1、西安电子科技大学长安学院数字电路课程设计题 目：基于 NE5532 的耳机功率放大器专 业：生物医学班 级：07221姓 名：张君芳学 号：07221004指导教师：时 间：2009 年 11 月基于 NE5532 的耳机功率放大器一、引言“耳放”即耳机放大器。耳放主要功用就是在前端提供充足的放大功率。帮耳机推出足够音量，尤其是遭遇上高阻抗、低灵敏度的专业耳机时，耳放更是扮演着不可或缺的重要角色。当然它的作用不仅止于放大功率，依据电路设计，使用的放大组件等，都会对各频段的音色产生不同的影响。例如使用真空管作为放大组件的胆机具有音染较明显的特色，虽然略微失真但声音却更温暖悦耳。因此耳放其实也具有
2、调音的效果。随着现代生活品质的上升，用耳机欣赏音乐的人群日趋增加，但大多数还是停留在直接用耳机连接随身听、音乐手机等小型音源的方式为主。可是这类音源通常受限于产品体积、成本等各方面因素，仅能容纳简单的电路设计，难免会有输出功率不足，无法推动耳机，音质还原效果不佳的疑虑存在。所以在耳机系统中，在音源与耳机之间加入一个耳机放大器的环节，可以改善音质、调整系统的音色走向，这已经在耳机发烧友中形成共识。但是耳机放大器的市场售价普遍偏高，机型偏少，而且所采用的进口货中最便宜的也不低于 2000 元，如英国“音乐传真”的 X-CANS、GRAHAM 的 SOLO 和美国 RADORA1，贵的可达数万元人民
3、币，如美国 HEADROOM 的新旗舰售价为 3333 美元。国内产品中目前已经实现商品化生产的国产耳机放大器有北京清华大学吴刚设计制作的 A1SE（晶体管）及 T2A（电子管） 、北京欧博的 Cyber 20。在平时的生活中通常以下几类人对音响有着发烧级的要求：音响发烧友，这类人群对于音响有很深的认识，对器材非常的了解，以“玩音响”听音乐为人生乐趣。对音质有较高要求的人群， 在听音乐的同时会去在乎整个音响系统的音色取向，是市场最大的潜在人群。追求高生活品质，有着高收入的人群，他们不在乎东西的好坏，只注重物质追求和独特的的个人品味。便携式放音设备的使用人群，在自己现有的器材上，随着时间的推移会
4、逐渐的去考虑音质和怎样去提高听觉的效果。耳机放大器的设计制作类似于前级放大器（很多耳机放大器可当作前级来使用） ，主要应用于个人数字助理（PDA ） 、掌上型个人计算机、MP3、CD、DVD 播放器、移动电话、便携式电子设备等多媒体产品中。说到小功率的耳放，不得不提到 20 世纪的运放之皇 NE5532，曾经出现在无数的优秀前级放大、调音电路之中，中频温暖细腻厚实，胆味十足，性价比很高!直到今天我们还能很容易地在一些中低档的音响产品中找到它。由于其体积小、电路简单，所以是讲究实用性、低投入的动手派的首选。因为 NE5532 从面世到如今已历经数载，大家对其电路也非常熟悉，有着多种多样的玩法。在
5、此次设计中的耳机功率放大器的特点是电路简单、功率小、成本低。二、关键字音频放大 耳机 功率放大器 NE5532 三、设计题目音频功率放大器四、课程设计的基本要求本题目要求设计者以音频功率放大器为对象，完成硬件系统设计并实现其功能。要求：1. 熟悉任务，分析课题要求，熟悉音频功率放大器的原理，进行方案设计；掌握系统设计要领。2. 完成音频功率放大器设计。3. 相关知识：模拟电子技术、电路基础、数字电路。4. 完成硬件电路设计和装调，实现其功能；5. 撰写课程设计报告。任务与要求五、设计方法根据实验的要求设计出一套较为科学合理的实验方案，初步确定要求和预期的结果，划出一份较为完整的实验原理电路图，
6、这也是实验前期的预备阶段。这一阶段的主要任务是准备好实验所需求的元件功能资料，其中包括：画出方框图；查阅有关芯片的功能及引脚图；搞清楚各个元件的功能，画出实验草图。将各种方案进行比较及可行性论证，然后再确定实验方案。此次题目设计中在芯片选择上有两种方案可供选择：方案一：使用成熟的大型运算放大集成芯片完成要求；方案二：使用价格低廉，电路简单的芯片完成设计要求方案一 电路将较为复杂且成本较高，方案二虽有些简单但完全可以完成设计的要求。六、原理分析 NE5532 是典型的双极型输入运算放大器，是一种高性能低噪声运放，与很多标准运放相似，它具有较好的噪声性能，优良的输出能力及相当高的小信号与电源带宽。
7、（1）小信号带宽：10MHZ；（2）输出驱动能力：600 10V；（3）输入噪声电压：5nV/HZ；（4）DC 电压增益：50000；（5）AC 电压增益：10KHZ 时 2200；（6）电源带宽：140KHZ;（7）转换速率：9V/S；（8）大电源电压范围：3V20V。相关的参数如下所示：1、极限参数：参数 符号 NE5532 单位电源电压 Vcc 22 V差分输入电压 Vdif 13 V输入电压 Vi 提供电压 V功耗，TA=25 PD 1100 mW工作温度 TOPR 070 2、电气参数参数 符号 测试条件 最小值 标准 最大值 单位输入失调电压 VIO - - 0.5 4.0 mv输
8、入失调电流 IIO - - 10 150 nA输入偏置电流 IBIAS - - 200 800 nA供电电流 ICC - - 6.0 16 mA输入电压范围 VI(R) - 12 13 - V共模抑制范围 CMRR TA=25 70 100 - dB电源抑制比 PSRR TA=25输出电压范围 VO(P-P) RL600 12 13 - V输入电阻 RI TA=25 30 300 - K短路电流 ISC - - 38 - mA过调 OS RL=600,CL=100PF - 10 20 %电压增益 GV f=10kHz 2 2.2 - V/mv增益带宽 GBW CL=100PF, RL=600
9、8 10 - MHz 转换速率 SR RL=1K,CL=100PFRL=600 - 6 8.0 V/us输入噪声电压 eN fo=30Hzfo=1kHz - 8.05.0 -nv/Hz3、NE5532 的相关封装形式及典型电路4、NE5532 的芯片内部电路如下图所示：上图为 8 脚和 16 脚封装的 NE5532用单个 NE5532 组成的小功率电路有很多版本，通过不断地对比和思考，对相关的电路图作了修改，最终确定了原理图(图 1)。上图为 NE5532 的内部电路结构上图为 NE5532 的相关测试电路电路由两块运放组成，其中 IC1a 起到放大的作用，IC1b 形成跟随器，进行电流扩充，
10、增大驱动能力。从信号的走向上来说，信号首先经过一个音量控制电位器，信号的一部分通过一个由 0.47uf 和 100K 电阻构成的高通，到达 IC1a的+端。IC1a 的端接了两个电阻，分别是 4.7K 和 10K 的电阻，这2 个电阻构成了反馈网络，提供了约 3.1 倍（1+10/4.7）的电压放大倍数。IC1a 的输出分 2 路走，一路通过 47 欧姆的电阻，达到耳机的输出；另外一路，连接到 IC1b 的+端，由 IC1b 构成的跟随器，在通过另外一个 47 欧姆达到输出。0.47uf 电容和 100K 电阻构成的耦合网络, 4.7K 和 10K 电阻构成的反馈网络。在这里值得一提的是电源问题，如果使用稳压电源的话，应该注意稳压电源的滤波要给足，因为本电路本身就非常简单，那么对元器件的选取就比较挑剔，建议在选材时尽量选择质量好一点的元器件。由于 NE5532 为正负双电源供电，电源电压范围：3V20V，9V 的电源电压在允许范围之内，且方便提供，因此在设计中采用两节 9V 电池串联将中间拉低为地，进行双电源供电。本设计使用 Altium Designer 电路设计软件绘制出的系统总电路原理图如下所示：
