具有弱信号放大能力的低频功率放大器的放大部分的设计――1

关于《具有弱信号放大能力的低频功率放大器的放大部分的设计与调试心得》文章是原创的文章，分为两个章节进行说明：

本版块是文章之一：主要是说明设计任务的基本要求和设计方案的选择。

一、设计任务和基本要求：

设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器的放大部分，其基本要求：

在放大通道的正弦信号输入电压幅度为2～700mV，等效负载电阻R为8Ω下，放大通道应满足：

1. 额定输出功率Por≥10W;

2. 带宽BW≥800～10000Hz;

3. 在Por下和BW内的非线性失真系数≤3%;

4. 在Por下的功率≥55%;

在前置放大输入端交流接到地时，R=8Ω上的交流声功率≤10mW。

二、方案的实现

根据题目设计要求，可供选择的功率放大器可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集成功放。许多优质功放均是分立功放。但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当，则性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载、过流、过热等损坏还得加复杂的保护电路。现在市场上有许多性能优异的集成功放芯片，如TDA2040A、LM1875、TDA1514等。集成功放具有工作可靠，外围电路简单，保护功能较完善，易制作调试等优点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设计的要求是没有问题的。另外集成运放还有性价比高的特点。

综上所述，在满足要求的前提下，选用易调试的集成运放。

我们熟悉的集成运放有TDA2040、LM1875、TDA1514等，其中TDA2040A功率裕量不大，TDA1514外围电路较为复杂，且易自激。这两种功放的低频性能都欠佳，LM1875外围电路简单。电路成熟，低频特性好，保护功能安全。它的不足之处是高频特性较差(BW≤70kHz)，但对于本设计的要求的50Hz～10kHz已足够，因此选择LM1875做功放。

设计要求前置放大输入交流短接到地时，R=8Ω的电阻负载上的交流噪声功率低于10mW，因此要求选用低噪声的运放。本装置选用优质低噪声运放NE5532P。设计要求输入电压幅度为5～700mV时，输出都能以Po≥10W满功率不失真输出，信号需放大几千倍;又考虑到运放的放大倍数与通频带的关系，故采用两级放大。增益调节可用电位器手动调节，也可采用自动增益控制，但考虑到题目中的“实用”两字，本装置采用手动增益调节。

详细原理框图如图1所示：