模拟电路实验的其中一个是要自己设计一个音频放大器。

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实验要求:

音频功率放大器是音响系统中不可缺少的重要组成部分,其主要任务是将前级已经放大的音频信号进行功率放大,以得到足够大的输出功率,推动外接负载,如扬声器,音箱等。
本次实验是根据给出的技术指标,设计制作一个音频放大器,要求能驱动额定功率P>=8W的扬声器。
参数要求:
a.额定功率:Pom >= 5W
b.负载阻抗:RL = 8.2Ω
c.上限频率:fH >= 20KHz
d.输入阻抗:Ri > 20KΩ
e.电压增益:G > 20dB
参考模拟电子技术基础第九章内容及检索相关资料,画出设计的电路工作原理,分析说明其工作原理。
利用NI Multisim 软件仿真验证电路可行。
制作音频功率放大器,调试使其性能指标达到要求。

设计思路:

由于老师未给出指定电路图与元器件,本着能简单绝不复杂化的原则,采用音频功放芯片。综合考虑,选择LM386作为核心芯片进行设计电路。
何为LM386:LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器,广泛应用于录音机和收音机之中。
制造商:美国国家半导体公司 种类:音频功率放大器
特性
静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电;
工作电压范围宽,4-12V or 5-18V;
外围元件少;
电压增益可调,20-200;
低失真度;
应用特点
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地为参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
LM386出色的特性就很好的作为本次的主控芯片,但出于成本考虑,选择了国产LM386N 直插型封装。
电器特性

电器特性
电器特性

电路设计:

电路图设计
电路图设计

器件解释:
C1输出电压滤波电容
R与C2串联构成校正网络用于相位补偿
C3与R2设置增益
C4旁路电容
C5输入端滤波电容
R1输入电压调节

PCB设计:

PCB正面
PCB正面

PCB反面
PCB反面

采用嘉立创EDA进行设计。

Multisim仿真验证:

失败了
失败了

Multisim仿真失败

本次仿真尝试0-1V的 20-20000Hz的正弦信号模拟输入音频信号,利用示波器应在输出端测得符合电压增益的无失真正弦信号。
很遗憾,仿真失败了(会出现严重失真情况,并且也达不到预期的电压增益),但经过自己的分析,电路图应该没问题,分析原因如下:
1.对Multisim操作不熟悉,可能有元器件使用错误。
2.Multisim的自身缺陷,没有模拟音频信号输入
3.MUlitism的自身缺陷,庞大的元器件库竟然没有LM386,采用网上教程自定义的LM386芯片,这可能是造成仿真失败的原因

元器件采购:

BOM清单:

BOM
BOM

没有买音响,验收的时候随机抽取一位幸运儿借用一下即可。

电路板焊接:

SMT太贵了,使我无法负担的,器件也都是插片的,极大减少了焊接难度,元器件较少,采用手焊。
工程量较小,也没有进实验室,在宿舍进行焊制。

在上一节模电实验课进行了简单是实物验证,输入电压0.1V正弦200Hz,在输出端测得交流电压为6V,时间紧凑,未使用示波器进行波形观测,是否可以放大,需要进一步验证

希望能成功,,,希望能通过验收。

后期再见