简易音频功率放大器.docx
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简易音频功率放大器
闽南师范大学
《模拟电子技术》课程设计
设计题目：
简易音频功率放大器
姓名：
庄伟彬
学号：
1205000425
系别：
物理与信息工程学院
专业电气工程及其自动化
年级：
12级
指导教师：
周锦荣老师
2014年5月1日
一系统设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
1.设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
2.设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2
二电路设计原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3
1．系统原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3
2．方案比较┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3
3．芯片介绍┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8
三PCB布板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10
四实物安装与调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11
1．实物图 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11
2．测试的波形┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 12
3．实验结果分析及与理论对比┄┄┄┄┄ 15
五附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15
1.设计总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15
2.原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15
3.参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16
摘要:
本方案采用LM358，LM386集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，滑动变阻器实现音量可调，构成简易音频功率放大器,音频功率放大器主要用于推动扬声器发声。
关键词：
LM358；LM386;音频放大
一系统设计
1设计任务
利用集成运算放大器LM358，LM386设计一个简易音频功率放大器。
2设计要求
设计一个简易的音频功率放大器，要求如下：
（1）系统主要由前置放大电路和后级功率放大器电路构成，电路具有音量可调；
（2）前置放大电路主要有集成芯片LM358构成；后级功率放大器电路主要由集成芯片LM386音频功率放大芯片构成；
（3）要求输入音频信号在10mV/1kHz时，输出功率
（负载：
8Ω），输出音频信号无明显失真，输出功率大小可调；
（4）系统测试可以由函数信号发生器产生音频信号，系统所需电源可由实验室现有学生电源提供；
（5）完成相应的电路原理图设计、硬件电路设计和调试及相关结果测试；
（6）完成课程设计报告撰写。
二电路设计原理
1系统原理
系统采用+9V单电源供电，主体部分由LM358前置放大器，LM386构成功率放大器。
滑动变阻器实现音量可调。
2方案比较
2.1第一种设计方案：
2.1.1
前置放大电路
2.1.2参数选择及计算
前级采用同前级通过C1充电抬高LM3583号脚电压，向比例运算放大电路，
g=（1+R8/R7）=2,
前级LM358B构成跟随器，增强后级电路带载能力。
经过前级运放的放大，
由Av=
=
=2，
可以得到Uo1=Ui2=20mv。
于是我们得到了下一级功率放大电路的输入电压，
即为Ui2=20mv满足Ui2≤400mv
2.1.3后级功率放大器
2.1.4参数选择及计算
由Av=
=50;
所以U0=1（v）;
进而得出P0=
=1/8满足P0=0.125W<=1W
2.2第二种设计方案：
2.2.1前置放大电路
2.2.2参数选择及计算
前级通过一个2K电阻限流，从而保护电路，在利用偏置电路来抬高LM358三脚的电压，U3=U*R3/（R2+R3）=3.71V
因为在此电路中，我们采用单电源供电，若不抬高3脚电压，用示波器检测LM358输出波形时负半轴的电压将检测不到，得到波形产生失真。
C4，C5构成耦合电路，C5采用104滤高频分量，C4稳压，采用10uF电解电容，均为经验值。
前级采用同向比例运算放大电路，
g=（1+R8/R7）=1.1,
前级放大两倍。
前级放大倍数不易过高，后级LM386输入电压为0.4v电压过高，后级电路将无法驱动，前级LM358B构成跟随器，增强后级电路带载能力。
经过前级运放的放大，由Av=
=
=1.1，可以得到Uo1=Ui2=11mv。
于是我们得到了下一级功率放大电路的输入电压，即为Ui2=11mv满足Ui2≤400mv
2.2.3后级功率放大器
2.2.4参数选择及计算
根据lm386的datasheet给出的电路图（图三），在1，8脚之间加入可变电阻和电容使增益从20到200可调，如图四所示。
根据典型电路，我们选择功率运放电路的增益为50，即把LM386的1号脚和8号脚通过1电阻和电容串联起来。
图三文档中给出的典型电路接法
图四增益可调的lm386功放电路
由Av=
=200;
所以U0=2.2（v）;
进而得出P0=
=0.625满足P0=0.625W<=1W
2.4最终终方案选案通过对两种方案的比较可以看出，第二种方案是比较好的方案，按照第二种方案不仅可以达到课程设计所要达到的要求，结果比较准确，受外界干扰较小
。
第一种方案通过电容充电抬高LM3583脚电压，3脚波形一直被抬升，所测波形不稳定，且第一种方案没有C4，C5构成的耦合电路稳定电压，滤除高频，使得放大后的音频噪声过大。
所以这种方案在最终确定的时候是被舍弃了。
3芯片介绍
3.1LM358芯片简介
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合L。
LM358芯片的引脚排列如下图所示：
相关参数及描述
LM358
内部频率补偿
直流电压增益高（约100dB）
单位增益频带宽（约1MHz）
电源电压范围宽：
单电源（3—30V）
输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V）
3.2LM386芯片简介
专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路。
它的内建增益为20，透过pin1和pin8脚位间电容的搭配，增益最高可达200。
LM386可使用电池为供应电源，输入电压范围可由4V~12V，无作动时仅消耗4mA电流，且失真低.LM386芯片的引脚排列如下图所示：
相关参数及描述
静态功耗低，约为4mA,
可用于电池供电。
工作电压范围宽，
4-12Vor5-18V
外围元件少。
电压增益可调，
20-200。
低失真度。
输入电压±0.4V
四PCB布板
五实物安装与调试
1实物
图
2测试的波形
2.1测试的正弦波波形
V0=10mVf0=100Hz
波形测试值
频率（Hz）
峰-峰值（V）
正弦波
f=100Hz
输入：
Vi=0.02
输出：
V0=0.18
放大倍数Vo/Vi=9
2.2V0=10mVf0=1KHz
波形测试值
频率（Hz）
峰-峰值（V）
正弦波
f=1KHz
Vi=0.02
V0=0.28
放大倍数=V0/Vi=14
2.3V0=10mVf0=10KHz
波形测试值
频率（Hz）
峰-峰值（V）
正弦波
f=10kHz
Vi=0.02
V0=0.24
放大倍数：
V0/Vi=12
3实验结果分析及与理论对比
理论值与实际值有所偏差，理论上整个电路应该放大200倍，第一级放大1.1倍，g=（1+R5/R4）=1.1,第二级放大200倍。
但是由于电路中各级电阻均要产生压降。
故理想放大倍数与实际放大倍数有偏差。
实际电路符合设计要求，音量可调，输出功率≤1W
五附录
5.1设计总结
在这次课程设计中，经过反反复复的设计电路图，在课本上找原理，运用仿真软件画图，仿真，验证电路是否正确，焊接实物电路，拆了重做，再验证再调试。
我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。
动手能力得到很大的提高。
在制作电路的过程中更是学到了许多实践经验，如电路板的布线、元器件的识别和整机的调试等各方面的经验。
从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的模电知识。
在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力。
通过这种综合训练，我可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。
5.2参考文献
[1]模拟电子技术基础[第四版]，童诗白华成英，北京：
高等教育出版社
[2]数字电子技术基础[第五版]，阎石，北京：
高等教育出版社
设备名称
型号
个数
电阻
5k1
1
电阻
10k
3
电阻
10
1
电阻
2k1
1
电阻
7k
1
集成电容
250uF
1
电容
104
2
电容
10uF
4
电容
473
1
集成芯片
LM358
1
集成芯片
LM386
1
电位器
10k
1
喇叭
8欧
1
5.3原件清单
升级会员 