實(shí)用低頻功率放大器的設(shè)計(jì)摘要本課題介紹制作具有小信號(hào)放大能力的低頻功率放大器，主要介紹其基本原理、內(nèi)容、技術(shù)線路等。本系統(tǒng)是基于ICNE5532，ICLM1875設(shè)計(jì)而成的一種低頻小信號(hào)功率放大器，由直流穩(wěn)壓電源，電壓放大級(jí)電路，功率放大級(jí)電路，帶阻濾波電路及數(shù)據(jù)采集顯示模塊五部分組成。其主要功能是將10HZ50KHZ的低頻小信號(hào)放大，當(dāng)輸出功率大于5W時(shí)波形無(wú)明顯失真，并將系統(tǒng)的輸出功率，直流電源的供給功率和整機(jī)效率實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)具有低功耗，性價(jià)比高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞功率放大集成塊NE5532集成塊LM1875集成塊AD736單片機(jī)AT89S52ABSTRACTTHISTASKINTRODUCEHOWTOMAKEONEOFBASSFREQUENCYPOWERAMPLIFIER,WHICHCANBLOWUPPUNYSIGNAL,ANDTHEAMPLIFIERSBASICPRINCIPLE,CONTENTANDTHETECHNOLOGYTHISBASSFREQUENCYPOWERAMPLIFIERISBASEDUPONTHEINTEGRATEDBLOCKNE5532ANDTHEINTEGRATEDBLOCKLM1875ITCONTAINSFIVESEGMENTSSUCHASTHEVOLTAGESTABILIZEDSOURCE,THEVOLTAGE_BLOWUPCIRCUIT,THEPOWERBLOWUPCIRCUIT,THEBEFCIRCUIT,THEDATA_COLLECTIONANDDATADISPOSALCIRCUITANDSOONTHISBASSFREQUENCYPOWERAMPLIFIERSMOSTLYFUNCTIONISBLOWUPTHEBASSFREQUENCYPUNYSIGNAL,WHICHHASFROM50HZTO50KHZCHANNELTHEWAVEHASNOEVIDENTDISTORTION,WHENTHEOUTPUTPOWERHASOVERED5WTHISDESIGNREQUIREDISPLAYTHESYSTEMSOUTPUTPOWER,THEDCSPURVEYPOWERANDTHEWHOLEENGINERYSEFFICIENCYMOMENTARILYTHISDESIGNHASALARGENUMBEROFADVANTAGES,SUCHASLOWNESSPOWER,THEGOODCAPABILITYANDTHERIGHTPRICE,THEUPSTANDINGSTABILITY,THEFARRANGINGAPPLICATIONANDSOONKEYWORDSPOWERBLOWUPICNE5532ICLM1875ICAD736MCUAT89S52目錄摘要IABSTRACTII目錄III前言11、設(shè)計(jì)分析及技術(shù)指針211設(shè)計(jì)分析212設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)22系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案321方案一322方案二43方案設(shè)計(jì)631低頻小信號(hào)功率放大器電路的框圖632低頻小信號(hào)功率放大器電路原理圖633電路內(nèi)部各框圖的工作原理733115V5V穩(wěn)壓電源電路各框圖的工作原理7332波形變換電路模塊的工作原理8333前置運(yùn)放電路模塊的工作原理9334功放電路模塊的工作原理9335濾波電路模塊的工作原理10336數(shù)據(jù)采集電路模塊的工作原理10337保護(hù)電路模塊的工作原理114各單元電路的設(shè)計(jì)1341前置運(yùn)放電路的設(shè)計(jì)13411方案一采用運(yùn)算放大器構(gòu)成的前置放大電路14412方案二采用專用前置放大器IC構(gòu)成的前置放大電路1642功率放大器電路設(shè)計(jì)17421采用分立元件構(gòu)成的低頻功率放大器電路18422采用集成功放構(gòu)成的低頻功率放大器電路2243波形變換電路的設(shè)計(jì)2644濾波電路的設(shè)計(jì)2845數(shù)據(jù)采集中AC真有效值采集處理電路的設(shè)計(jì)3146穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)34461220交流電源的變壓電路的設(shè)計(jì)34462整流電路的設(shè)計(jì)35463濾波電路的設(shè)計(jì)3647顯示電路的設(shè)計(jì)375軟件設(shè)計(jì)406測(cè)試結(jié)果分析41結(jié)論42致謝43參考文獻(xiàn)44附件45前言低頻功率放大器不僅僅是消費(fèi)產(chǎn)品（音響）中不可缺少的設(shè)備，還廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)中。低頻功率放大器是一個(gè)技術(shù)已經(jīng)非常成熟的領(lǐng)域，幾十年來(lái)，人們?yōu)橹冻隽瞬恍傅呐?，無(wú)論是從線路技術(shù)還是元器件方面，乃至思想認(rèn)識(shí)上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。盡管目前市場(chǎng)上功放的價(jià)格已經(jīng)很低，但少則幾百，多則幾千元的價(jià)格還是讓人有些不舍，本文給出一種簡(jiǎn)單實(shí)用，制作成本低廉的低頻功率放大器的設(shè)計(jì)方案，并給出測(cè)試結(jié)果，給音響發(fā)燒友提供一種實(shí)用方案。功率放大可以由分離組件組成，也可以由集成電路完成由分離元器件組成的功放，如果電路選擇的好，參數(shù)設(shè)置恰當(dāng)，組件性能優(yōu)越，制作調(diào)試的好，則性能會(huì)高于較好的集成運(yùn)放，但是從性價(jià)比方面，本文選擇集成運(yùn)放來(lái)制作。因此本論文的設(shè)計(jì)，注重的是與實(shí)際相結(jié)合，有一定的實(shí)用性，是現(xiàn)代低頻小信號(hào)放大器設(shè)計(jì)的一大發(fā)展趨勢(shì)。1、設(shè)計(jì)分析及技術(shù)指針11設(shè)計(jì)分析本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)并制作一個(gè)低頻小信號(hào)功率放大器。隨著集成電路的發(fā)展，移動(dòng)電話，數(shù)字媒體技術(shù)，平面電視，便挾式數(shù)字化產(chǎn)品對(duì)低頻功放提出體積小，效率高等要求。數(shù)字化D類功率放大器（工作在極快開(kāi)關(guān)狀態(tài)，產(chǎn)生很大的DI/DT和DU/DT，這些都是產(chǎn)生電磁干擾）成為了市場(chǎng)主流，但是，對(duì)于音頻功率放大器電路的設(shè)計(jì)制作還是基于NE5532（IC）的甲乙類低功耗，高效率低頻功率放大器為主流，同時(shí)采用甲乙類功率放大器電路設(shè)計(jì)也符合設(shè)計(jì)要求。12設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)（1）當(dāng)輸入正弦信號(hào)電壓有效值為5MV時(shí)（本系統(tǒng)的正弦信號(hào)電壓有效值范圍5MV700MV），在8電阻負(fù)載（一端接地）上，輸出功率5W，輸出波形無(wú)明顯失真；（2）通頻帶為10HZ50KHZ；（3）輸出噪聲電壓有效值V0N5MV；（4）盡可能提高功率放大器的整機(jī)效率；（5）具有測(cè)量并顯示低頻功率放大器輸出功率正弦信號(hào)輸入時(shí)、直流電源的供給功率和整機(jī)效率的功能，測(cè)量精度優(yōu)于5；（6）設(shè)計(jì)一個(gè)帶阻濾波器，阻帶頻率范圍為4060HZ。在50HZ頻率點(diǎn)輸出功率衰減6DB。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案21方案一D類功率放大器盡管通過(guò)改進(jìn)的線性功率放大器的效率可以達(dá)到702，但是要想使不失真的效率超過(guò)75幾乎是不可能的，更不用談80以上的效率。其根本原因是，輸出級(jí)的晶體管需要吸收電源電壓與輸出電壓之間的電壓差值，因此，輸出功率以外的剩余輸入功率將全部消耗在輸出級(jí)的晶體管中。如果想達(dá)到80以上的效率，對(duì)于音頻功率放大器而言，必須要改變放大器的線性工作狀態(tài)，而采用開(kāi)關(guān)模式，使輸出級(jí)的晶體管僅僅工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即不是徹底導(dǎo)通就是徹底關(guān)斷，不再工作在放大區(qū)。D類音頻功率放大器工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，需要將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為脈沖信號(hào)，并用這個(gè)信號(hào)控制輸出級(jí)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。所獲得的脈沖信號(hào)還需要還原成模擬信號(hào)，可以通過(guò)低通濾波器實(shí)現(xiàn)，從調(diào)制角度，可以認(rèn)為將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)為調(diào)制。同樣將脈沖信號(hào)還原成模擬信號(hào)則可認(rèn)為是解調(diào)。這樣，D類功率放大器就可以用調(diào)制、脈沖放大、解調(diào)3個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)描述，其框圖如圖21所示。圖21D類音頻功率放大器如圖21所示，圖中的調(diào)制環(huán)節(jié)由三角波發(fā)生電路和脈沖寬度調(diào)制（PWM調(diào)制）電路構(gòu)成。22方案二提高功率放大器效率的基本方法影響功率放大器的主要因素功率放大器輸出級(jí)的最小工作電壓（類似于現(xiàn)行穩(wěn)壓電路的輸出調(diào)整管的最小輸入/輸出電壓差）和B類功率放大器所固有的效率。如果需要保持功率放大器工作在線性狀態(tài)，提高功率放大器效率的主要方法是降低功率放大器輸出級(jí)的最小工作電壓。隨著MOS技術(shù)進(jìn)入線性集成電路領(lǐng)域，以及全新的輸出級(jí)的電路結(jié)構(gòu)，使線性放大器輸出電壓幅度可以接近電源電壓幅度，即滿幅度輸出放大器RAILTORAIL。對(duì)于集成功率放大器而言，如果輸出電壓幅度可以達(dá)到電源電壓幅度，則滿功率的效率就可以接近純B類放大器的效率，如TPA0152的滿功率效率可以達(dá)到702，相對(duì)50更接近785?；旧线_(dá)到了線性放大器的最優(yōu)境界。綜合對(duì)比分析方案一和方案二如果直接采用集成D類音頻功率放大器就可以非常方便地實(shí)現(xiàn)實(shí)體的目標(biāo)。5V供電時(shí)8歐姆的滿功率輸出可以達(dá)到1W。但是目前，D類音頻功率放大器還不能夠徹底取代線性音頻功率放大器，其主要原因是由于輸出級(jí)工作在極快的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，產(chǎn)生很大的DI/DT和DU/DT，這些都是產(chǎn)生電磁干擾的主要原因之一；產(chǎn)生前列電磁干擾的另一個(gè)原因是D類飲品功率放大器的功率級(jí)引線的寄生電感和輸出電感的電磁效應(yīng)，功率級(jí)引線的“天線”效應(yīng)將產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的空間電磁場(chǎng)干擾。所以本設(shè)計(jì)任然采用線性音頻功率放大器電路，原理框圖如圖22所示。如圖22所示，方案二同樣經(jīng)過(guò)前置和功率放大后接負(fù)載，不同的是采用真有效值測(cè)量芯片AD736效轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò)采樣經(jīng)過(guò)單片機(jī)圖22方案圖驅(qū)動(dòng)液晶顯示器顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的顯示。相比兩個(gè)方案，方案一雖然電路簡(jiǎn)單，但測(cè)量值沒(méi)有方案二精準(zhǔn)，誤差略大，經(jīng)過(guò)分析比較，最后選取方案二。3方案設(shè)計(jì)31低頻小信號(hào)功率放大器電路的框圖框圖由波形變換、前置放大、功率放大、濾波電路、穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)采集處理、顯示及保護(hù)電路等單元組成。如圖31所示。圖31低頻小信號(hào)功率放大器電路的框圖32低頻小信號(hào)功率放大器電路原理圖見(jiàn)附圖1、附圖2原件清單見(jiàn)附表133電路內(nèi)部各框圖的工作原理33115V5V穩(wěn)壓電源電路各框圖的工作原理（1）220V交流電源變壓該電路的設(shè)計(jì)是采用帶有抽頭的變壓器，一般的電子設(shè)備所需的直流電壓較之交流電網(wǎng)提供的220V電壓相差較大，為了得到輸出電壓的合適范圍，就需要將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換到合適的數(shù)值。所以，電壓變換部分的主要任務(wù)是將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷海瑫r(shí)還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用。因此，就要通過(guò)變壓器將220V的交流電源經(jīng)過(guò)變壓器降到大約十幾伏左右的交流電源。（2）整流電路該電路的設(shè)計(jì)采用的是橋式整流電路，該電路的作用是將變換后的交流電壓轉(zhuǎn)換為單方向的脈動(dòng)電壓。由于這種電壓存在著很大的脈動(dòng)成份（稱為紋波），因此一般還不能直接用來(lái)給負(fù)載供電，否則，紋波的變化會(huì)嚴(yán)重影響負(fù)載電路的性能指標(biāo)。所以變壓后的交流電源經(jīng)過(guò)橋式整流電路整流后得到的是含有脈動(dòng)的直流電源。（3）濾波電路該電路的設(shè)計(jì)采用RC濾波電路，該電路的作用是對(duì)整流部分輸出的脈動(dòng)直流電壓進(jìn)行濾波，使之成為含交變成份很小的直流電壓源。也就是說(shuō)，濾波部分實(shí)際上是一個(gè)性能較好的低通濾波器，且其截止頻率一定低于整流輸出電壓的基波頻率。使得輸出的直流電源具有一定的穩(wěn)定性，該電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，脈動(dòng)系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。（4）穩(wěn)壓電路該部分電路的設(shè)計(jì)采用的是串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路,盡管經(jīng)過(guò)整流濾波后電壓接近于直流電壓，但是其電壓值的穩(wěn)定性很差，它受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素的影響很大，因此，還必須有穩(wěn)壓電路，以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。該電路的組成部分有采樣電阻、放大電路、基準(zhǔn)電壓、調(diào)整管和保護(hù)電路。采樣電路由分壓電阻和一個(gè)滑動(dòng)變阻器組成，主要功能是把輸出的變化量的一部分送入到放大電路的輸入端。而放大電路將來(lái)自取樣電阻的電壓的變化量經(jīng)過(guò)放大送入調(diào)整電路，通過(guò)調(diào)整電路自身的調(diào)整，使得輸出的電壓保持不變。從而也就使得該電路具有一定的自我調(diào)節(jié)能力,能夠隨著輸入電壓的波動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓VO,保持VO的穩(wěn)定。最后的保護(hù)電是接在調(diào)整電路和輸出電壓之間的主要是保護(hù)調(diào)整管的。332波形變換電路模塊的工作原理圖32脈沖波形參數(shù)定義描述脈沖波形的上升時(shí)間TR，下降時(shí)間TF,頂部?jī)A斜和波形過(guò)沖量等參數(shù)的定義如圖32所示，脈沖上升時(shí)間TR和下降時(shí)間TF是以脈沖幅度的1090的時(shí)間為測(cè)量點(diǎn)的。由頻譜特性可知，脈沖前后沿越陡峭，TR和TF越小，則其頻譜所占的帶寬越寬。如果要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不失真的傳輸這個(gè)脈沖，它就必須有足夠的帶寬。理論分析和實(shí)踐證明，脈沖的TR或TF與帶寬BW的關(guān)系可以近似地表示為TRBW035045式中，如果脈沖的過(guò)沖量較?。?），則TRBW035；當(dāng)過(guò)沖量較大（5），TRBW045?？啥x為脈沖過(guò)沖幅值VS與脈沖幅值VM之差和VM的比的百分?jǐn)?shù),VSVM/VM。所以，和BW有關(guān)，BW越大越小。為了盡可能的降低TR，TF以及過(guò)沖量，必須選用頻帶足夠?qū)挼姆糯笃鱽?lái)進(jìn)行波形變換。333前置運(yùn)放電路模塊的工作原理圖33前置運(yùn)放如圖33所示，端子2的電壓UB跟隨端子3的電壓UA（UBUA）；由電壓和電阻的比例關(guān)系可得所以，輸出電91KUCB壓UC為UB的10倍。所以放大倍數(shù),但是運(yùn)算放大AFARA器的輸出電壓最大可達(dá)到電源電壓的70左右。334功放電路模塊的工作原理在實(shí)用電路中,往往要求放大電路的末級(jí)輸出一定的功率以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。從能量控制和轉(zhuǎn)換的角度來(lái)看功率放大電路與其它的放大電路在本質(zhì)上沒(méi)有根本的區(qū)別，只是功放既不是單純追求輸出高電壓，也不是單純輸出大電流，二是追求的電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。功率放大電路的主要任務(wù)在允許的失真限度內(nèi)，盡可能高效地向負(fù)載提供足夠大的功率。因此，功率放大電路的電路形式，工作狀態(tài)，分析方法等都與小信號(hào)放大電路有所不同。對(duì)于放大電路的基本要求是1輸出功率要大。輸出功率，要獲得大的輸出OIUP功率，不僅要求輸出的電壓高，而且要求輸出的電流大，因此，晶體管工作在大信號(hào)極限運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)用時(shí)要考慮管子的極限參數(shù)，注意管子安全。2效率要高。放大信號(hào)的過(guò)程就是晶體管按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律，將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換負(fù)載交流能量的過(guò)程，其轉(zhuǎn)換效率為負(fù)載上獲得的信號(hào)功率和電源供給的功率之比值。335濾波電路模塊的工作原理由回轉(zhuǎn)器構(gòu)成的BEF一種利用由回轉(zhuǎn)器和電容器所產(chǎn)生的串聯(lián)諧振電路。回轉(zhuǎn)器條件；電感；100WCR0CRLSE。0LQSE336數(shù)據(jù)采集電路模塊的工作原理包含MCU，AC真有效值采集，AD轉(zhuǎn)換。AC真有效值測(cè)量在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中，會(huì)遇到大量的非正弦波?？梢圆捎谜嬗行е缔D(zhuǎn)換技術(shù)，即不是通過(guò)平均折算而是直接將交流信號(hào)的有效值按比例轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。交流電壓的真有效值采集是通過(guò)電路對(duì)輸入交流電壓進(jìn)行“平方求平均值開(kāi)平方”的運(yùn)算而得到的。AD轉(zhuǎn)換逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器主要由逐次逼近式寄存器SAR、D/A轉(zhuǎn)換器、比較器、基準(zhǔn)電源、時(shí)序與邏輯控制電路等部分組成。設(shè)定在SAR中的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成躍增回饋電壓UF,SAR順次逐位加碼控制UF的變化，UF與等待轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)UI進(jìn)行比較，大則棄，小則留，逐漸累積，逐次逼近，最終留在SAR寄存器中的數(shù)碼作為數(shù)字量輸出。THEVOLTAGEINPUTTOTHEADCISEXPRESSEDBYTHEEQUATIONMINAXZFSINDVVININPUTVOLTAGEINTOTHEADCVFSFULLSCALEVOLTAGEVZZEROVOLTAGEDXDATAPOINTBEINGMEASUREDDMAXMAXIMUMDATALIMITDMINMINIMUMDATALIMIT1這種A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)上疊加的噪聲電壓十分敏感，在實(shí)際應(yīng)用中，通常需要對(duì)輸入的模擬信號(hào)線進(jìn)行濾波，然后才能輸入A/D轉(zhuǎn)換器中處理。2這種轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，只能根據(jù)本次比較的結(jié)果，對(duì)該位數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，而對(duì)以前的各位數(shù)據(jù)不能變更。所以，A/D轉(zhuǎn)換器必須要配合采樣/保持器使用。337保護(hù)電路模塊的工作原理圖34保護(hù)電路如圖34所示，開(kāi)機(jī)時(shí)，電源接通，功率放大器加上電，但因繼電器J1未吸合，功率放大器無(wú)輸出。這可以防止功率放大器在上電瞬間因電壓建立不平衡而引起的開(kāi)機(jī)沖擊損壞負(fù)載和功放。C14通過(guò)電阻R15充電，電容充電結(jié)束Q3截止，Q4導(dǎo)通，繼電器吸合，功率放大器有輸出。若輸出超載，即輸出電壓平均值超過(guò)保護(hù)設(shè)定值時(shí)，則D7導(dǎo)通Q2,Q3導(dǎo)通，Q4截止，繼電器J1釋放，同時(shí)C14通過(guò)Q2、R24放電。當(dāng)輸出降低后，Q2截止，但C14通過(guò)R15和Q3發(fā)射結(jié)充電，Q3繼續(xù)導(dǎo)通；當(dāng)C14充電結(jié)束后，Q3截止，Q4導(dǎo)通，繼電器J1吸合，裝置重新輸出。C8是為了吸收個(gè)別尖峰脈沖起濾波作用，RW3用于設(shè)定保護(hù)電壓。本電路可以有效地保護(hù)負(fù)載不過(guò)載，對(duì)功率放大器也有一定的保護(hù)作用。J13A/15VQ29014Q39014Q49014R2347KR2410KR1512KR2527KRL8/30WR2627KRW350KC84700PFC1422UFC722UFD7IN4148D9IN4148D10IN4007D8IN414815VC47UFC1UFC01UFC001UFOUT交交交交PORTPORTTEXTTEXTTEXTTEXT4各單元電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明低頻小信號(hào)功率放大器系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖31，原理圖件附圖1。由低頻功率放大器（前置放大器和功率放大器）、波形變換電路、直流穩(wěn)壓供電電路、保護(hù)電路、數(shù)據(jù)采集處理電路和顯示電路等組成。低頻功率放大器用來(lái)提供5W以上的輸出功率；波形變換電路將正弦信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換成規(guī)定的方波信號(hào)電壓；用來(lái)測(cè)試放大器的時(shí)域的特性指標(biāo)；穩(wěn)壓電源為功放電路和波形變換電路提供穩(wěn)定的直流電源；數(shù)據(jù)采集處理電路和顯示電路為實(shí)時(shí)地顯示功率放大器的轉(zhuǎn)換效率。由于系統(tǒng)要求輸出額定功率不小于5W，考慮留出50的裕量，故設(shè)計(jì)輸出功率應(yīng)在8W以上，同時(shí)輸出負(fù)載8，則負(fù)載上正弦波輸出電壓幅值為UO113V11VUI的范圍是5MV700MV之間，所以系統(tǒng)的最大增益AMAX20LG11V/5MV668DB68DB系統(tǒng)的最小增益AMIN20LG11V/700MV239DB24DB整個(gè)放大電路的增益應(yīng)在239DB668DB范圍內(nèi)可調(diào)。為了保證放大器的性能，單級(jí)放大器的增益不宜過(guò)高，通常在20DB40DB（放大倍數(shù)10100倍）之間。故整個(gè)放大器增益通過(guò)三級(jí)放大實(shí)現(xiàn)。為方便增益可調(diào)，可使功放級(jí)（包括功率管和直接推動(dòng)功率管的運(yùn)放）增益固定，且必須小于AMIN，故增益取20DB。則前置級(jí)需要兩級(jí)，其總增益應(yīng)在4DB48DB之間可調(diào)。41前置運(yùn)放電路的設(shè)計(jì)目前有大量高性能的集成運(yùn)放和專用的低頻前置放大器集成電路，其開(kāi)環(huán)增益都在100DB左右，能提供足夠的增益。前置放大級(jí)主要完成小信號(hào)電壓放大的任務(wù)，其失真度和噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響是優(yōu)先考慮的指標(biāo)。411方案一采用運(yùn)算放大器構(gòu)成的前置放大電路設(shè)計(jì)前置放大級(jí)時(shí)可供選用的集成運(yùn)算放大器很多，如NATIONALSEMICONDUCTOR公司的LF347、LF353、LF357，PRECISIONMONOLITHICS公司的OP16、OP37,SIGNETICS公司的NE5532、NE5534等。主要考慮的技術(shù)指標(biāo)是帶寬、電壓增益、轉(zhuǎn)換速率、噪聲和電流消耗等。為了提高前置放大器電路的輸入阻抗和共模抑制性能，減少輸出噪聲，采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成前置放大器電路時(shí)，必須采用同相放大電路構(gòu)成。如圖41所示。圖41采用同相放大電路構(gòu)成前置放大器電路為了盡可能保證不失真的放大，圖41中采用兩級(jí)運(yùn)算放大器電路A1和A2，每級(jí)放大器的增益取決于R1、R2和R3、R4，即121RAV342由上述分析可知，低頻功率放大器的總增益為68DB，兩級(jí)前置放大器的增益安排在50DB左右比較合適，每級(jí)增益在25DB左右，以保證充分發(fā)揮每級(jí)的線性放大性能并滿足帶寬要求，從而保證不失真，即達(dá)到高保真放大質(zhì)量。圖41中C1、C2分別為隔直流電容，是為了滿足各級(jí)直流反饋。穩(wěn)定直流工作點(diǎn)而加的。但對(duì)于交流反饋，C1、C2必須呈現(xiàn)短路狀態(tài)，即要求C1、C2的容抗遠(yuǎn)小于R1、R3的阻值。C3、C4為耦合電容，為了保證低頻響應(yīng)，要求其容抗遠(yuǎn)小于放大器的輸入電阻。R5、R6為各級(jí)運(yùn)放輸入端的平衡電阻，通常R5R2,R6R4。前置放大采用集成運(yùn)放NE5532,同眾多的運(yùn)放相比，它具有高精度、低噪聲、高阻抗、頻帶寬等優(yōu)良性能，具體指標(biāo)參數(shù)為轉(zhuǎn)換速率9V/US，增益帶寬10MHZ，直流增益為50000倍，最高工作電壓為22V，這種運(yùn)放的高速轉(zhuǎn)換性能可大大改善電路的瞬態(tài)性能，較寬的帶寬能保證信號(hào)在低、中、高頻段均能不失真地輸出，是電路的整體指針大大提高。如圖42所示，一個(gè)采用兩級(jí)NE5532IC構(gòu)成的前置放大電路，A1A2C3CAPC1CAPC2CAPC4CAPR1RES2R2RES2R5RES2R3RES2R6RES2R4RES2RW1RW2PORTPORT各級(jí)均采用固定增益加輸出衰減組成，要求當(dāng)各級(jí)輸出不衰減，輸入U(xiǎn)IPP5MV時(shí)，輸出UOPP253V。AV20LG253V/5MV545DB對(duì)于第一級(jí)放大器，要求信號(hào)在最強(qiáng)時(shí)，輸出不失真，即在UIPP700MV時(shí)，輸出UO11V（低于電源電壓1V）。所以11/0715715POUA1當(dāng)輸入信號(hào)最小，即UIPP10MV而輸出不衰減時(shí)UO1PP15X10150MVPI1第二級(jí)放大要求輸出UO2PP253V,考慮到元件誤差的影響，取UO2PP3V，而輸入信號(hào)最小為150MV，則第二級(jí)放大倍數(shù)為3/01520POPA12取A222。因此，取R61K,R715K,R1722K,R181K。圖42采用兩級(jí)NE5532IC構(gòu)成的前置放大412方案二采用專用前置放大器IC構(gòu)成的前置放大電路目前有很多性能優(yōu)越的專用低頻前置放大器IC，如日本夏普公司的IR3R18、IR3R16，工作電壓分別是132V和8V單電源，閉環(huán)增益均為45DB，頻帶BW30HZ20KHZ，在輸出峰值UOM15V時(shí)失真系數(shù)1；NEC公司的UPC1228H，VCC10V,閉環(huán)增益為R715KR1MR1MR61KV8OUTB7INB6INB5OUTA1INA2INA3V4U1NE532V8OUTB7INB6INB5OUTA1INA2INA3V4U2NE53212JCON2C47UF123JCON3C10UFC47UFC10UFC47UFR1MR181KR1722K15V15V15V15VR33R1MC10UFR33C01UFC001UFC01UFC001UFC47UFC47UFC47UFC47UFC01UFC001UFC01UFC001UFC1UFC1UFPORTPORT40DB，BW30HZ20KHZ,UOM2V時(shí)，失真系數(shù)1；富士通公司的MB3105，VCC132V，閉環(huán)增益為42DB，BW30HZ20KHZ，UOM2V時(shí)，失真系數(shù)1；對(duì)于MB3106，VCC6V，閉環(huán)增益為42DB，BW30HZ20KHZ,UOM16V時(shí)，失真系數(shù)1。UPC1228H片內(nèi)具有雙前置放大器，采用8引腳單列直插封裝。圖43單級(jí)UPC1228H前置放大器電路在本設(shè)計(jì)中，前置放大器所需要提供的閉環(huán)增益為40DB以上，采用圖43所示單級(jí)UPC1228H前置放大器電路，其電壓增益為AVC139X1000/330415DB專用前置集成放大級(jí)的優(yōu)點(diǎn)是外圍元件少，安裝方便，無(wú)需調(diào)整，與專用集成低頻功放電路配合進(jìn)行設(shè)計(jì)，器件優(yōu)越性更突出。綜合上面方案一和方案二，從性價(jià)比方面比較選擇方案一，不一定要用專用的前置放大器UPC1228H,而且集成芯片NE5532同眾多的運(yùn)放相比，它具有高精度、低噪聲、高阻抗、頻帶寬等優(yōu)良性能轉(zhuǎn)換速率9V/US，增益帶寬10MHZ，直流增益為50000倍，最高工作電壓為22V），這種運(yùn)放的高速轉(zhuǎn)換性能可大大改善電路的瞬態(tài)性能，較寬的帶寬能保證信號(hào)在低、中、高頻段均能不失真地輸出。完成前置放大器電路是很理想的。42功率放大器電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明1、功率放大器的輸出功率功率放大電路的任務(wù)是推動(dòng)負(fù)載，因此，功率放大電路的重要指標(biāo)是輸出功率而不是電壓放大倍數(shù)2、功率放大級(jí)電路的非線性失真功率放大電路工作在大信號(hào)時(shí)，非線性失真不是必須考慮的問(wèn)題。因此，功率放大電路不能用小信號(hào)的等效電路進(jìn)行分析，而只能用圖解法進(jìn)行分析；3、功率放大電路的效率效率的定義為輸出信號(hào)功率與直流電源供給功率之比。功率放大電路的實(shí)質(zhì)就是能量轉(zhuǎn)換電路，因此它存在著轉(zhuǎn)換效率。甲類功率放大電路，在信號(hào)全范圍內(nèi)均導(dǎo)通，非線性失真小，但輸出功率和效率低，因此低頻功率放大電路中主要用乙類或甲乙類功率放大電路。設(shè)計(jì)要求放大器的帶寬BW10HZ50KHZ，為了滿足10HZ的低頻響應(yīng)，要求各級(jí)的輸入耦合電容和輸出耦合電容必須足夠大，特別是耦合到負(fù)載RL8的電容CL，根據(jù)1/WCLRL，可以得到CL1/WRL1/2X10X8198944UF。為了滿足耦合要求，CL應(yīng)大于1/WRL值的50倍，即必須選用CL50X1989449947184UF實(shí)際設(shè)計(jì)無(wú)法選用如此大數(shù)值的電容，所以功放輸出級(jí)智能采用無(wú)輸出耦合電容CL的OCLOUTPUTCAPACITORLESS電路形式。OCL電路形式需要采用對(duì)稱式電源供電。設(shè)計(jì)要求的非線性失真系數(shù)3和效率55兩個(gè)指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)。若要求非線性失真小，則末級(jí)功放就必須工作在甲乙類，這時(shí)候效率必然降低。因此，設(shè)計(jì)時(shí)兩者必須相互兼顧。421采用分立元件構(gòu)成的低頻功率放大器電路1采用分立元件構(gòu)成的OCL低頻功率放大器電路分立元件構(gòu)成的低頻功率放大器電路課分為輸入級(jí)、功率激勵(lì)級(jí)和OCL輸出級(jí)三部分。如圖44所示。為了確保電路的低頻響應(yīng)采用直接耦合形式，同時(shí)為了使電路工作穩(wěn)定，輸入級(jí)采用雙管差分放大器。電路中各級(jí)的直流工作點(diǎn)分別采用三個(gè)可調(diào)電阻RW1、RW2、RW3進(jìn)行調(diào)整。為提高整個(gè)功放電路的直流穩(wěn)定性，電路中采用了R10、C3、R7組成的反饋網(wǎng)絡(luò)，使輸出至輸入級(jí)的差放管Q2基極實(shí)現(xiàn)直流負(fù)反饋。采用了互補(bǔ)復(fù)合管推挽輸出電路來(lái)提高線性放大及降低波形失真。圖中的Q4、Q6復(fù)合成NPN型功率管，Q5、Q7復(fù)合成PNP型功率管，從而形成全互補(bǔ)推挽輸出。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，差分輸入級(jí)沒(méi)有采用鏡像電流源作負(fù)載和偏置，而是直接采用22K的電阻作負(fù)載，R2（12K）和RW222K作射級(jí)共模電阻，偏置采用基極電壓偏置用RW1調(diào)整偏置電壓。電路中還取消了自舉電容，以保證電路的穩(wěn)定和瞬態(tài)響應(yīng)。圖中Q3的集基極間的電容C2和并在R10上的C3均為高頻防振電容，數(shù)值均為10UF。電路中7只三極管的參數(shù)分別要求Q1、Q2的200，F(xiàn)T100MHZ，并希望參數(shù)對(duì)稱；Q3的100，F(xiàn)T100MHZ；Q4、Q5的80，F(xiàn)T100MHZ；要求Q4為NPN管而Q5為PNP管；Q6為NPN型大功率管，要求其20PCM25W，F(xiàn)T50MHZ；Q7為NPN型大功率管，要求其20，PCM25W，F(xiàn)T50MHZ。末級(jí)推挽輸出電路工作在甲乙類狀態(tài)，這既保證了線性不失真放大，又可使效率達(dá)到指標(biāo)。為保證甲乙類工作的溫度穩(wěn)定性，電路中增加了D2、D3、D4溫度補(bǔ)償二極管和串在功率管射極的反饋電阻R11R14。R13和R14串在大功率管Q6、Q7的發(fā)射極，為減少功耗，這兩只電阻應(yīng)小于05歐姆。輸出端的喇叭阻抗RL8歐姆，并聯(lián)的C4022UF和R1510事喇叭的均衡網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)抵消喇叭的感抗。圖44分立元件構(gòu)成的OCL低頻功率放大器電路2采用分立元件構(gòu)成的DCDIRECTCOUPLED,直接耦合低頻功率放大器電路DC低頻功率放大器電路是一種全直流化的OCL電路，輸入電路采用互補(bǔ)平衡差分放大電路形式，輸出還采用OCL結(jié)構(gòu)，電路的如圖45所示?；パa(bǔ)差放平衡激勵(lì)是DC低功放電路的關(guān)鍵技術(shù)?；パa(bǔ)差放由4個(gè)三極管組成，如圖45中Q1Q4所示。這4個(gè)三極管的參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格對(duì)稱，則各管的基極電流為IB1IB2，IB3IB4。顯然，基極電阻R1和R6中無(wú)直流基極電流流過(guò)，因此消除了基極回路電流變化對(duì)輸出地影響，同時(shí)對(duì)輸入信號(hào)中的共模分量也有良好的平衡抑制作用，提高了共模抑制比，對(duì)穩(wěn)定中點(diǎn)電位有好處。CCAPC4022UFC310PFC122UFR7R1100RL8R1510R1305R612KR1405R12100R947KR8180R11100R522KR327KR422KR227KRW31KRW110KRW222KD4DIODED3DIODED2DIODED1DIODED514VQ1NPNQ2NPNQ6NPNQ3NPNQ4NPNQ5PNPQ7PNPR1018V18VPORTF1圖45DC低頻功率放大器電路由于互補(bǔ)差放電路平衡，因此可以輸出幅度相等、相位相反的激勵(lì)信號(hào)給Q5和Q6。當(dāng)輸入信號(hào)處于正版周期時(shí)（0），互補(bǔ)差放電路Q1、Q3工作，Q2、Q4截止。正半周期心海差分放大后，由Q1集極輸出。因?yàn)槭欠聪蚍糯?，故Q1輸出為負(fù)的0半周期信號(hào)。Q5導(dǎo)通放大，Q6作為Q5的恒流負(fù)載，Q5輸出0半周期信號(hào)（又是反向放大），去激勵(lì)Q7、Q9OCL非電路。輸入信號(hào)負(fù)半周時(shí)（2），Q2、Q4工作，Q2反相輸出正半周的2信號(hào)，Q6放大輸出2負(fù)半周信號(hào)區(qū)激勵(lì)Q8、Q10OCL電路，這時(shí)Q5作為Q6的有源恒流負(fù)載。由于平衡輸出，且Q5、Q6交替互為恒流負(fù)載，因此這種方法增益高，失真小，使OCL輸出級(jí)獲得足夠的激勵(lì)，故輸出功率大，效率高。圖45DC低頻功率放大器電路可實(shí)現(xiàn)如下指標(biāo)最大輸出功率POMAX20W閉環(huán)增益為26DB,電壓頻率響應(yīng)范圍BW012MHZ1V,1DB,失真系數(shù)01。3采用MOSFET構(gòu)成的低頻功率放大器電路R530KR622KR751KR10300RL18RL10R9100R8300R12100R11100R1305R347KR430KR247KR1405C2022UFD1DIODED2DIODEQ1NPNQ3NPNQ6NPNQ9NPNQ7NPNQ5PNPQ8PNPQ10PNPQ2PNPQ4PNPR122KPORT18V18VMOSFET功率管具有激勵(lì)功率小，輸出功率大，輸出漏極電流具有負(fù)溫度系數(shù)，安全可靠，無(wú)須加保護(hù)措施，而且還具有工作頻率高、偏置簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此，采用MOSFET功率設(shè)計(jì)功放電路既簡(jiǎn)單又方便。采用NE5534NE5532中的一個(gè)運(yùn)放和大功率MOSFET功率對(duì)管TN9NP10組成的低頻功率放大器電路如圖46所示。圖中NE5534擔(dān)任電壓驅(qū)動(dòng)激勵(lì)級(jí)，大功率MOSFET配對(duì)管模塊TN9NP10擔(dān)任OCL功率放大。調(diào)整RW可使TN9NP10的靜態(tài)電流在1520MA左右，即為正常工作狀態(tài)。圖46采用運(yùn)放和大功率MOSFET構(gòu)成的低頻功率放大器電路圖中所示的MOSFET功率管OCL低頻功率放大器電路可實(shí)現(xiàn)指標(biāo)為最大輸出功率POMAX25W,頻率響應(yīng)范圍BW20HZ200KHZ，失真系數(shù)02，效率65。NE5534R147KR21KR5620R31KR8620R447R6200R7200R1210RL8R924KD1D22CW192CW19C5022UFC110UFC2100UFC3220UFC4220UFRW47KR1015KR1115KPORT20V20V圖47NE5534的封裝圖48NE5534的應(yīng)用電路集成運(yùn)算放大器NE5534是一款低噪聲優(yōu)質(zhì)運(yùn)放，其轉(zhuǎn)換速率SR高達(dá)14V/US，輸出阻抗低至05歐姆，功率帶寬達(dá)200KHZ，功耗達(dá)800MW，其引腳端封裝形式和應(yīng)用電路如圖47和圖48所示。采用NE5534作OCL低頻功率放大器電路的電壓驅(qū)動(dòng)級(jí)，是非常合適的。422采用集成功放構(gòu)成的低頻功率放大器電路1采用集成功放UPC1188H構(gòu)成的低頻功率放大電路18572364NE5534R100KR22KCCAPVV圖49UPC1188H構(gòu)成的低頻功率放大器電路如圖49所示，采用UPC1188H構(gòu)成的低頻功率放大器電路。UPC1188H的技術(shù)參數(shù)如下VC22V，RI200歐姆，RL8，閉環(huán)增益GV40DB。POR18W，BW20HZ20KHZ，失真系數(shù)1；POR10W,BW20HZ20KHZ，失真系數(shù)03；當(dāng)VCC適當(dāng)取值為15V左右時(shí)，POR降至10W，BW和失真系數(shù)將變好。片內(nèi)具有保護(hù)電路和靜噪控制電路，采用單列10引腳直插式塑封。電路中R1、R2是決定閉環(huán)增益GV的反饋網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)R1或R2（調(diào)節(jié)R2較合適）可以調(diào)節(jié)GV，從而可以調(diào)節(jié)輸出功率。2采用集成功放HA1397構(gòu)成低頻功率放大器電路7846531109UPC1188HLSSPEAKER10100K1K100K10QNPN001UF22PF01UF01UF22UF33UF22UFVCCPORTVCC1MH圖410HA1397IC構(gòu)成的低頻功率放大器電路采用集成功放HA1397構(gòu)成的低頻功率放大器電路如圖410所示，HA1397的技術(shù)參數(shù)如下VCC22V，RI600歐姆，RL8，閉環(huán)增益GV38DB，POR20W，BW5HZ120KHZ，失真系數(shù)07。片內(nèi)具有完善的保護(hù)電路和靜噪聲控制電路，采用12引腳單列直插塑封（付散熱片）形式。3采用集成功放LM1875構(gòu)成低頻功率放大器電路采用集成功放LM1875構(gòu)成的低頻功率放大器電路如圖411所示。LM1875是一個(gè)輸出功率最大可達(dá)到30W的音頻功率放大器，AVO為90DB,失真率為00151KHZ，20W，帶寬為70KHZ，具有AC和DC短路保護(hù)電路和熱保護(hù)電路，電源電壓范圍1660V，94DB的紋波抑制，采用TO220封裝。L1011UH687531211109HA1397R10410R10810R1061MR10456KR103580R10122KR10710R10256KC1011UFC10431UFC10401UFC10801UFC10615PFC10701UFC103330UFC102120PFRL8PORTB1B1B2圖411L1875構(gòu)成的低頻功率放大器電路在圖411電路中，R3、R4組成反饋網(wǎng)絡(luò)；C2為直流負(fù)反饋電容；R2為輸入接地電阻，防止輸入開(kāi)路時(shí)引入感應(yīng)噪聲；C1為信號(hào)耦合電容，R5和C5組成輸出退耦電路，防止功放產(chǎn)生高頻自激；C3、C4、C6、C7是電源退耦電容；電源電壓采用15V。LM1875開(kāi)環(huán)增益為26DB，即放大倍數(shù)A20。因?yàn)橐筝敵龅截?fù)載8歐姆電阻上的功率P05W，而還應(yīng)留出大于50的裕量，則P0不小于8W。直接將P0取值為10W。OLOMPRU2OLUOM1256V，再加上功率管管壓降2V左右，UUOM21456V取電源電壓為15V。LOCMIICM1581AICVP2PV151W所以效率的計(jì)算為IN1IN2V5OUT4V3UALM1875R222KR11MR51R31KR420KC001UFC122UFC401UFC301UFC747UFC647UFC222UF15V15VC001UFC5022UFC1UFC1UF48SPEAKERPORTP0/PV100662輸出最大不失真電壓UOM1256V,故UOPP1256X2253V功放增益取AF10,則輸入信號(hào)253/10253VFPOPIA綜合以上分析采用分立元件構(gòu)成OCL低頻功率放大電路時(shí)，電路工作穩(wěn)定性不是很好，非線性失真和波形失真控制不是很理想；采用集成運(yùn)算放大器結(jié)合MOSFET構(gòu)成低頻功率放大器電路時(shí)，對(duì)元器件的性能要求高，電路選擇要好，制作的機(jī)械誤差要??；所以從元器件的實(shí)際值和標(biāo)識(shí)值有誤差，從電路板設(shè)計(jì)、制作的機(jī)械誤差，性價(jià)比等方面比較，本設(shè)計(jì)采用集成芯片LM1875制作功率放大器電路。43波形變換電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明由頻譜特性可知，脈沖前后沿越陡峭，TR和TF越小，則其頻譜所占的帶寬越寬。如果要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不失真的傳輸這個(gè)脈沖，它就必須有足夠的帶寬。同時(shí)，脈沖波形的頂部斜降和波形的低頻特性有關(guān)，可以用下式表示MPLVTF2TP脈沖寬度，通常用05VM處的脈沖時(shí)間表示FL系統(tǒng)的低頻下限頻率一般的集成運(yùn)放的FL可以做到直流，所以采用集成運(yùn)放構(gòu)成波形變換電路，脈沖波形的頂部斜降會(huì)很小。1方案一利用運(yùn)放的正反饋?zhàn)饔?使轉(zhuǎn)換部分的波形上升沿和下降沿都變得很陡,利用穩(wěn)壓管將電壓穩(wěn)定在62V左右,然后利用電阻分壓得到要求的正負(fù)對(duì)稱的峰峰值為200MV的方波信號(hào)運(yùn)放仍然選用NE5532，如圖412所示。圖412波形變換電路2方案二波形變換電路可以采用施密特觸發(fā)器電路，即電壓比較器結(jié)構(gòu)，如圖413示。圖413波形變換電路圖413中集成運(yùn)算放大器可采用轉(zhuǎn)換速率SR10V/US,增益帶寬積GBW10MHZ的運(yùn)放芯片，如LF357、OP16、NE5534等。電路接成遲滯電壓比較器結(jié)構(gòu)，為保證輸出方波幅度穩(wěn)定輸出使用2只穩(wěn)OFFSET11IN2IN3V4OFFSET25OUT6V7NC8ULF357C156PFC2100PFR510KR210KR415KR375KR110KRW10KD2DIODESCHOTTKYD1DIODESCHOTTKY15V15VC47UFC47UFC1UFC01UFC001UFC1UFC01UFC001UFR25KPORTPORT壓二極管D1、D2，穩(wěn)定電壓值VZ3V。R4為穩(wěn)壓二極管的限流電阻，把流過(guò)D1、D2的電流限定在6MA左右。C1、C2為脈沖加速電容，它可以進(jìn)一步減少方波脈沖的上升時(shí)間和下降時(shí)間。假設(shè)遲滯比較器的遲滯寬度V07V，則R3可用下式來(lái)確定R32VZ/V1R2R37571K取R375K。本設(shè)計(jì)采用LF357集成運(yùn)放，則輸出方波的上升時(shí)間和下降時(shí)間可做到小于05US。調(diào)節(jié)RW，輸出幅值可以調(diào)節(jié)到200MV,滿足設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求。44濾波電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)F050HZ,BW40HZ60HZ的BEF（凹型濾波器）。BEF用于消減噪聲等單一頻率。在正反饋中，既有采用無(wú)源BEF方式，也有采用回轉(zhuǎn)器方式的。1方案一正反饋方式（雙T）C002UFC3004UFR1/2PICF0150KR3795K圖414雙T網(wǎng)絡(luò)如果將雙T網(wǎng)絡(luò)連接成如圖414所示，則電路的Q值很低。要想得到較大的Q值，可將雙T網(wǎng)絡(luò)和電壓跟隨器按自舉擴(kuò)展（正反饋）方式連接在一起，如圖415所示。LM302R380KR1160KR2160KC1002UFC2002UFC3004UFPORTPORTR1R2RC1C2CC32CR3R/2F01/2PICR圖415自舉連接Q值需要改變時(shí)（可改變Q凹型濾波器），可采用圖416所示電路。圖中VR為運(yùn)算放大器的負(fù)載，因而不能取得太小，一般為10K左右。圖416可變QBEF2方案二由回轉(zhuǎn)器構(gòu)成的BEF這是一種利用由回轉(zhuǎn)器和電容所產(chǎn)生的串聯(lián)諧振電路?；剞D(zhuǎn)器條件R01/WC0電感LER0RSC0QWLE/RSWR0C0R1R2RR3R/2RSR0,R1/R2R3/2RSCMCMC0CPF01/2CMRMRMRMR0RSLM302R380KR1160KR2160KC1002UFC2002UFC3004UFPORTPORTR1R2RC1C2CC32CR3R/2F01/2PICRLM302LM302C1002UFC3004UFC2002UFR2160KR1160KR380KR4RES2R5RES2PORTPORTR1R2RC1C2CC32CR3R/2F01/2PIRCVRR4R5MR5/VR交交交1交Q交交交這里假定C01UFR1R2200K,R3100K,R0RS50K,F050HZ如果CP4050PF,則QWR0C0QQC0/CPR0/RSQ157實(shí)際電路及頻率特性分別如圖417和圖418所示。圖417回轉(zhuǎn)器構(gòu)成的BEF圖418BEF的頻率特性3方案三由運(yùn)算放大器構(gòu)成的LPF和由運(yùn)算放大器構(gòu)成的HPF疊加而組成一個(gè)BEF。BAL/COMP1IN2IN3V4BAL5OUT6V7COMP8RPLM307BALANCE1NC2IN3V4BOOSTER5OUT6V7BALANCE8RPLM310交交交交交交交R01/WC0交交LER0RSC0QWLE/RSWR0C0交交交R1R2RR3R/2RSR0,R1/R2R3/2RSCMCMC0CPF01/231415926CMRMRMRMR0RSBWF0/QQWR0C0QQC0/CPR0/RSBW10HZF050HZQ5C0/CPR0/RS25R0RSC025CPR200KR100KR200KR50KR50KC4050PFC1UFC47UFC47UFC100UFC47UFC1UFC01UFC001UFC1UFC01UFC001UFC1UFC01UFC001UFC1UFC01UFC001UF15V15V15V15VPORTPORT綜合上面的分析，本設(shè)計(jì)要求F050HZ,BW40HZ60HZ的窄帶范圍。所以由LPF和HPF組合成BEF幾乎不可用，本設(shè)計(jì)選擇方案二，由回轉(zhuǎn)器構(gòu)成的BEF。45數(shù)據(jù)采集中AC真有效值采集處理電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說(shuō)明在科學(xué)實(shí)際和生產(chǎn)實(shí)踐中，會(huì)遇到大量的非正弦波。傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x表采用的是平均值轉(zhuǎn)換法來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，但這種方法存在著較大的理論誤差。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)交流信號(hào)電壓有效值的精密測(cè)量，并使之不受被測(cè)波形的限制，可以采用真有效值轉(zhuǎn)換技術(shù)，即不通過(guò)平均折算而是直接將交流信號(hào)的有效值按比例轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。為了適應(yīng)現(xiàn)代電子測(cè)量的需要，目前測(cè)量交流電壓真有效值（RMS）的技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。交流電壓的真有效值是通過(guò)電路對(duì)輸入交流電壓進(jìn)行“平方求平均值開(kāi)平方”的運(yùn)算而得到的。其最大優(yōu)點(diǎn)是能夠精確測(cè)量各種電壓波形的有效值，而不必考慮被測(cè)波形的參數(shù)以及失真。隨著集成電路的迅速發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)了各種真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器，美國(guó)AD公司的AD736是其中非常典型的一種。AD736是經(jīng)過(guò)激光修正的單片精密真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器。其主要特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、靈敏性好（滿量程為200MVRMS）、測(cè)量速率快、頻率特性好（工作頻率范圍可達(dá)0460KHZ）、輸入阻抗高、輸出阻抗低、電源范圍寬且功耗低最大的電源工作電流為200A用它來(lái)測(cè)量正弦波電壓的綜合誤差不超過(guò)3。AD736采用雙列直插式8腳封裝，其管腳排列如圖419所示。各管腳的功能如下圖4圖419AD736采用雙列直插式8腳封裝VS正電源端，電壓范圍為28165V；VS負(fù)電源端，電壓范圍為32165V；CC低阻抗輸入端，用于外接低阻抗的輸入電壓（200MV），通常被測(cè)電壓需經(jīng)耦合電容CC與此端相連，通常CC的取值范圍為1020F當(dāng)此端作為輸入端時(shí)，第2腳VIN應(yīng)接到COM；VIN高阻抗輸入端，適合于接高阻抗輸入電壓，一般以分壓器作為輸入級(jí)，分壓器的總輸入電阻可選10M，以減少對(duì)被測(cè)電壓的分流。該端有兩種工作方式可選擇第一種為輸出ACDC方式。該方式將1腳（CC）與8腳（COM）短接，其輸出電壓為效流真有效值與直流分量之和；第二種方式為AC方式。該方式是將1腳經(jīng)隔直電容CC接至8腳，這種方式的輸出電壓為真有效值，它不包含直流分量。COM公共端；VO輸出端；CF輸出端濾波電容，一般取10F；CAV平均電容。它是AD736的關(guān)鍵外圍元件，用于進(jìn)行平均值運(yùn)算。其大小將直接響應(yīng)到有效值的測(cè)量精度，尤其在低頻時(shí)更為重要。多數(shù)情況下可選33F1AD736的典型應(yīng)用電路一如圖420所示。CC1VIN2CF3V4CAV5VO6V7COM8UAD736C001UFCC10UFC10UFC33UFR47K/1WD1IN4148D2IN4148C47UFC47UFC01UFC001UFC01UFC001UF15V15V15V15V15V交交交交交PORTPORT圖420雙電源供電時(shí)的典型應(yīng)用電路圖420為雙電源供電時(shí)的典型應(yīng)用電路，該電路中的VS與COM（GND）、VS與COM（GND）之間均應(yīng)并聯(lián)一只01F的電容以便濾掉該電路中的高頻干擾。CC起隔直作用。若按圖中虛線方向?qū)?腳與8腳短接而使CC失效，則所選擇的就是ACDC方式；去掉短路線，即為AC方式。R為限流電阻，D1、D2為雙向限幅二極管，超過(guò)壓保護(hù)作用，可