音频功率放大器文档格式.docx
- 文档编号:16338375
- 上传时间:2022-11-23
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:323.28KB
音频功率放大器文档格式.docx
《音频功率放大器文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《音频功率放大器文档格式.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
讲师
2009年1月7日
实验目的:
1.学会熟练操作Multisim软件。
2.学会用Multisim软件进行电子线路设计并运用软件分析各种参数。
3.熟练掌握基本放大器(电压放大器、功率放大器)的设计、分析及运。
4.学会音频放大电路基础的电路设计并进行研究分析。
实验要求:
1.了解音频放大器的基本电路结构。
2.概述音频放大器的构造及功能。
3.用Multisim完成对电压和功率放大器的电路设计。
4.对电路的各部分功能作简要解释。
5.要求所设计的电路实现对电压和功率的放大功能。
6.对电路进行调与仿真,得到重要性能参数且要求要有电路的输入与输出波形。
7.对放大器的一些性能指标进行研究分析。
(对输入输出波形研究以及对频率效应的研究等等)。
8.得出实验结论。
实验内容:
音频放大电路一般可分两部分,前一部分进行小信号电压幅值放大,后一部分采用功率放大器,与扬声器相连。
因此要实现音频功率放大电路的设计其实就是完成对电压与功率放大电路的设计。
一、实验原理图
图1电压和功率放大电路
1.分析此图大体可分为两部分一是电压放大功能二是功率放大功能,首先分析其功率放大部分:
功率放大器大多采用互补堆成电路,与电压放大器相比功率放大器的输出的电压幅度和电流幅度均较大,效率高且非线性失真小。
由下图功率放大部分电路图可知,由于两个三极管的特性一致,所以发射极电流相等,负载RL上的静态电流为零,射极点位为零。
当输入小信号时,输出电流是两管发发射极电流之差,避免了交越失真。
当输入信号较大时,Q1管导通,Q2管截止,管子的导通时间大于信号的半个周期。
图2功率放大电路
将电路进行仿真得到的波形图如下图所示:
图3波形图
由此图看出输出波形并没有失真。
在保证最大不失真的最大输出功率为
=
=9ω,加大电压可看出波形出现了失真。
图4
2.下面对整个电压与功率放大的电路进行分析与研究;
对于音频功率放大电路其频率响应是其一重要指标,首先对放大电路的频率效应进行分析研究:
(1)由于放大器件本身具有极间电容,以及放大电路中存在电抗性元件,所以,当输入不同频率色正弦信号时,电路的放大倍数就成为频率函数,这种函数关系称为放大电路的频率响应或频率特性。
O
图5幅频特性
图6相频特性
(2)幅频特性和相频特性。
放大器在不同频率下的放大倍数课表示为:
而公式中
之间的关系称为放大器的幅频特性,
之间的关系称为放大器的相频特性。
(3)在放大倍数下降到中频的0.707时,相应的频率分别分别称为上限频率
和上限频率
。
两者之间的频率范围称为通频带BW,即:
从图中还可以看出,中频段相位差基本时
,输入与输出反相;
高频比中频滞后,低频段比中频段超前。
通频带的宽度表征放大电路对不同频率输入信号的响应能力。
特征频率,一般将
下降为1的频率定义为晶体管的特征频率,当
时,
=1,
=0,
将完整电路连接好进行仿真观察示波器的输出与输入波形,设置函数发生器的输入电压为800mV,通过运放电压放大了10倍,波形没有失真。
该电路前级运放电路放大了电压,后级功放电路放大了电流,因此整个电路实现了功率的放大。
图7
从图中看出输入波形与输出波形均没有失真,从电路的放大功能和所得到的波形图看出电路完成了前级对电压放大后级对功率的放大功能而且功率放大电路的频率响应也十分重要,它是用来反映放大器对不同频率信号的放大能力即有效频率范围。
频率响应常用下降
以内频率范围来表示,功率放大器频带越宽越好。
再进一步研究输出波形增大输入电压得到如下图示波器所示的失真波形。
图8
下面对该电路进行交流分析以观察其频率特性。
选择“仿真/分析/交流分析”,设置好输出变量后,运行软件进行交流分析;
图9
图10
调处指针进行数据分析得到如下结果
图11
根据得到的数据结果分析以及前面的频率特性分析次音频功率放大电路在-3dB处所对应的截止频率约为
,该电路频率响应基本满足音频放大电路要求。
对于音频放大器的设计有待改进,此次的电路设计只是其主要的功能部分而且学会了功率放大器的整个基本组成部分:
功率放大器的实质就是将直流电能转化为音频信号的交流电能。
经此次电路设计得出了一些对放大器的指标进行分析的结论:
输出功率大小是功率放大器最基本的一项指标。
衡量放大器输出功率的指标一般为最大不失真连续功率,是指放大器配接额定负载时的正弦波电压的平方,除以负载电阻而得到。
放大增益是放大器的能力重要指标,其实际定义为放大器的输出量与输入量之比。
从所设计的电路而言中间级的主要任务是提供足够大的电压增益。
不仅要求中间级本身具有较高的电压增益,同时为了减少对前级的影响,还应具有较高的输入电阻。
另外,还应想输出级提供较大的推动电流,可采用复合管的形式。
输出级的主要作用是提供做够的的输出功率,以满足负载的需要;
同时还应该具有较低的输出电阻,以便增强带负载能力;
也应该有较高的输入电阻,以免影响前级的电压增益。
由于输出级工作在大信号状态,应该设法尽可能减小输出波形失真。
此外,输出级有过载保护措施,以防止输出短路或负载电流过大而烧坏功率管。
因此为满足上述要求本输出级采用互补对称的功率放大电路。
总结:
(调试与分析)
通过调试可以发现采用前置信号放大器在一定程度上可以提高输出电压,但是中间级电路易失真而导致输出严重失真,前级放大器与功率放大器连接后输出电压很小,这是因为功率放大器的输入电阻很小导致电压放大倍数很小,也可能是前级放大器的输入电阻太大导致电压放大倍数小,以至于输出电压小。
因此,可以通过减小前级放大器输入电阻和增大功率放大器输入电阻的方法来提高输出电压。
比如,可以在功率放大器前加一个共集电极放大器或电压跟随器以功率放大器的输入电阻,前级放大器最好采用共基极放大器和共发射极放大器。
参考文献:
1.林春方.电子线路学习指导与实训.第20页.电子工业出版社.2004
2.周凯.《EWB虚拟电子实验室》第208到212页.北京交通大学出版社.2003
3.柳春峰。
《电子设计自动化(EDA)教程》第94页.北京理工大学出版社.2005
新疆大学课程论文(设计)、学年论文评分表
题目
作者
吉兵
专业年级
电信08-1班
指导教师
王建英
指导教师评语及
评分建议
该学生在此次电路的设计中思维活跃,动手能力强,勇于创新、善于思考,设计过程中善于发现问题并及是解决问题,应变能力强,本次作业内容新颖,实验结果达到了预期目的和要求。
该学生成绩是:
年月日
院
(部)
或
教
研
室
意
见
学院或教研室主任:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 音频 功率放大器