文档介绍：耳机功率放大课程设计
耳机功率放大电路
1 设计任务描述
:耳机功率放大电路
设计要求
设计目的
(1)掌握低频功放的构成、原理与设计方法; (2)熟悉模拟元件的选择、使用方法。
基本要求
(1)最大输出功率>50mW,能驱动32-200Ω的耳机
(2)在20-20000Hz频率范围内音质优秀,信号失真度THD<1%; (3)电压放大信号3-5。
发挥部分
(1)输出功率可调节; (2)220V交流电源供电。
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耳机功率放大电路
2 设计思路
根据此次课程设计的要求,通过自上而下的设计思路,我设计的功放基本电路由两个部分组成,分别是直流稳压电源、功率放大器放大倍数可调。由不同型号的功率放大器、稳压器、电容、电阻、以及滑动变阻器组成。
根据基本要求内容,(1)首先为了最大输出功率>50mW能驱动32-200Ω的耳机,所以直流电压选择12V:(2)因为放大倍数在三到五倍所以采用运算放大器来达到要求。
另外,发挥部分设计的两个内容。
(1)为了将220V交流电压转换成12V直流电压,设计了整流电路。首先采用变压器,把220V的电压降低,再次通过整流电路把交流电压变成直流电压,滤波电路把电压稳定,最后通过整流把电压稳定在12V;(2)为了使输出功率可调,所以在运算放大器使其放大倍数可调,所以使用了一个滑动变阻气使其放大倍数可调。
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耳机功率放大电路
3 设计方框图
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耳机功率放大电路
4 各部分电路设计及参数计算
图中V1为电源变压器,它的作用是将交流电压变成整流电路要求的的交流电压,四只整流二极管接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。电容C1周而复始的进行充放电,达到滤波的作用。电路中C3,C4用来实现频率补偿,防止稳压器产生自激振荡和抑制电路引入的高频干扰,
C5是电解电容,以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。
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耳机功率放大电路
设计方法:
输入信号电压加到运放的同向输入端,输出电压通过R4,R15,R3的分压作用,作用于反相输入端“-”。由于要求放大倍数可调,所以在此加一个滑动变阻器,来满足题目的要求;同时通过滑动变阻器可调,从而改变了输出端的功率,功率的大小直接影响了耳机放出的音量的大小,这样就满足了发挥部分的要求。
最大输出功率为:
Pom
2??8Rl?12V Pom?
运算放大器的放大增益为:
R4?R33?Af?1??5 R2
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耳机功率放大电路
5 工作过程分析
电路中采用的是理想变压器,桥式整流二极管,LM7812KC稳压器。变压器的作用是将交流电压变成整流电路要求的交流电压,通过LM7812KC稳压,到达实验所需的电压。 T为了使输出电压能到达要求,通过RlC?(3~5)来确定滤波电容的大小,2
电路中靠近引脚处接入电容C3,C4用来实现频率补偿,防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰,C5
是电解电容,以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。
为了检验是否达到所需要的直流电压,利用Multism仿真软件进行测试,经反复测试调节,最终选取C3,C4,C5的电容值为330nF,100nF,10000nF。经示波器和万用表测量输入信号输出信号波形和输出电压如图所示:
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耳机功率放大电路
电路中选用的是LM324系列集成块,LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,也可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
由于题目要求输出功率可调,所以在反馈环中除了一个阻值不变的固定电阻以外,有加了一个阻值可调的滑动变阻器,一满足输出功率可调。
根据题目要求,经过多次反复仿真,最终选择R2,R3阻值为1K,2K。滑动变阻器的最大阻值为2K,用示波器可测得图形如下
由于放大倍数的衰减,所以在输出与功率输入处加一个负反馈,以满足放大倍数的需要。
为了检验其功率放大是否能达到要求,利用Multism软件多次