微波电子线路大作业
——低噪声功率放大器设计
班级：021013班
学号：02011268
姓名：
低噪声放大器的设计
一、设计要求：
已知GaAs FET 在4 GHz 、50 Ω系统中的S 参数和噪声参量为
S11=0.6∠－60°，S21=1.9∠81°，
S12=0.05∠26°，S22=0.5∠－60° Fmin=1.6 dB Γout=0.62∠100°RN=20 Ω
设计一个低噪声放大器，要求噪声系数为2 dB ，并计算相应的最大增益。 若按单向化进行设计，则计算GT 的最大误差。
二、低噪声放大器设计原理及思路
1.1低噪声放大器功能概述
低噪声放大器是射频／微波系统的一种必不可少的部件，它紧接接收机天线，放大天线从空中接收到的微弱信号。低噪声放大器在对微弱信号放大的同时还会产生附加于扰信号，因此它的设计目标是低噪声，足够的增益，线性动态范围宽。低噪声放大器影响整机的噪声系数和互调特性，分析如下 （1） 系统接收灵敏度： （2） 多个级连网络的总噪声系数
1.2 放大器工作组态分类
A 类放大器（导通角360度，最大理论效率50%）用于小信号、低噪声，通常是接收机前端放大器或功率放大器的前级放大。
B 类（导通角180度，最大理论效率78.5%）和
C 类（导通角小于180度，最大理论效率大于78.5% ）放大器电源效率高，愉出信号谐波成分高，需要有外部混合电路或滤波电路．由B 类和C 类放大器还可派生出
D 类、
E 类、P 类等放大器。
min
114(dBm/Hz)NF 10log BW(MHz)/(dB)
S S N =-+++321112121
11n tot A A A A A An
F F F F F
G G G G G G ---=+
+++L L
1.3 放大器常用元器件
①两端负阻的二极管器件
?变容二极管：参量放大
?隧道二极管：隧道效应
?耿氏二极管：转移电子
?碰撞雪崩渡越时间二极管：雪崩渡越时间
特点：应用于放大器电路的早期器件，制造比较容易、便宜，但是两端口器件
实现增益的相关电路价格确比较昂贵，且稳定性较差，调试工作困难。
②三端的晶体管器件
?双极晶体管（BJT）
?金属半导体场效应管（MESFET）
?拟晶态高电子迁移率晶体管（PHEMT）
?异质结晶体管（HBT）
1.4 放大器的技术参数
（1）频率范围：放大器的工作频率范围是选择器件和电路拓扑设计的前提。（2）增益：它是放大器的基本指标。按照增益可确定放大器的级数和器件类型。
?实际功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端吸收功率之比，与源阻抗无关，与负载阻抗有关 ;
? 资用功率增益：二端口网络输入资用功率与输出资用功率之比，源端和负载端均共扼匹配，与源阻抗有关，与负载阻抗无关。它表示放大器增益的最大潜力;
? 转换功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端的资用功率之比，与两端阻抗都有关。
实际增益测量时，常用插入法，即用功率计先测信号源能给出的功率P1；再把放大器接到信源上，用同一功率计测放大器输出功率P2，功率增益就是
低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。噪声最佳匹配点并非最大增益点，因此增益G 要下降。噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。通常，相关增益比最大增益大概低2－4dB 。 （3） 噪声系数
放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量的变坏程度。级联网络中，越靠前端的元件对整个噪声系数的影响越大，在接收前端：必须做低噪声设计。放大器的设计要远离不稳定区。噪声的好坏主要取决于器件和电路设计。 （4）动态范围
放大器的线性工作范围。最小输入功率为接收灵敏度，最大输入功率是引起1dB 压缩的功率。放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度Te 来表达。噪
声温度Te 与噪声系数F 的关系是
。式中T0为环境温度，通常取为293K 。根据公式，可以计算出常用的噪声系数和与之对应的噪声温度。 （5）非线性特性
常用三阶交调截点P3rd 来表征放大器电路的非线性特性，三阶交调截点的典型值比P1dB 高10dB 。 （6）稳定性
放大器电路的首要条件之一是其在工作频段内的严格稳定性，这一点对微波射频电路是非常重要的，因为射频电路在某些工作频率和终端条件下有产生振荡的倾向。
1
2
P P G =
0(1)e T T F =?-
当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于1时，不管源阻抗和负载阻抗如何，网络都是稳定的，称为绝对稳定；当输入端或输出端的反射系数的模大于1时，网络是不稳定的，称为条件稳定。
对条件稳定的放大器，其负载阻抗和源阻抗不能任意选择，而是有一定的范围，否则放大器不能稳定工作。
定义：
放大器在гS 输入平面上绝对稳定的充分必要条件为
放大器在гL 输入平面上绝对稳定的充分必要条件为
1.5 低噪声放大器特性分析
1、增益与负载有关，输入输出匹配时输出增益最大
如果输入匹配电路和输出匹配电路使微波器件的输入阻抗Z in 和输出阻抗Z out 都转换到标准系统阻抗Z 0，即Z in = Z 0， Z out = Z 0（或ΓS = Γ1*，ΓL = Γ2*）就可使器件的传输增益最高。
2、输入、输出匹配时，噪声并非最佳。相反有一定失配，才能实现噪声最佳。
P3P1P2P4
Γ1
Γs L
21
1211112
S S S suficient ?--=21
1222122
S S S suficient ?--=21
12221
122211221112
2
2
S S S S S S S S necessary ??-?+--=
1
01>>necessary suficient 1
02>>necessary suficient
对于MES FET（金属半导体场效应晶体管）来说，其内部噪声源包括热噪声、闪烁噪声和沟道噪声。这几类噪声是相互影响的，综合结果可归纳为本征FET栅极端口的栅极感应噪声和漏极端口的漏极哭声两个等效噪声源。这两个
等效噪声源也是相关的，如果FET输入口（即P1面）有一定的失配，这样就可以调整栅极感应噪声和漏极噪声之间的相位关系，使它们在输出端口上相互抵消，从而降低了噪声系数。对于双极型晶体管也存在同样机理。
根据分析，为获得最小的FET本征噪声，从FET输入口P1面向信源方向
视入的反射系数有一个最佳值，用Γout表示。当改变输入匹配电路使呈现?ΓS = Γout
此时，放大器具有最小噪声系数Fmin，称为最佳噪声匹配状态。
输入、输出不匹配时，增益将下降。因为负载是复数，有可能在不同的负
载下得到相同的输出，经分析在圆图上，等增益线为一圆，这个圆叫等增益圆。
当输入匹配电路不能使信源反射系数ΓS和最佳反射系数Γopt（噪声系数最
小时的反射系数）相等时，放大器噪声将增大。由于ΓS是复数，不同的ΓS值
有可能得到相同的噪声系数，在圆图上噪声系数等值线为一圆，叫等噪声圆。
等噪声圆、等增益圆是我们设计输入输出匹配电路，尤其输入匹配电路的
依据。
1.6 低噪声放大器的设计原则
?在优先满足噪声小的前提下，提高电路增益，即根据输入等增益圆、等噪声圆，选取合适的ΓS ，作为输入匹配电路设计依据。
?输出匹配电路设计以提高放大器增益为主，
?满足稳定性条件：Γout = Z0 （ΓL = Γ2*）
?结构工艺上易实现
1.7 低噪声放大器的设计流程：
三、低噪声放大器设计过程
1.1 放大器设计软件平台：AWR Design Environment。
1.2设计步骤：
①创建原理图；
·本电路根据所给的指标参数，选择的元器件是富士FHX35LG；
（富士FHX35LG的各项指标见附录）
②选择元器件富士FHX35LG，导入数据文件，测量元器件的各项指标；
a、IV特性测量电路
b、IV特性
c、FHX35LG的输入输出特性
由上图分析可知：S12特别小，应该进行单向化设计。
d、增益参数
e、噪声系数
由图知：K=1，f=11.83GHz
③创建稳态电路测量稳态下各项参数；
a、稳态电路图
b、稳定调节参数：（使用优化）
c、稳态调节后输入特性
与加稳定电路之前特性相比，可以看出反射系数减小，稳定度提高。
d 、稳定后的噪声系数
由第二个图可以看出，K =1时，f大概在4GHz左右。
e、噪声系数圆图
蓝色区域为潜在不稳定区域，由图可以看出，潜在不稳定区域较小。
④输入匹配电路设计；
a 、输入匹配电路
b、输入匹配电路参数设置
使用软件自带的调谐工具调整后结果
C 、输入匹配圆图
图中制作Mark的地方为4GHz，输入匹配成功。
⑤输出匹配电路设计
a、输出匹配电路
b、总电路
C、总电路特性
噪声在4GHz处得到抑制，噪声系数为1.1dB；
d、单向化设计输出功率
四、附件
! fhx35lg.s2p 4/90
! FHX35LG
! @3V-10mA
! .1GHZ 20GHZ 22
# GHZ S MA R 50
! S-parameter data
.100 .996 -3.5 4.576 177.2 .002 81.2 .516 -2.5 .500 .994 -12.1 4.548 169.0 .012 79.3 .517 -10.2
1.000 .982 -23.5 4.471 158.5 .023 73.1 .513 -19.9
2.000 .950 -44.7 4.304 139.3 .043 57.9 .498 -38.0
3.000 .912 -6
4.6 4.026 121.0 .059 44.6 .483 -54.9
4.000 .867 -84.0 3.742 103.1 .071 31.8 .462 -71.9
5.000 .821 -101.6 3.436 8
6.6 .079 20.0 .446 -8
7.6
6.000 .783 -11
7.5 3.132 71.6 .085 9.8 .439 -102.2
7.000 .757 -130.9 2.881 57.9 .087 0.9 .441 -115.3
8.000 .738 -142.8 2.659 45.0 .088 -7.1 .452 -126.7
9.000 .726 -153.8 2.497 32.4 .090 -15.3 .468 -136.9
10.000 .707 -164.5 2.347 20.2 .092 -21.7 .480 -146.1
11.000 .680 -174.1 2.206 8.4 .090 -27.8 .494 -156.0
12.000 .654 176.1 2.101 -3.4 .090 -35.5 .503 -164.8
13.000 .638 166.0 2.035 -15.1 .091 -42.6 .514 -173.8
14.000 .626 157.1 2.003 -26.2 .093 -49.6 .537 178.4
15.000 .607 147.8 1.975 -37.6 .094 -55.8 .559 171.0
16.000 .565 138.4 1.917 -50.1 .097 -64.7 .564 162.7
17.000 .528 127.2 1.924 -62.9 .102 -73.3 .567 154.4
18.000 .484 112.8 1.966 -77.1 .109 -86.2 .572 142.7
19.000 .421 93.5 1.932 -91.7 .116 -96.2 .581 113.1
20.000 .380 74.2 1.991 -107.4 .127 -110.9 .547 124.3 ! Noise data 4/90
2 0.40 .81 32.0 .58
4 0.50 .74 63.0 .42
6 0.68 .69 93.0 .30
8 0.86 .64 127.0 .20
10 1.03 .60 148.0 .12
12 1.20 .56 175.0 .08
14 1.38 .53 -162.0 .08
16 1.54 .50 -139.0 .10
18 1.70 .48 -117.0 .14
参加全国大学生电子设计大赛的同学们加 油了！ 低频功率放大器设计与总结报告 作者：王汉光 一、任务 设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率MOS 晶体管。 二、要求 1．基本要求 （1）当输入正弦信号电压有效值为5mV时，在8Ω电阻负载（一端接地）上，输出功率≥5W，输出波形无明显失真。 （2）通频带为20Hz～20kHz。 （3）输入电阻为600Ω。 （4）输出噪声电压有效值V0N≤5mV。 （5）尽可能提高功率放大器的整机效率。 （6）具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于5%。
2. 发挥部分 （1）低频功率放大器通频带扩展为10Hz～50kHz。 （2）在通频带内低频功率放大器失真度小于1%。 （3）在满足输出功率≥5W、通频带为20Hz～20kHz的前提下,尽可能降低输入信号幅度。 （4）设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为40～60Hz。在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB。 （5）其他。 摘要： 本系统采用了NE5534p作为前级的电压放大电路来给低通功率放大电路提供输入电压，通过低通功率放大电路将功率放大，由双踪示波器对整个系统的输入输出端进行监测，调节可变电阻，使输出波形无明显失真，从而使输出功率达到指定的输出功率要求。输入的频率范围为20Hz~20kHz。 一．概述： 本系统通过信号发生器输入电压为5mV，频率在20Hz~20kHz范围内的信号，对信号进行功率放大，低通功率放大器模块由+/-15V的直流电源提供，通过前级放大电路将输入电压放大，再由低通功率放大电路进行功率放大。在此期间，用示波器监测低通功率放大模块的输入输出端，观察波形是否失真，以及测量最大最小不失真频率。 二．系统工作原理及分析： 此系统由三部分组成，分别为电源模块、前级放大模块、低频功率放大模块。 如图所示：
音频功率放大器设计 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的 条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高 音10kHz处有±12dB的调节范围。 二、设计方案分析 根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。 下面主要介绍各部 分电路的特点及要求。 图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输
出驱动扬声器。声音源 的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低
低频功率放大器 毕业设计论文 【摘要】实用低频功率放大器主要应用是对音频信号进行功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路和保护电路共五部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。前置放大器主要是电压的放大。功率放大器实现电流、电压的放大。波形变换电路是将正弦信号电压变换成规定要求的方波信号。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路 本设计的低频功率放大器同时还具有测量显示功率输出、电源供给功率和整机效率的功能。本文首先对功率放大器的课题背景作简要的说明，随后对功率放大器的一些基础知识进行介绍。最后，本文具体叙述实用低频功率放大器的安装与调试，并对电路在工作中易出现的失真情况做了细致的分析。 关键字：前置放大；功率放大；稳压电源电路；
Low frequency power amplifier design graduate paper 【 abstract 】 practical low frequency power amplifier is mainly used for audio signal power amplifier, this paper introduces the weak signal amplifier ability has the low frequency power amplifier, the basic principle of content, the technical route. The main circuit by manostat, preamplifier, power amplifiers, wave transform circuit and the protection circuit of five parts. Manostat primarily for pre-amplifier, power amplifier provide stable dc power. The preamplifier mainly is the voltage scaling. Power amplifier realize current, voltage scaling. Wave transform circuit is will sine signal voltage transform into the requirements of square wave signal. The design of the structure is simple, practical circuit, make full use of the performance of the integrated amplifier. The experimental results show that the power amplifier in bandwidth, distortion degree, efficiency has good index, higher practicability, for power amplifier design offers wide thinking The design of the low frequency power amplifier and at the same time also has measurement shows power output, power supply power and the efficiency of the function. This paper first to power amplifier background of the topic be briefly and then some basic knowledge of power amplifier is introduced. Finally, this paper describes the low frequency power amplifier specific practical installation and commissioning, and in the work of circuit to occur during the distortion of the situation did meticulous analysis. Key word: preamplifier; Power amplifier; Stabilized voltage power supply circuit;
课程设计报告 题目：由集成运放和晶体管组成的OCL 功率放大器的设计 学生：郭二珍 学生学号：1008220107 系别：电气学院 专业：自动化 届别：2015年 指导教师：廖晓纬 电气信息工程学院制 2014年3月
OCL功率放大器的设计 学生：郭二珍 指导老师：廖晓纬 电气学院10级自动化 1、绪论 功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载R L(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。 OCL是英文Output Capacitor Less的缩写，意为无输出电容的功率放大器。采用了两组电源供电，使用了正负电源。在输入电压不太高的情况下，也能获得较大的输出频率。省去了输出端的耦合电容，使放大器的频率特性得到扩展。OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路还具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点，因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中也得到了广泛的应用。 功率放大器可分为三种工作状态：(1)甲类工作状态Q点在交流负载的中点，输出的是一种没有削波失真的完整信号，但效率较低。(2)乙类工作状态Q点在交流负载线和IB=0输出特性曲线的交界处，放大器只有半波输出，存在严重的失真。(3)甲乙类工作状态Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处，克服了乙类互补电路产生交越失真，提高了效率。
因此，本设计可采用甲乙类互补电路。 2、容摘要 本设计中要求设计一个由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器。在输入正弦波幅度Ui等于200mV，负载电阻R L等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥2W，功率放大器的频带宽度BW≥80Hz~10KHZ 功率放大电路实质上是能量转换电路，它主要要求输出功率尽可能大，效率尽可能的高，非线性失真尽可能要小，功率器件的散热较好。 本设计选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。 此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类，其目的是为了减少“交越失真”。 由于两管的工作点稍高于截止点，因而均有一很小的静态工作电流I CQ。这样，便可克服管子的死区电压，使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化，从而克服了交越失真。 OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。
2013年课程设计实验报告实用低频功率放大器 学院： 班级： 姓名： 学号： 序号： '
一、任务： 设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。其原理示意图如下： 二、技术指标： 1.基本要求： （1）在放大通道的正弦信号输入电压幅度为（50~700）mV，等效负载电阻RL为8Ω下，放大通道应满足： a.额定输出功率POR≥10W; b.带宽BW≥(50~10000)HZ; c.在POR下和BW内的非线性失真系数≤3%; ~ d.在POR下的效率≥55%; e.在前置放大处级输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流声功率≤10mV （2）自行设计满足本设计任务要求用的稳压电源，画出实际的直流稳压电源原理图即可。 2.发挥部分 （1）放大器的时间响应： a.方波产生由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波;频率为 1000HZ;上升和下降时间≤1us;峰—峰值电压为200mVP-P。用上述方波激励放 大通道时，在RL=8Ω下，放大通道应满足。 b. 额定输出功率POR≥10W; c.在POR下输出波形上升和下降时间≤12us; d.在POR下输出波形顶部斜降≤2%; e.在POR下输出波形过冲量≤5%; （2）放大通道性能指标的提高和实用功能的扩展（例如：提高工作效率、减小非线性失真） 3., 4.要求： 设计与总结报告；方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，结果分析，要有特色与创新 主要参考元件：LM1875、LF353、LM311、UA741、NE5532
三、方案设计： 1.波形转换电路 先经过前级放大后再直接采用施密特触发器进行变换与整形。而施密特电路可用高精度、高速运算电路搭接而成，利用稳压管将电压稳定在6．2 V左右，然后利用电阻分压得到要求的正负对称的峰一峰值为200 mV 的方波信号。运放选用NE5532，施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357。 用multisim软件画电路图如下： 仿真后波形如下： 产生方波 #
大功率功率放大器电路设计 大功率功率放大器电路设计 一. 设计理念及实现方式 (1)能推4Ω、2Ω等双低音的“大食”音箱以及专业类大粗音圈的各类专业箱。 (2)要省电、噪声小，发热量小。 (3)音质要好，能适合家居使用和专业使用。 第一点的实现就是要有大的推动功率。由于目前居室客厅面积有不断扩大的趋势，100W ×2以下功放已显得有些“力不从心”，所以本功放设计为4ΩQ 时360W ×2，2Ω时720W ×2。 第二点的实现就是电路工作在静态时的乙类小电流，靠大水塘级电容和电阻进行滤波降噪，使功放级噪声极小。而电路的工作状态又决定了电路元件的发热量很小，与一般乙类电路相当。配备的大型散热系统是为了应付连续大功率、低阻抗输出时的安全、可靠。 第三点的实现是本功放板的主要目标。目前公认的是：甲类、MOS、电子管音质好，所以本功放要达到甲类、MOS、电子管的音质。 二.大功率输出的实现 要实现大功率，首先是电源容量要大。本功放配置的电源是在截面积为35mm ×60mm的环形铁心上绕制的环牛。一次侧为1.0mm线绕484圈，二次侧为1.5mm双线并绕100圈。 整流为两只40A全桥做双桥整流，滤波为4只47000 uF电容 2只2.7kΩ电阻并接在正负电源上，使电压稳定在±62V。如电压过高可减小电阻到2.2kΩ，过低可加大电阻到3kΩ，功率用3W以上的。 除电源外，要实现大功率输出，特别是驱动“大食”音箱，要求功放输出电流能力要强，本功放每声道选用6对2SD1037管做准互补输出，可驱动直流电阻低达0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω时360W×2、2Ω时720W×2是有保障的。 三. 甲类、MOS、电子管音质的实现 目前人们公认的甲类、MOS、电子管的音质最好，所以本功放电路设计动态时工作于甲类的最佳状态，偏流随信号大小而同步增减，所以音质是有技术保障的。而在此工作状态下，即使更换几只一般的MOS管，对音质的提高也不明显。下面给出其原理图，如图1所示。从图1上可见到本原理图相当简洁，比一般乙类或甲乙类准互补电路还节省元件。而通过在电路板上改变一只电阻的接法就可方便地在本电路与准互补乙类或甲乙类之间变换。 四.绿色环保概念的实现 对本功放来说，实现低耗电、低噪声污染、低热辐射污染是通过以下措施实现的： (1)本功放空载时只有小电流级工作，而功率管基极电压只有0.45V，基本上是截止的，所以比一般乙类耗电少，属节电型功放。
常用低频功率放大器
第4章低频功率放大器 【课题】 4.2常用低频功率放大器 【教学目的】 1．会识读OTL、OCL功放电路的电路图。 2．理解OCL和OTL功放电路的工作原理。 3．理解产生交越失真原因、掌握消除交越失真的方法。 4．会计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。 5．了解功放器件的选用及安全使用常识。 【教学重点】 1．OCL和OTL功放电路组成、主要元件的作用及工作原理。 2．消除交越失真的方法。 3．计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。 4．功放器件的选用及安全使用常识。 【教学难点】 1．产生交越失真的原因及消除方法。 2．OCL功放电路主要元件的作用及工作原理。 3．OTL功放电路主要元件的作用及工作原理。【教学参考学时】
4学时 【教学方法】 讲授法、分组讨论法。 【教学过程】 一、引入新课 复习低频功率放大器的分类。 二、讲授新课 4.2.1 OCL功率放大器 一、未设偏置电路的OCL功放电路 1．电路组成特点 （1）由一对特性参数基本相同，导电类型不同的功放管V1（NPN管）和V2（PNP管）组成的射极输出器构成，如图4.2所示。 （2）电路输出端采用直 接耦合。 （3）电路采用双电源供 电。 （4）电路未设置偏置电 V c 路，静态时两功放管均处于截止状态，即电路工作在乙类状态。
2．电路工作原理 （1）静态时，由于V 1和V 2特性相同，供电电源对称，使功放管发射极到地的电压，即中点电位V A =0，功放管V 1、V 2均截止，电路中无功率损耗。 （2）当输入交流信号v i 为正半周期时, V 1正偏导通，V 2反偏截止, 信号经V 1管放大，V 1管集电极电流i c1流经负载R L ，在R L 上形成输出电压v o 的正半周，如图4.3（教材图4.6）所示，其电流方向如图 4.2中箭头所示。 （3）当v i 为负半周时,V 1反偏截止,V 2正偏导通, 信 号经V 2管放大，V 2管集电极电流i c2流经R L ，在R L 上形成输出电压v o 的负半周，电流方向与正半周相反。 因此，在输入信号变化一个周期内，V 1、V 2交替半周导通，犹如一推一挽，在负载上合成完整的信号波形。 3．电路存在交越失真 （1）交越失真 输出波形在正、负半周的交替处产生失真称为交越失真，如图4.3所示。 （2）产生交越失真的原因 电路未设置偏置电路，功放管因静态电流为零，处于截止状态。在输入信号v i 小于死区电压时，三极管不能导通，造成两功放管在输出信号的正、负半周交接处 V c 交越 图
功率放大器的仿真设计 0 引言 各种无线通信系统的发展，大大加速了半导体器件和射频功率放大器的研究进程。射频功率放大器在无线通信系统中起着至关重要的作用，它的设计好坏影响着整个系统的性能。因此，无线系统需要设计性能良好的放大器。而且，为了适应无线系统的快速发展，产品开发的周期也是一个重要因素。另外，在各种无线系统中由于不同调制类型和多载波通信的采用，射频工程师为减小功率放大器的非线性失真，尤其是设计无线基站应用的高功率放大器时面临着巨大的挑战。采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步有环设计参数，同时达到加速产品开发进程的目的。 功率放大器（PA）在整个无线通信系统中是非常重要的一环，因为它的输出功率决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。 1 功率放大器基础 1．1 功率放大器的种类 根据输入与输出信号间的大小比例关系，功率放大器可分为线性放大器与非线性放大器两种。属于线性放大器的有A类、B类及AB类放大器；属于非线性的则有C类、D类、E类、F类等类型的放大器。 （1） A类放大器是所有类型功率放大器中线性最高的，其功率元件在输入信号的全部周期内均导通，即导通角为360°，但其效率却非常低，在理想状 态下效率仅达到50%，而在实际电路中，则仍限制在30%以下。 （2） B类功率放大器的功率元件只在输入正弦波之半周期内导通，即导通角仅为180°，其效率在理想状态下可达到78%，但在实际电路中所达到的效 率不会超过60%。 （3） AB类功率放大器的特性介于A类和B类放大器之间，其功率元件偏压在远比正弦波信号峰值小的非零直流电流，因此导通角大于180°但远小于360°。一般情况下，其效率介于30%~60%之间。 （4） C类功率放大器的功率元件的导通时段比半周期短，即导通角小于180°。 其输出波形为周期性脉冲，必须并联LC滤波电路后，才可得到所需要的正弦波。在理论上，C类放大器的效率可达到100%，但在实际电路中仅能
电子电路设计实践 设计题目：直流稳压电源设计 系别：电气工程学院专业：电子信息工程 班级：2011级1 班姓名：腾伟峰 学号：201151746 指导教师：张全禹 时间：2013年3月17日 绥化学院电气工程学院
高频功率放大器 1设计要求 1.1 已知条件 +VCC=+12V,晶体管3DG130的主要参数为PCM=700mW，ICM=300mA，VCES≤0.6V，hfe≥30，fT≥150MHz，放大器功率增益AP≥6dB。晶体管3DA1的主要参数为PCM=1W，ICM=750mA，VCES≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz,AP≥13dB。 1.2 主要技术参数 输出功率P0≥500mW，工作中心频率f0≈5MHz，效率η＞50%，负载RL=50Ω。 1.3 具体要求 分析高频功率放大器原理，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，利用电子设计工具软件multisim对电路进行仿真测试，分析电路的特性。
2原理分析 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器。 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90o，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。图 1为丙类谐振功率放大器。 图 1 丙类谐振功率放大器
学科分类号 本科学生电子课程设计论文 题目：低频功率放大器 姓名罗清 学号2006180824 院（系）工学院 专业、年级 0 6 电子技术教育 指导教师兰浩老师 2008年9月5日
指导教师评定成绩 评审基元评审要素评审内涵满分 指导教师 实评分 选题质量15% 目的明确 符合要求 选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学 计划的基本要求，达到课程设计论文综合训练的目的。 5 理论意义或 实际价值 符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建 设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进 行研究，具有一定的实际价值。 5 选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。 5 能力水平50% 查阅文献 资料能力 能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的 有关研究状况及成果。 10 综合运用 知识能力 能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整 理和运用；能对其科学论点进行论证。 10 研究方案的 设计能力 整体思路清晰；研究方案合理可行。 5 研究方法和手 段的运用能力 能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、 实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信 息。 20 外文应用 能力 能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外 文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。 5 设计论文35% 写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15 写作规范 符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量 和单位、各种资料引用规范化、符合标准。 10 论文篇幅5000字左右。10 实评总分成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名：说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90—100分记为优秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。
低频功率放大器（G题） 摘要：本设计主要由低噪声放大电路、带阻滤波电路、信号放大电路、功率放大电路、峰值检波、单片机控制、AD转换、LCD显示、稳压电源等组成。低噪声放大电路选取甚低噪声宽带高精度运算放大器OP37，并采用并联负反馈，具有良好的抗共模干扰能力。功率放大电路采用双MOS晶体管的甲乙类推挽放大电路。带阻滤波器在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB，阻带频率范围为43～57Hz，有效滤除了工频噪声的干扰。设计的低频功率放大器的通带为6Hz～140KHz，很好地完成了通频带的扩展。所有电路结构简单，所选器件价格便宜，并给出了测试结果。测试结果表明，该低频功率放大器可以很好地实现对低频信号的放大作用，其输出带宽、功率、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性，为低频功率放大器的设计提供了广阔的思路。 关键词：功率放大器；OP37；MOS晶体管；输出功率 基本要求 （1）当输入正弦信号电压有效值为5mV时，在8Ω电阻负载（一端接地）上，输出功率≥5W，输出波形无明显失真。 （2）通频带为20Hz～20kHz。 （3）输入电阻为600Ω。 （4）输出噪声电压有效值V0N≤5mV。 （5）尽可能提高功率放大器的整机效率。 （6）具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于5%。 发挥部分 （1）低频功率放大器通频带扩展为10Hz～50kHz。 （2）在通频带内低频功率放大器失真度小于1%。 （3）在满足输出功率≥5W、通频带为20Hz～20kHz的前提下,尽可能降低输入信号幅度。 （4）设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为40～60Hz。在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB。 （5）其他。 一、方案论证比较 1.1 低噪声问题
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1003班 指导教师：葛华工作单位：信息工程学院 题目: 功率放大器的设计 初始条件： 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计一个功率放大器电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.17-11.21对功率放大器进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 功放的工作原理及分类 (1) 1.1功放的工作原理 (1) 1.2功放的分类 (1) 2 软件介绍 (2) 2.1 Proteus (2) 2.1.1 Proteus简介 (2) 2.1.2工作界面 (2) 2.1.3 对象的放置和编辑 (3) 2.1.4 连线 (4) 2.2Cadence软件 (4) 2.2.1 Cadence简介 (4) 2.2.2 Cadence软件的特点 (4) 2.2.3电路PCB的设计步骤 (4) 3 设计方案 (6) 3.1 运算放大电路的设计 (6) 3.2 功率放大电路的设计 (7) 3.3 音频功率放大电路 (9) 3.4方案总结及仿真 (10) 4 Candence软件操作 (11) 4.1 Cadence画电路原理图 (11) 4.2 布线及PCB图 (11) 4.2.1布线注意事项 (11) 4.2.2 PCB制作 (12) 5.心得体会 (14) 6.参考文献 (15)
综合课程设计 高频功率放大器的设计及仿真 专业名称电子信息工程 班级学号5081112 学生姓名姜昊昃 指导教师邱新芸 设计时间2011.06.20~2011.07.01
课程设计任务书 专业：电子信息工程学号：5081112学生姓名（签名）： 设计题目：高频功率放大器的设计及仿真 一、设计实验条件 Multisim软件 二、设计任务及要求 1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作 中心频率fo=6MHz，η>65%； 2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参 数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务（设计任务书） 2.前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等） 4.结束语（设计的收获、体会等） 5.参考资料 四、设计时间与安排 1、设计时间：2周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、收集资料：2 天 设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天 编写课程设计报告：3 天 答辩：1 天
1.设计题目与设计任务（设计任务书） 1.1 设计题目 高频功率放大器的设计及仿真 1.2 设计任务 要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。
摘要 通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。乙类和丙类都适用于大功率工作。 丙类工作状态的输出功率和效率是上述几种工作状态中最高的。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。 可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。 综上，确定此高频电路由两个模块组成：第一模块是两级甲类放大器；第二模块是一工作在丙类状态的谐振放大器，它作为功放输出级，最好能工作在临界状态。此时，输出交流功率达到最大，效率也较高，一般认为此工作状态为最佳工作状态。 关键词：高频；功率；放大；
功率放大器课程设计
辽宁工业大学 模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：OCL功率放大器
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息与工程学号学生姓名专业班级 课程 设计 （论 OCL功率放大器 文） 题目
指 导 教 师 评 语 及 成 绩 平时：论文质量：答辩： 总成绩：指导教师签字：年月日 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 放大电路实质上都是能量转换电路。从能量控制的观点来看，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。但是，功率放大电路和电压放大电路所要完成的任务是不同的。其中功率放大电路的要求为获得一定的不失真（或失真较小）的输出功率，而电压放大电路的主要要求为使其输出端得到不失真的电压信号。 OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽，保真度高。动态特性好及易于集成化等特点。OCL是英文Output Capacitor Less的缩写，意为无输出电容。采用双端电源供电，使用了正负电源，在电压不太高的情况下，也能获得比较大的输出功率，省去了输出端的耦合电容。使放大器低频特性得到扩展。OCL功率放大电路也是定压式输出电路，由于电路性能比较好，所以广泛的应用在高保真扩音设备中。性能优良的集成功率放大器给电子电路的功放级的调试带来了极大的方便。本次课程设计主要采用分立元件电路法进行设计。分别设计直流稳压电源，前置放大电路以及功率放大电路。其中前置放大电路采用差分式放大电路。 关键词：OCL功率放大器；功率放大电路；无输出电容；能量转换电路
课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总 时间安排： 二十周一周，其中3天硬件设计，4天软、硬件调试及答辩。 指导老师签名 年月日 系主任（或责任老师）签名： 年月日
目录 摘要...................................................................................................................................... I 1 高频功率放大器简介. (1) 1.1 宽带功放 (1) 1.2 丙类功率放大器. (4) 2 单元电路的设计 (6) 2.1 丙类功率放大器的设计 (6) 2.2 甲类功率放大器的设计 (8) 2.3 电路仿真 (9) 3 电路的安装与调试 (10) 4 课程设计心得体会 (12) 参考文献 (14) 附录1 (15)
摘要 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大。以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。高频功率放大器在很多领域和方面都有应用，并且涉及到很多方面的知识点，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。 关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态
基于Multisim的 实用低频功率放大器仿真设计 学员: 指导教员： 单位：
目录 第一部分摘要、引言 一………………………………… 二、…………………………………低频功放的概念 三、…………………………………设计框架的形式 四…………………………………系统总增益 第二部分各部分电路的选择与设计 一、…………………………………输入级的设计 二、………………………………前置放大级的设计 1，电路的设计 2，电路参数的计算 三、………………………………音频控制级的设计 1，反馈式高低音电路的设计电路工作原理 2，设计方法 四、…………………………末级功率放大级的设计 1，基本要求 2，电路形式的要求 3，末级功放参数计算 五、…………………………供电电路与接地 六、…………………………总体电路 第三部分问题与分析 结束语 参考文献
正文 1.1 摘要 1.2 低频功率的理念 低频功率放大器是一种能量转换电路，在输入信号的作用下，电路把直流电源的能量，通过前置放大级，功率放大级，转换成随输入信号变化的输出功率送给负载。 功率放大器不仅仅是消费产品中不可缺少的部分，例如音响，还广泛应用于控制系统和测量系统中，用途相当的广泛。在科学技术日新月异的今天，低频功率放大器已经是一个技术相当成熟的领域。很多年以来，人们付出了不懈的努力，使它无论是在线路技术方面还是在元器件方面乃至思想认识上都取得了长足的进步。 由于低频功率放大器运行中的信号幅度，如电压、电流都很大，其突出的问题是要解决非线性失真和各种瞬态失真。因为，功率放大器的主要任务是在不失真的前提下放大信号的功率。 一般在功放电路结构上可采用不同的形式，以满足人们对音响设备的不同要求。 1.2 设计框架的形式 常见的音频功率放大器电路可以分为甲类，乙类和甲乙类三种。另外为了完全消除甲乙类和乙类功率放大器产生的交越失真，又出现了超甲类放大器和直流放大器等等。可供选择的方案有很多。根据设计题目要求，功率放大可由分立元件组成，也可以由集成电路完成。当然如果电路选择的好，参数恰当，元件性能优越，制作调试得好，则由
题目分析： 一、要求设计一高指标的低频功率放大器。 1 高增益-------“ 5mV输入，5W功率输出（8Ω电阻负载）” 试计算，需要多大的电压放大倍数？通常所说的功率放大器放大倍数约为20至50倍间，显然达不到要求。如何办？直接培大功率放大器的放大倍数？还是在功率放大器前加一前级电压放大器？ 2 低噪声------“输出噪声电压有效值V0N≤5mV”。 噪声主要来自哪一级？如何降低噪声？ 答前级或说最前一级，还有电源；前级采用低噪声运放（每级10-20倍放大就好了），提高电源稳定性。 3 低失真------“失真度小于1%” 失真来自哪一级？如何降低失真？ 4 高效率-------“尽可能提高功率放大器的整机效率” 效率主要是哪一级决定的？如何提高效率？ 5 宽频带-------“通频带扩展为10Hz～50kHz” 谁限制了低频？谁又限制了高频？ 关键问题是：上述几个指标间，大多是互相制约的，如： （1）高增益与低噪声。放大倍数大，噪声必然增大。 （2）高增益与宽频带。放大倍数大，带宽可能减少。 （3）高增益与低失真。放大倍数大，失真往往会增大。 （4）高效率与低失真。效率高，往往失真大。 所以，设计要整体考虑，要能照顾到各指标，这就是这电路设计的困难。 二、要求设计电源供电功率、输出功率、效率测量与显 示电路 要得到电源供电功率，需要测量哪些参数？如何测量？ 要得到输出功率，要测量哪些参数？如何测？ 得到了电源功率和输出功率，效率就是小学数学的问题了。
关键的问题是： 咱想测量的参数，有些幅度很大，有些幅度很小，有些是直流量，有些是交流量，但AD转换只接受0到2.5V的直流电压,所以,每个参数都要经过对应的变换电路,把之变换成0到2.5V的直流电压。 AD转换很容易，相信你我都行，但上述的变换电路，我们行吗？
模拟电子电路实验课程设计 ——音频功率放大器的设计与实现 一、设计任务 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8 。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标： （1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真； （2）电路输出功率大于8W； （3）输入阻抗：≥10kΩ； （4）放大倍数：≥40dB； （5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围； （6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力； （7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 发挥部分： （1）增加电路输出短路保护功能； （2）尽量提高放大器效率； （3）尽量降低放大器电源电压； （4）采用交流220V，50Hz电源供电。 二、设计要求 正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下： （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出； （5）PCB文件生成与打印输出； （6）PCB版图制作与焊接； （7）电路调试及参数测量。 根据以上设计要求编写设计报告，写出设计的全过程，附上有关资料和图纸。设计报告格式请参见附录一。 三、实验原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于
对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1．前置放大级 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。如果采用集成运算放大器构成前置放大器，一定要选择低噪声、低漂移的集成运算放大器。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。 常用的前置放大器按结构划分有五种类型： （1）单管前置放大器 （2）双管阻容耦合前置放大器