[信息与通信]低频功率放大器的设计报告.doc

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1、低频功率放大器的设计 第 - 1 - 页 共 45 页 低频功率放大器的制作低频功率放大器的制作 Low Frequency Power Amplifier 专业：电子信息工程技术专业：电子信息工程技术 指导老师：陈华莉指导老师：陈华莉 学生：邓学生：邓 强强 （四川托普信息职业技术学院 四川 成都） 低频功率放大器的设计 第 - 2 - 页 共 45 页 摘 要 本文介绍一种用Mos大功率管构成的低频功率放大器实用电路。 低频功率放大器是一款将弱源信号尽可能放大的模块，主要用于音源信号 设备、控制系统和测量系统中。将无法识别的信号放大，再经过外围设备仿真， 达到轻易识别。 MOS大功率管是用

2、MOS分立元件制作的大功率场效应管。由于它是电压控制 器件不存在双极型功率晶体管易出现的二次击穿现象因而可靠性较高 在 电子技术应用特别是在大电流应用的场合获得了越来越广泛的应用。 整个电路主要有稳压电源、前置放大器、功率放大器、功率测量及显示电 路共4个部分构成，电路结构简单，所选器件价格便宜，并给出了测试结果。 本文整体分为三个章节：第一章引言，简单介绍低频功率放大器现状及其 市场前景；第二章整体方案及设计，本章是全文的核心（包括硬件设计和软件 具体设计情况） ；第三章电路板的设计安装及调试，介绍PCB板的绘制焊接和整 体调试过程。此外还介绍了怎样使用Protel 99 SE 这个软件来绘

3、制电路原理 图，并根据电路原理图生成PCB板图，以及在制作PCB板时遇到的一些问题和解 决的办法。 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广阔的思路。 关键词 数模转换电路 弱信号前置放大级电路 功率放大电路 稳压电源电路 保护电 路 低频功率放大器的制作低频功率放大器的制作.- 1 - 低频功率放大器的设计 第 - 3 - 页 共 45 页 摘摘 要要- 2 - 关键词关键词 - 2 - 第一章第一章 引言引言 .- 6 - 1.11.1 低频功放简介低频功放简介- 6 - 1.21.2 任务要求任务要求- 6 - 第二章第二

4、章 整体方案及设计整体方案及设计 .- 8 - 2.12.1 方案简述方案简述- 8 - 2.22.2 整体设计框图整体设计框图- 8 - 2.32.3 电路说明电路说明- 9 - 2.3.1 稳压电源设计- 9 - 2.3.2 前置放大级设计- 10 - 2.3.3 功率放大电路设计- 11 - 2.3.4 波形变换电路设计- 12 - 2.3.5 显示电路设计- 13 - 2.3.6 功率测量电路设计- 13 - 2.3.7 保护电路设计- 14 - 2.42.4 主要芯片简介主要芯片简介- 15 - 2.4.1 ADC0809ADC0809- 15 - 2.4.2 AD637AD637-

5、 17 - 2.4.3 78057805- 19 - 2.4.4 11171117- 23 - 2.4.5 79157915- 24 - 2.52.5 软件部分软件部分- 25 - 低频功率放大器的设计 第 - 4 - 页 共 45 页 第三章第三章 电路板的设计安装及调试电路板的设计安装及调试.- 27 - 3.13.1 ProtelProtel 9999 SESE 简介简介.- 27 - 3.23.2 原理图的绘制原理图的绘制- 27 - 3.33.3 PCBPCB 的绘制的绘制.- 28 - 1 1、生成引脚报表、生成引脚报表- 29 - 2 2、生成电路板信息报表、生成电路板信息报表-

6、 29 - 3 3、生成网络状态报表、生成网络状态报表- 29 - 4 4、生成元件报表、生成元件报表- 29 - 3.43.4 打印电路板打印电路板- 29 - 3.4.1 生成 PCB 文件注意事项- 29 - 3.4.2 选择铜板尺寸注意事项- 30 - 3.53.5 腐蚀电路板腐蚀电路板- 30 - 3.5.1 铜板打孔注意事项- 30 - 3.5.2 要铜板上焊接元器件的注意事项- 30 - 3.5.33.5.3 元器件的装配与布局元器件的装配与布局- 31 - 3.5.43.5.4 如何提高焊接品质如何提高焊接品质- 31 - 3.63.6 焊接与整机装配调试焊接与整机装配调试-

7、32 - 3.73.7 功能测试及结果分析功能测试及结果分析- 33 - 3.83.8 结束语结束语- 33 - 参考文献参考文献.- 34 - 低频功率放大器的设计 第 - 5 - 页 共 45 页 致致 谢谢- 35 - 附录附录 1 1 各部分电路原理图各部分电路原理图.- 36 - 附录附录 2 2 整机电路整机电路 PCBPCB 图图.- 39 - 附录附录 3 3 整机电路元器件列表整机电路元器件列表.- 42 - 第一章 引言 1.1 低频功放简介 低频功率放大器的设计 第 - 6 - 页 共 45 页 功率放大器不仅仅是消费产品（音响）中不可缺少的设备，还广泛应用于 控制系统和

8、测量系统中。低频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几 十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至 思想认识上都取得了长足的进步。尽管目前市场上的功放产品价格已经很低， 但少则几百元、多则几千元的价格还是让人有些不舍，本文给出一种简单实用、 制作成本低廉的低频功率放大器的设计方案，并给出实际测试结果，为音响发 烧友提供一种实用方案。功率放大可由分立元件组成，也可由集成电路完成。 由分立元件性能优越，制作调试得好，则性能要高于较好的集成功放。本次设 计功放采用分立元件组成。 1.2 任务要求 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 M

9、OS 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 8 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 20Hz20kHz。 （3）输入电阻为 600。 （4）输出噪声电压有效值 V0N5mV。 （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 10Hz50kHz。 （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 20Hz20kH

10、z 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 4060Hz。在 50Hz 频率点输出 低频功率放大器的设计 第 - 7 - 页 共 45 页 功率衰减6dB。 （5）其他。 三、说明 1不得使用 MOS 集成功率模块。 2本题输出噪声电压定义为输入端接地时，在负载电阻上测得的输出电压， 测量时使用带宽为 2MHz 的毫伏表。 3本题功率放大电路的整机效率定义为：功率放大器的输出功率与整机的 直流电源供给功率之比。电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。 4发挥部分（4）制作的带阻滤波器通过开关接入。 5设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理

11、图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出 第二章 整体方案及设计 2.1 方案简述 基于低频功率放大的电路实现方法有很多，如采用分立式的两对复合管 （够成达林顿）进行功率放大，或是采用集成芯片来实现。但由于题义要求采 低频功率放大器的设计 第 - 8 - 页 共 45 页 用分立式的MOS晶体管来完成。根据题目任务, 我们设计有四个基本电路数 模转换电路弱信号前置放大级电路功率放大电路自制稳压电源电路保 护电路。为提高该电路的实用功能, 我们考虑在、两电路间加上跨导增益 调节电路控制增益, 用数字显示电路模拟显示其增益调节程度。 为满足题目规定的指标要求, 减

12、小非线性失真, 提高电路的高频和低频特 性,我们决定在前置放大电路和跨导增益调节电路中采用集成运放 NE5534 在正 弦波一方波转换电路中采用集成双运放 NE5532。因为同众多的运放相比, NE5532 和 NE5534 具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽授带等优良性能, 被称为“ 运放之皇” 。其具体指标参数为转换频率为 15V/us,增益带宽积为 10MHz。直流增益为 100000 倍，最高工作电压为22V。这种运放的高速转换 性能可大大改善电路的瞬态性能, 较宽的带宽能保证信号在低、中、高频段均 能不失真输出, 使电路的整体指标大大提高。 2.2 整体设计框图 系统主要由前置放大

13、级、功率放大级、稳压电源电路、保护电路及测量并 显示输入输出功率和效率部分。 （见图 2-1） 外供 正弦源信号 弱信号 前置放级 功率 放大级 RL 8 自制稳压电源 功率显示与保护 220V 50HZ 图 2-1 系统硬件框图 其中前置级主要完成小信号的电压放大任务；功率放大级则实现对信号的 电和电流放大任务；直流稳压电源部分则为整个功放电路提供能量。 2.3 电路说明 输入一个外接正弦信号通过前置放大级进行电压放大送给功率放大电路，输 出给负载。然后通过采样电路（由采样电阻采样及有效值转换芯片 AD637 构成 低频功率放大器的设计 第 - 9 - 页 共 45 页 的）分别对输入输出功

14、率进行采样转换，再经模数转换电路得到数字信号，送 入单片机进行运算处理，最后送给显示电路进行功率显示。 由于系统要求输出额定功率不小于 5W，考虑留出余量，故设计输出功率在 15W 以上，同时，输出负载 10，则 系统的最大增益为： Amax=20Lg17/(5103) 71dB. 系统的最小增益为： AMIN=20Lg17/(700103) 27.7dB. 整个放大电路的增益应在 27.7dB 范围内可调。为保证放大器性能，单级放 大器的增益不宜过高，通常在 2040dB（放大倍数 10100 倍）之间。故整个 放大器增益通过三级放大实现。为方便增益调整，可使功放级（包括功率管和 直接推动功

15、率管的运放）增益固定，且必须小于Amin，故其增益取 22dB。则 前置级需要两极，其总增益应在 5.749dB 之间可调. 2.3.1 稳压电源设计 由于正弦波幅值为 17 V，从提高效率的角度考虑，功放级电源电压越接近 17 V 越好，但考虑到管压降等因素，选用一个双 18 V 的变压器，经整流滤波 后可得到20 V 左右的电压，电源效率要大于 55，则要求电源功率为： P15055=28 W考虑到其它部分的消耗，并留有一定的裕量，选择 40 w 双 18 V 输出的变压器为提高效率，功放级的电源直接由整流滤波电路提供， 减小了电源在稳压片处的能量损失电源经 4 700 fF 电解电容并上

16、 47 fF、01 fF 电容依次滤掉不同频率干扰后输出，输出电压直流性能好为前 置级和转换电路提供电源的稳压片采用可调的稳压片，保证电路正负两边电路 电源电压值的对称，减小失真电源电路如图 2-2 所示 低频功率放大器的设计 第 - 10 - 页 共 45 页 1 2 J01 AC 220V /50Hz 1 1 2 2 3 3 S1 SW-SPD T 1 1 4 4 2 2 3 3 5 5 T1 18V2/4 0 W F1 0.2A 1 2 3 4 D1 100V/4A C05 0.1uF C06 0.1uF C01 4700uF/3 6V C02 4700uF/3 6V C03 4700u

17、F/3 6V C04 4700uF/3 6V Vin 2 ADJ 1 +Vout 3 U01 IC1:LM3 17 Vin 3 ADJ 1 -Vout 2 U02 IC2: LM 337 1 1 J03 TP3-2 1 J04 TP3-1 R01 200 R02 220 RP01 3.3K 1 1 2 2 W 3 RP02 3.3K C07 470UF C08 470UF C09 0.1uF C010 0.1uF 1 J05 C Vin 1 GND 2 Vout 3 U03 7812 Vin 1 GND 2 Vout 3 U04 7805 C011 470UF C014 100UF C012

18、470UF C016 100UF C023 0.1UF C015 0.1UF C013 0.1UF C018 0.1UF Vin 2 GND 1 Vout 3 U05 7912 Vin 2 GND 1 Vout 3 U06 7905 -5V 1 J010 GND 1 J09 +5V 1 J011 -5V 1 J06 +12V 1 J08 -12V 1 J07 D 1 J02 一一 图 2-2 电源电路 2.3.2 前置放大级设计 前置放大级主要完成小信号电压放大的任务,其失真度和噪声对系统的影响 是优先考虑的指标.对于前置放大级的设计，由于第一级前置级增益为： Au1=(R2/R1)=(150

19、K/10K)=1524dB。 第二级前置级增益为： Au1=(R5/R4)=(150K/10K)=1524dB 考虑到输入信号的变化范围很大，在两级间串一个滑动变阻器来改变整个 系统的增益，同时也起到对信号的衰减作用。前置放大采用集成运放 NE5532， 同众多的运放相比，它具有高精度、低噪声、高速、高阻抗、频带宽等优良性 能，具体指标参数为：转换速率 9V/us，增益宽带积 10MHz，直流增益为 105倍， 最高工作电压为22V，这种运放的高速转换性能可大大改善电路的瞬态性能， 较宽的带宽能保证信号在低、中、高频段均能不失真地输出，使电路的整体指 标大大提高。 2.3.3 功率放大电路设计

20、 在实用电路中，往往要求放大电路的末级输出一定的功率以驱动负载从 能量控制和转换的角度来看功率放大电路与其它放大电路在本质上没有根本的 区别，只是功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而 是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率功率放大电路的主要 任务是，在允许的失真限度内，尽可能高效率地向负载提供足够大的功率因 此，功率放大电路的电路形式、工作状态、分析方法等都与小信号放大电路有 低频功率放大器的设计 第 - 11 - 页 共 45 页 所不同对功率放大电路的基本要求是： (1)输出功率要大输出功率 P0=Unj0，要获得大的输出功率，不仅要求输 出电压高，而且要求

21、输出电流大因此，晶体管工作在大信号极限运行状态， 应用时要考虑管子的极限参数，注意管子的安全 (2)效率要高放大信号的过程就是晶体管 按照输入信号的变化规律，将直流电源提供的能量转换为交流能量的过程，其 转换效率为负载上获得的信号功率和电源供给的功率之比值功放级电路(如 图 3)主要由 NE5534 和功率末级的两对复合对管(组成达林顿管)构成，本次设 计选用专为音响设备设计的对管，这种对管的特性比较一致，可以减小失 真NE5534 主要完成电压放大任务，接成大环电压负反馈形式，放大倍数为 R R 为弥补由运放产生的零漂和因布线等造成的失真，NE5534 的 1 脚与 8 脚 接调零电阻，5

22、脚与 8 脚之间接补偿电容 J达林顿管主要完成电流放大任 务对管的选择主要考虑其参数的对称性一般推动管的电流增益 1 在 100 左右，输出管的电流增益 2 在 40 左右这 2 个管子的 2 个关键参数为特征 频率厂 T 和集电级最大允许耗散功率 Pcm （见图 2-3） 3 2 6 1 85 74 U11 NE5534 C20.1uF 1 1 2 2 C15 100uF/36 V C16 0.1uF C13 10pF +C17 100uF/35V 1 1 2 2 + C11 10uF/50V +C18 100uF/35V R17 22K R18 10K R13 270K R9 22K R1

23、9 200 R110 47/2W R111 22 R16 22 R113 18/20W R112 68/2W R21 0.22/2W R115 33 R14 200 R10 200 RT 一一一一 RP13 100 1 1 2 2 W 3 RP1 100K + C4 100uF/36V R15 200 RP12 10K RP4 10K VD2 DIODE VD1 DIODE R20 33 R22 0.22/2W VT1 NPN VT14 NPN VT12 PNP VT13 PNP R114 18/20W 1 J14 C1 1 J15 F0 1 J16 TP2-2 1 J17 D1 Vin 1

24、GND 2 +18V 3 Q1 LM7818 Vin 2 GND 1 -18V 3 Q2 LM7918 3 2 1 84 IC1A NE532 5 6 7 IC1B NE532 R11 10K R12 150K R3 10K R4 10K R5 150K R6 10K GND 1 J12 TP1-1 -18V +18V 1 J11 一一一 1 J13 A 1 J100 一一 图 2-3 前置及功率放大电路 特征频率 fT 与放大电路上限频率 fh 有下列关系： fz=fhPh； 系统阶跃响应上升时间 t 与放大电路上限频率 fh 有如下关系： 低频功率放大器的设计 第 - 12 - 页 共 4

25、5 页 t fh035； 推动管的特征频率为：fz 035(1210 一 )100 3 lklI-Iz； 输出管特征频率为：fT035(1210 )40 1 M Hz： 对甲乙类 OCL 放大器，PTM02 P()MPTM 为单管最大管耗P()M 为最大失 真输出功率因此输出管 P(、M0215=3 W，根据以上计算，并考虑到指 标提高及工程实际，推动管选用对管 2SB649、2SD669 ，其参数为 fT=140MHz，PcM=15 W ，UCEO-180 V输出管选用对管 2SA1072 和 2SC2522， 其参数为 fY= 60MHz，PcM=120 W ，Uczo=120 V 2.3

26、.4 波形变换电路设计 利用运放的正反馈作用，使转换部分的波形上升沿和下降沿都变得很陡，利 用稳压管将电压稳定在 62 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 的方波信号运放仍然选用 NE5532(见图 2-4) CLK 11 D 12 SD 10 CD 13 Q 9 Q 8 UB 74LS74 CLK 3 D 2 SD 4 CD 1 Q 5 Q 6 UA 74LS74 VCC VCC0809一一 0809-CS 0 ALE VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 J21 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 J22 CON12 P0

27、一 一8一P2一 1 2 3 J24 CON3 GND 13 VCC 11 IN-0 26 msb2-1 21 2-2 20 IN-1 27 2-3 19 2-4 18 IN-2 28 2-5 8 2-6 15 IN-3 1 2-7 14 lsb2-8 17 IN-4 2 EOC 7 IN-5 3 ADD-A 25 IN-6 4 ADD-B 24 ADD-C 23 IN-7 5 ALE 22 ref(-) 16 ENABLE 9 START 6 ref(+) 12 CLOCK 10 U9 ADC080 9 1 2 3 4 5 6 7 8 J33 CON8 C30 0.1uf 2 3 1 U8A

28、 74LS02 8 9 10 U8C 74LS02 5 6 4 U8B 74LS02 GND 1 2 3 J32 CON3 1 2 3 J30 CON5 1 2 3 4 5 6 7 8 J34 P0 CLOCK W/R R INT0 VCC 1 J31 CON1 1 2 3 4 J23 CON4 1 2 J20 CON2 VCC 1 2 3 4 5 6 7 J25 CON7 LE1 LE2 LE3 LE4 LE5 LE6 TL D3 DP1 DP3 D0 D1 D2 DP2 D0 D1 D2 D3 DP1 DP2 DP3 图 2-4 波形变换电路 2.3.5 显示电路设计 采用的 MC1451

29、1 由单片机控制的 LED 显示其输出波形数据参数（见图 2-5） a bf c g d e DPY7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp 3 8 DS1 B 1 C 2 LT 3 BI 4 LE 5 D 6 A 7 VSS 8 e 9 d 10 c 11 b 12 a 13 g 14 f 15 VDD 16 U1 MC1451 1 Ra1 Rb1 Rc1 Rd1 Re1 Rf1 Rg1 a bf c g d e DPY7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp 3 8 DS2 B 1 C 2 LT 3 BI 4 LE 5 D 6

30、 A 7 VSS 8 e 9 d 10 c 11 b 12 a 13 g 14 f 15 VDD 16 U2 MC1451 1 Ra2 Rb2 Rc2 Rd2 Re2 Rf2 Rg2 a bf c g d e DPY7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp 3 8 DS3 B 1 C 2 LT 3 BI 4 LE 5 D 6 A 7 VSS 8 e 9 d 10 c 11 b 12 a 13 g 14 f 15 VDD 16 U3 MC1451 1 Ra3 Rb3 Rc3 Rd3 Re3 Rf3 Rg3 a bf c g d e DPY a 7 b 6 c 4

31、d 2 e 1 f 9 g 10 a b c d e f g dp 5 dp dp GND 3 GND 8 DS4 B 1 C 2 LT 3 BI 4 LE 5 D 6 A 7 VSS 8 e 9 d 10 c 11 b 12 a 13 g 14 f 15 VDD 16 U4 MC1451 1 Ra4 Rb4 Rc4 Rd4 Re4 Rf4 Rg4 VCCVCCVCCVCC VCCVCCVCCVCC 一一一一一一一一一一一一 1Kx71Kx71Kx71Kx7 a bf c g d e DPY7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp 3 8 DS5 B 1 C 2

32、 LT 3 BI 4 LE 5 D 6 A 7 VSS 8 e 9 d 10 c 11 b 12 a 13 g 14 f 15 VDD 16 U5 MC1451 1 Ra5 Rb5 Rc5 Rd5 Re5 Rf5 Rg5 a bf c g d e DPY7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp 3 8 DS6 B 1 C 2 LT 3 BI 4 LE 5 D 6 A 7 VSS 8 e 9 d 10 c 11 b 12 a 13 g 14 f 15 VDD 16 U6 MC1451 1 Ra6 Rb6 Rc6 Rd6 Re6 Rf6 Rg6 VCCVCC VCC

33、VCC 1Kx71Kx7 1 J219 CON1 1 J218 CON1 1 J220 CON1 DP1 DP2 DP3 LT LT 1 2 3 J27 CON3 1 2 3 J29 CON3 1 2 3 J211 CON3 1 2 3 J213 CON3 1 2 3 J215 CON3 1 2 3 J217 CON3 1 2 3 J26 CON3 1 1 2 2 3 3 J28 CON3 1 2 3 J210 CON3 1 2 3 J212 CON3 1 2 3 J214 CON3 1 2 3 J216 CON3 D0 D0 D3 LE1 LT D2 D1 D3 LE2 LT D2 D1 D

34、0 D3 LE3 LT D2 D1 D0 D3 LE4 LT D2 D1 D0 D3 LE5 LT D2 D1 D0 LT D2 D1 LE6 D3 低频功率放大器的设计 第 - 13 - 页 共 45 页 图 2-5 显示电路 2.3.6 功率测量电路设计 功率测量不仅在工业领域受到关注，在监控商业和住宅负载方面也是如此。 不管从成本还是从环境保护方面来考虑，节约能源在全球日益成为公众关注的 话题。 关键问题是如何实现能源消耗实质性的持续降低。最可靠的解决方案 是要了解用户如何消耗他们的能量以及如何使其对这些能量负责。锁定该领域 仍然是一个工业课题，而且日益成为政府机构的关注重点。许多国家正

35、在开展 各种减少能源消耗的运动并且制定各种激励预算。这些激励措施的启用要求各 种机构开发各种精确的测量性能。 （见图 2-6） RL 8 R2 20K R4 20K R1 20K R3 20K R5 796 C1 0.01uF A U2 NE5532 GND GND 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 U1 AD637C3 CAP C44.7uF R8 RES2 R7 50K R9 1K -12V +12V GND 1 2 J1 CON2 -12V +12V 1 2 J3 CON2 1 2 J4 C

36、ON2 1 2 J2 CON2 图 2-6 功率测量电路 2.3.7 保护电路设计 1、被保护的功放主电路采用的是准互补桥式推挽电路, 不加激励信号时, 功放管处于截止状态。因此, 当功放工作发生故障时, 保护电路要能立即撤除 激励信号, 同时切断供电电 源通路, 使功放立即停止工作。 2、功率放大器处于脉冲工作状态, 在工作期间如果有某处某一瞬间发生故 障而退出工作, 不应给整个功放性能带来明显影响。为可靠起见, 保护时间设 计可大于一个发射宽度（下一个脉冲到来之前自动恢复） 。 3、电路简单可靠, 保护速度快, 抗干扰能力强。 （见图 2-7） 低频功率放大器的设计 第 - 14 - 页

37、共 45 页 R51 47K R52 10K R55 27K R54 47K R53 12K RP50 50K VD50 1N4148 VD51 1N4148 VD52 1N4148 VD53 1N4007 VT50 9014 VT51 9014 VT52 9014 C50 4700pF C51 22uF C52 22uF 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 JDQ50 3A/12V JDQ51 3A/12V 1 2 3 4 5 6 7 J50 CON7 D1 D C1 C A E 图 2-7 保护电路 2.4 主要芯片简介 2.4.1 ADC0809ADC0809 ADC0808/080

38、9ADC0808/0809 的主要功能如下的主要功能如下: : 分辨率为 8 位。 总的不可调误差在（1/2）LSB 和1LSB 范围内。 典型转换时间为 100us。具有锁存控制的 8 路多路开关。 具有三态缓冲输出控制。 单一+5 供电，此时输入的范围为 05V 输出与 TTL 兼容。 工作温度范围-4085 ADC0809ADC0809 的引脚功能的引脚功能 ADC0809 的引脚如图 4-1. （1）IN0IN7：8 个模拟量的输入端 (2)START:启动 A/D 转换，当 SYART 高电平，A/D 开始转换。 （3）EOC：转换结束信号。当 AD 转换 结束时，由低电平转为高电平

39、。此信号 可作为 AD 转换是否完成的查询信号或 低频功率放大器的设计 第 - 15 - 页 共 45 页 向 CPU 请求中断的信号。 图 2-8 ADC0809 引脚图 （4）OE(OUTPUT ENABLE)：输出允许信号或称为 AD 数据读信号。当此信号 为高电平是，可从 AD 转换器中读取数据。此信号可作为系统中的片选信号。 （5）CLK：工作时钟，最高允许值为 1.2MHz，可以通过外接振荡电路改变频 率，也可以用系统 ALE 分频获得，当 CLK 为 640KHz 时，转换时间为 100us. (6)：通道地址锁存允许，上升沿有效，所存 C、B、A 通道地址，则选中的 通道的模拟

40、信号输送到 AD 转换器。 ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻 辑的 CMOS 组件。它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。 （1） ADC0809 的内部逻辑结构 低频功率放大器的设计 第 - 16 - 页 共 45 页 图 2-9 ADC0809 内部逻辑结构图 由上图可知，ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE

41、 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完 的数据。 （2）引脚结构 IN0IN7：8 条模拟量输入通道 ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 05V，若信号太小， 必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太 快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4 条 ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE 线为高电平时，地址锁存 与译码器将 A，B，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道 的模拟量进转换器进行转换。A，B 和 C 为地址输入线，用于选通 IN0IN7 上 的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示

42、。 表 1 CBA 选择的通道 000IN0 001IN1 低频功率放大器的设计 第 - 17 - 页 共 45 页 010IN2 011IN3 100IN4 101IN5 110IN6 111IN7 数字量输出及控制线：11 条 ST 为转换启动信号。当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开 始进行 A/D 转换；在转换期间，ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。OE 为输出允 许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输 出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0

43、 为数字量输出线。 CLK 为时钟输入信号线。因 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必 须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ， VREF（） ，VREF（）为参考电压输入。 2.4.2 AD637AD637 AD637 的精度高，具有扩展的频率响应性能，-3dB 带宽可高达 8MHz。这款 转换器（图下）利用一个反相低通滤波器级来提供缓冲电压输出，其求平均值 时间常数与输入信号电平无关。 除了总体性能改进之外，AD637 还具有两个独 特的特性：第一个特性是提供分母输入，使该器件可用作平方器、均方器或平 方根求和器（向量求和） ，同时还有助于低频( 10Hz)测量；第二个特

44、性是提 供片选功能，使用户可以在不使用真有效值转换器时（例如调到直流量程的便 携式仪表） ，将其转入省电状态，以降低功耗。芯片选择一般是“使能” ，必须 将 TTL 输入电平拉低至 0.8 V 以下才能使真有效值转换器进入待机状态，此时 其功耗只有原来的 1/7。对于不需要片选功能的正常工作模式，此引脚应悬空。 当片选电平为低时，输出（引脚 9）进入高阻状态。这种模拟“三态”工作方 式允许将数个 AD637 的输出并联起来，并通过将片选拉至高电平来选择所需的 通道，由此便构成了一个有源多路复用器。AD637 同其前款产品一样，利用绝 对值电路对输入信号电压进行全波整流。 低频功率放大器的设计

45、第 - 18 - 页 共 45 页 引脚图： 图 2-10 AD637 引脚图 2.4.3 78057805 三端稳压 IC：7805 三端正向电压调节器: 3-TERMINAL 1A POSITIVE VOLTAGE REGULATORS FEATURES Output current up to 1A Output Voltages of 5V,6V,8V,9V,12V,15V,18V,24V 低频功率放大器的设计 第 - 19 - 页 共 45 页 No external components required Internal short circuit current limitin

46、g Internal thermal overload protection Output transistor safe-area compensation Output voltage offered in 3% & 5% tolerance 三端固定输出电压式稳压电源 H78XXXX 系列 运用其器件内部电路来实现过压保护、过流保护、过热保护，这使它的性 能很稳定。能够实现 1A 以上的输出电流，器件具有良好的温度系数。 本产品有多种电压输出值 5V24V，因此产品的应用范围很广泛，可以运用 本地调节来消除噪声影响，解决了与单点调节相关的分散问题 输出电压误差精度分为3%和5% 封装形式

47、: TO-220AB 管脚排列: Vin-GND-Vout (Input-Grount-Output) 管脚排列: 输入端-接地端-输出端 中间管脚与散热片导通 绝对最大额定值: ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS: 输入电压: VI-Input voltage: 3540 V 结合温度: Topr-Operating junction temperature: 0+150 功 耗: Pd-Power Dissipation(Ta=25): 2.7 W 功 耗: Pd-Power Dissipation(Tc=25): 10 W 工作温度: Topr-Operating temp

48、erature: - 30+85 保存结温范围: Tstg-Storage temperature: - 55+150 结 温: Tj- Junction Temperature: 150 低频功率放大器的设计 第 - 20 - 页 共 45 页 热阻数据: Thermal Data: 结至环境热阻: Rth(j-c)-Thermal Resistance Junction-Case: 12.5 /W 结至外壳热阻: Rth(j-a)-Thermal Resistance Junction-Ambient: 60 /W H7805AE & H7805BE (对照其它工业型号 MC7805CT、L7805CV、LM7805CZ、UTC7805) ELECTRICAL CHARACTERISTICS:(lo=500mA,Vl=10V,Ci=0.33F,Co=0.1F,Unless otherwise specified) 7805 的电气特性: 如无特别说明,测试条件为-Tj=0125, Vl=10V,lo=500mA,Ci=0.33F,Co=0.1F 输出电压: Vo-