-12dB每倍頻程（-40dB每十倍頻程）的衰減。多級濾波器串接時傳輸函數(shù)的總特性階數(shù)等于各級階數(shù)之和。當要求的帶外衰減特性為-mdB每十倍頻程（或mdB每十倍頻程）時，則所取級數(shù)n應滿足n≥m/6(或n≥m/20)。（三）、運放的要求在無特殊要求的情況下，可選用通用型運算放大器。為了獲得足夠的反饋以保證所需濾波特性，運放得開環(huán)增益應在80dB以上。對運放頻率特
5、性的要求，由其工作頻率的上限確定，設工作頻率的上限為fH，則運放的單位增益帶寬應滿足下式:BWG≥（3~5）AFfH,式中AF為濾波通帶的傳輸系數(shù)。如果濾波器的輸入信號較小，例如在10mV以下，則選低漂移運放。如果濾波器工作于超低頻，以至使RC網(wǎng)絡中電阻元件的值超過100K，則應選低漂移高輸入阻抗的運放。元件的選擇：一般設計濾波器時都要給定截止頻率fc（或ωc）帶內(nèi)增益AV-18-，以及品質(zhì)因數(shù)Q(二階低通或高通一般為0.707)。在設計時經(jīng)常出現(xiàn)待定其值的元件數(shù)目多于限制元件取值的參數(shù)之數(shù)目。因此有
6、許多元件組均可滿足給定的要求，這就需要設計者自行選定元件值。一般從選定電容器入手，因為電容標稱值的分擋較少，電容難配，而電阻易配，可根據(jù)工作頻率范圍按照下表初選電容值：濾波器工作頻與電容取值的對應關系表f(Hz)1~1010~102102~103103~104104~105105~106C(20~10)uF(10~0.1)uF(0.1~0.01)uF(104~103)pF(103~102)pF(102~10)pF注：表中所示的頻率，對低通濾波器是上限頻率，對高通濾波器是下限頻率，對帶通和帶阻濾波器是中
7、心頻率。其電容值表示的數(shù)為數(shù)量級范圍。對于本設計的音頻放大器輸入為50Hz的信號，為了減小對電路的干擾，應設計一個能夠濾除干擾頻率的信號的濾波器。（四）、任務分析1.對低通濾波器進行分析對低通濾波器采用OP1P進行放大，其中R4=R5，則知道增益為1.根據(jù)公式：傳遞函數(shù)G(w)=截止頻率：已知來求期截止頻率.若要求截止頻率為20k，R4=R5，只要設定一個變量，便可以知道另外一個變量，設C4=1nF.根據(jù)公式可求得R4=R5=8k。有理論分析，對理論圖分析。在數(shù)入有效值為1，頻率為1，如下圖所示。由上
8、-18-圖可以清晰的看到：低通濾波器采用OP1P進行放大，因為最大值始終在0附近，則知道增益近似為1.且在20k附近，剛好達到截止頻率（即0.707）20k以內(nèi)，所有的波形都能通過，波形較好。與理論值相符。2.對高通濾波器進行分析在高通濾波電路中仍然采用OP1P對電路進行放大，若R6=R7，則其增益為1。根據(jù)公式：傳遞函數(shù)：G(w)=截止頻率：。同上低通濾波器分析，設定C5=10u，便可以得到R6=R7=15.7k。在輸入有效值為1，頻率為1的正弦波時，
