G_低频功率放大器1

【低频功率放大器设计与实现】 低频功率放大器是一种关键的电子设备，用于将小信号放大到足够的功率水平，以驱动负载如扬声器或其他需要大电流或电压的应用。在2009年全国大学生电子设计竞赛中，G题要求参赛者设计并制作一个低频功率放大器，重点在于其性能指标和功能实现。 1. **基本要求** - **输出功率**：当输入正弦信号电压有效值为5mV时，放大器需在8Ω负载上提供至少5W的输出功率，同时保持输出波形不失真。 - **通频带**：放大器的通频带应覆盖20Hz至20kHz，确保音频信号的完整传输。 - **输入电阻**：输入阻抗设定为600Ω，确保与信号源的良好匹配。 - **输出噪声**：输出噪声电压有效值不能超过5mV，以保证高质量的音频输出。 - **效率优化**：鼓励参赛者尽可能提高功率放大器的整机效率。 - **测量功能**：放大器应具备测量输出功率、直流电源供给功率以及整机效率的能力，并要求测量精度优于5%。 2. **发挥部分** - **扩展通频带**：将放大器的通频带扩展到10Hz至50kHz，以增强高频响应能力。 - **失真度**：在通频带内，放大器的失真度应小于1%，提升音质表现。 - **输入信号幅度**：在保证输出功率的前提下，尽量减小输入信号幅度，提高灵敏度。 - **带阻滤波器**：设计一个带阻滤波器，针对40~60Hz的频率范围，要求在50Hz处的输出功率衰减至少6dB，以消除特定频率的干扰。 - **其他创新**：鼓励参赛者提出其他创新设计，以提升放大器的性能或特性。 3. **设计要求** - **禁止使用MOS集成模块**，要求使用分立的大功率MOS晶体管。 - **输出噪声电压**的测量需使用带宽为2MHz的毫伏表，并在输入端接地时测量负载电阻上的输出电压。 - **效率计算**：整机效率是输出功率与直流电源供给功率的比例，设计时需预留测试端子。 - **带阻滤波器**通过开关接入，方便切换。 - **设计报告**应包含系统总体框图、核心电路原理图、流程图、主要测试结果，以及完整的电路原理图和源程序附件。 4. **评分标准** - **系统方案**：考察整体设计思路，包括理论分析、电压放大、输出级和带阻滤波器的设计。 - **电路与程序设计**：评价电路图、工作流程图的完整性和有效性。 - **测试方案与结果**：根据调试方法、测试数据的完整性和结果分析进行评分。 - **设计报告**：注重摘要的清晰度、报告结构的逻辑性和图表的规范性。 - **完成度**：根据实际制作完成的各个项目进行打分，包括输出功率、通频带、输入电阻、噪声限制等。 - **发挥部分**：对超出基本要求的设计创新进行额外评分。 设计一个符合这些要求的低频功率放大器，不仅考验参赛者的理论知识，还涉及到实践技能，包括电路设计、信号处理、噪声抑制和效率优化等多个方面。参赛者需要综合运用电子工程、信号与系统、半导体物理等多学科知识，以打造出高性能的低频功率放大器。