实验3音频功率放大电路设计.docVIP

南昌大学实验报告 学生姓名： 龙蝉 学号：6100212017 专业班级： 通信121班 实验类型：□验证 □综合 □ 设计□ 创新 实验日期： 2014/3/15 实验三：音频功率放大电路设计 一、设计任务 设计一小功率音频放大电路并进行仿真。 二、设计要求 已知条件：电源为正负12V；输入音频电压峰值为5mV;8Ω/扬声器；集成运算放大器；三极管；二极管；电阻；电压若干 基本性能指标：Po≥200mv；负载阻抗RL=8Ω；截止频率FL=300HZ,FH=3400HZ. 拓展性能指标：Po≥1W（功率管自选）。 三、设计方案 音频功率放大电路的基本框图 音频功率放大电路的电路图： 音频功率放大电路由于采用了全电路直接耦合方式，温度漂移对电路影响比较大，采用差动输入放大电路，抑制温度升高导致的零点漂移较为理想。图中Q1、Q8、R3、R2、R4?组成单端输入、单端输出的差动放大电路。该电路由于采用两个特性相同的三极管组成对称放大电路，并且发射极上共用电阻R4共同作用，达到抑制温度漂移的效果。一方面，共用发射极电阻，使两放大电路由于零点漂移产生的参数变化同时进行，零点漂移被抵消，具体过程如下： 另一方面，共用电阻R4也作为负反馈电阻，通过电流负反馈作用，进一步减少工作点的零点漂移。当信号经过差动电路输出后到后一级三极管Q3，Q3为共发射级电路，共射级电路具有电压放大作用，所以信号经Q3电压放大后，输入到下一级，下一级Q4，Q9?组成对称互补放大电路，两个三极管都为共集电极电路，共集电极电路没有电压放大作用，电压放大倍数近似为1，但它有电流放大作用，经Q4，Q9两个互补对称三级管组成的电路放大后，信号电压和电流同时被放大，也就是功率（Ｐ＝ＵI）被放大，最后经功率放大三极管Q6,Q7输出，驱动扬声器发声。调节电位器R６可以改变Ｑ１的基集的电流， 从而改变前级差动放大电路的信号输出大小，影响后面的每一级放大电路，使功率放大级输出信号的功率增大或者减小，也就是使我们所听到的声音增大或者减小。Q3和Q4基级和集电极都并联一个15pf的小电容，这个是为了防止自激而损坏电路而附加上去的。?扬声器补偿电路由R10、C4组成，由于扬声器为感???负载，在瞬间大动态信号作用下，容易损坏扬声器内的线圈。接入R10、C4组成容性负载，补偿由于感性负载产生的移相，保护扬声器 1：滤波器的设计 由R、C元器件与运放组成的滤波器称为RC有源滤波，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率的以外的信号。 fl2=flx*2^(x/6); fH1=fHx/2^(x/6) 2：前置电路的设计 前置放大电路一般采用宽频带、低漂的运算放大器。可选用的集成运算放大器很多，，我们这里选用。为了提高输入阻抗和抑制共模抑制性能，减少输出噪声，采用集成运算放大器构成前置放大电路时，必须采用同相放大电路结构。 3：功率放大器的设计 R6、R7用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十至几百欧姆（设取R6=R7=240Ω）。 R8、R9为负反馈电阻，可以改善功放的性能，一般为几欧姆（设取R8=R9=1Ω）。 R10、R11为平衡电阻，使T1、T3的输出对称，一般为几十至几百欧姆（设取R10=R11=100Ω）。 R12、C3的取值视扬声器的频率响应而定，以效果最佳为好，一般R12为几十欧姆、C3为几千皮法至0.1μF（设取R12=30Ω、C3=0.1μF）。 静态工作点的设定 设电路参数完全对称，静态时，功放的输出端o点的电位为0；Vo=0; 四、电路仿真与分析 R13滑动变阻器为0%时，输出波形与输出的功率： R13滑动变阻器为100%时，输出波形与输出的功率： （1）?输出信号的幅值大，容易产生失真。? （2）?输出功率大，消耗在电路的功率也大，电源提供的能量效率对整机的影响很大。 （3）当音频信号Vi 为正半周时，运放的输出电压Vc上升，VB亦上升，结果T3T4截止，T1T2导通。负载RL中只有正向电流iL，且随Vi增加而增加。反之Vi 为负半周时，负载RL中只有负向电流iL，且随Vi的负向增加而增加。