音頻放大電路的設(shè)計(jì)與仿真multisim仿真及文檔

一．設(shè)計(jì)過(guò)程

（一）基本功能設(shè)計(jì)

1.輸入部分

由于大多數(shù)放大電路存在溫漂問(wèn)題（0輸入的時(shí)候不是0輸出），所以在電

路的輸入級(jí)采用差分放大電路，用三極管設(shè)計(jì)一個(gè)恒流源來(lái)提供靜態(tài)偏置。采

用雙端輸入，單端輸出的形式。實(shí)際情況下，很少用原理講解中那樣的電路來(lái)

連接信號(hào)與電路，直接使用集成運(yùn)放放大原件可以更直接又便捷的解決此題，本次仿真我采用同相比例放大器做輸入級(jí)，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)1-20。

2.通頻帶的設(shè)置

本次實(shí)驗(yàn)要求3dB通頻帶為300～3400Hz，輸出正弦信號(hào)無(wú)明顯失真。于是我采用高通低通濾波器分別實(shí)現(xiàn)下限與上限截止頻率的設(shè)置。

3.功率放大器的選擇

  功率放大器種類繁多，按照晶體管在整個(gè)周期導(dǎo)通角的不同，可以分為甲類、乙類、甲乙類、丙類、丁類。按照電路結(jié)構(gòu)不同，可以分為變壓器耦合、無(wú)輸出變壓器OTL、無(wú)輸出電容OCL、橋式推挽功率放大電路BTL。本次仿真中我采用甲乙類雙電源互補(bǔ)輸出電路。根據(jù)題目要求設(shè)置負(fù)載為8Ω。

（二）發(fā)揮功能設(shè)計(jì)

無(wú)

二．仿真及調(diào)試過(guò)程

（一）基本功能仿真與調(diào)試

• 所用元器件
  

表1、元器件使用情況

• 仿真實(shí)現(xiàn)過(guò)程
  

圖1、電路原理圖

• .輸入端的放大電路
  

圖2、輸入端放大電路

          設(shè)置信號(hào)源頻率500hz，幅值5V，通過(guò)如下公式：

          根據(jù)比例調(diào)R4電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)1-20倍電壓放大倍數(shù)。

• 、低通、高通濾波器的設(shè)置
  

仿真電路如圖3所示。

圖3、通頻帶設(shè)置電路

       設(shè)低通、高通濾波器中電容為1uF，通過(guò)如下公式：

       計(jì)算可得：

       將二者級(jí)聯(lián)可得如圖2所示電路。

• 、功率放大電路
  

圖4、功率放大電路

        仿真原理圖如圖4所示，由圖中數(shù)據(jù)計(jì)算可得：

        達(dá)成題目要求的Pom≥1W的要求。

圖5、20倍放大時(shí)輸入與輸出波形圖

由圖5可知，在20倍放大后經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)已解決波形失真。

圖6、總電路仿真原理圖

• 調(diào)試過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題及解決措施
  

該電路使用的原件類型少，電路連接簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)電路要求也較為簡(jiǎn)單。但是最初經(jīng)測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果不是很理想，失真較為嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲，對(duì)功率放大電路進(jìn)行小幅修整。

      在設(shè)置通頻帶時(shí)也遇到了諸多問(wèn)題，比如輸出電壓不符合計(jì)算數(shù)值，波形嚴(yán)重失真，通過(guò)替換集成運(yùn)放芯片與改變電阻電容數(shù)值得以完成通頻帶的設(shè)置。

（二）發(fā)揮功能仿真與調(diào)試

• 所用元器件
  

• 仿真實(shí)現(xiàn)過(guò)程
  

• 調(diào)試過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題及解決措施
  

內(nèi)容總結(jié)

•          設(shè)計(jì)心得
  

通過(guò)本次設(shè)計(jì)，認(rèn)識(shí)到了自己所學(xué)知識(shí)的不足。在課本中學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用課本知識(shí)去分析。興趣就在這一個(gè)個(gè)的試驗(yàn)中激發(fā)了。在搭建電路的過(guò)程中補(bǔ)償自己的不足，在調(diào)試電路的過(guò)程中體會(huì)電路的工作原理，使得自己的能力得到提升。感謝能有這次機(jī)會(huì)讓我再次使用這個(gè)仿真環(huán)境，這個(gè)軟件提供了全新的學(xué)習(xí)模式，給我們提供了解模擬電路的機(jī)會(huì)。通過(guò)這次的音頻放大電路的設(shè)計(jì)與仿真的過(guò)程，我學(xué)到了很多東西，這次實(shí)驗(yàn)可以全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，融會(huì)貫通學(xué)生們平常課上學(xué)習(xí)的東西，不在只是學(xué)一學(xué)理論而不去實(shí)踐，這次的設(shè)計(jì)與仿真就是一種實(shí)踐，一種對(duì)于自己所學(xué)知識(shí)的實(shí)踐練習(xí)，從而進(jìn)一步的把書本知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。

在設(shè)計(jì)中，我遇見(jiàn)了很多難以解決的問(wèn)題，但也學(xué)會(huì)了很多的東西，比如掌握了放大電路的原理、如何去檢查電路是否導(dǎo)通、進(jìn)一步熟練運(yùn)用萬(wàn)用表等等的知識(shí)，同時(shí)也明白了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，當(dāng)你一個(gè)人完成不了的時(shí)候你就不得不去尋求同事的幫助，同時(shí)在設(shè)計(jì)與仿真的過(guò)程中我也鞏固了自己許許多多的專業(yè)知識(shí)，而且也在實(shí)踐中對(duì)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了印證，也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處。這次的音頻放大電路設(shè)計(jì)與仿真我對(duì)于自己在這之中的行為還是較為滿意的，自己進(jìn)行了實(shí)踐也學(xué)會(huì)了許多書本上沒(méi)有的知識(shí)，希望之后自己能夠更多的接觸到類似的實(shí)踐任務(wù)與研究，讓自己有更多的機(jī)會(huì)去進(jìn)步。

（一）對(duì)三極管的認(rèn)識(shí)（BJT）

三極管的共射，在基極輸入，在集電極輸出，輸入和輸出公用發(fā)射極，所以叫共射電路。是我們經(jīng)常用到的基礎(chǔ)放大電路。基本的共射電路增益高、輸入輸出反向。輸入電阻小、輸出電阻大，帶負(fù)載能力差。高頻響應(yīng)低。 而且靜態(tài)工作點(diǎn)極其不穩(wěn)定，所以我們?cè)诤罄m(xù)的學(xué)習(xí)中加入了各種的穩(wěn)定條件，比如反饋和分壓式連接。

三極管的共集，基本共集放大電路（電壓跟隨器、射極跟隨器） 電路特點(diǎn)：

信號(hào)從射極輸出，又叫射極輸出器；輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相位，又叫跟隨器；電壓放大倍數(shù)小于等于1，電流放大倍數(shù)大，適合作功率放大器的射極輸出； 輸入阻抗高，輸出阻抗小，適用于輸入級(jí)作阻抗變換用；

三極管的共基，共基放大電路電路特點(diǎn)：電流放大作用，Au與共射相同，輸入電阻比共射小，輸出電阻與共射相同，高頻性好，無(wú)電流放大作用。

（二）對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的認(rèn)識(shí)（FET）

場(chǎng)效應(yīng)管的共源電路的特點(diǎn)：

電壓放大倍數(shù)小于且接近于1；價(jià)輸入電阻較高；輸出 電阻較低；輸入與輸出反相；電壓放大倍數(shù)低；類似于BJT的共射電路；噪聲低，能把輸入信號(hào)都降落在電路上。

    場(chǎng)效應(yīng)管的共漏電路的特點(diǎn)：

電壓放大倍數(shù)小于且接近于1；輸出電壓的相位與輸入電壓的相位相同，輸出電壓的波形和輸入電壓的波形一樣，故又名源極跟隨器；共漏組態(tài)放大電路的輸入電阻高，輸出電阻低，具有阻抗變換的特點(diǎn)，有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，常用于多級(jí)放大電路的輸入級(jí)和輸出極。

場(chǎng)效應(yīng)管的共柵電路的特點(diǎn)：Ai≈1，AV=gm(RD //r0) ，AV同CS放大器相當(dāng)；輸入阻抗低，有阻抗變換特性。輸出阻抗高，可用于提高增益和構(gòu)成高性能恒流源；由于沒(méi)有密勒效應(yīng)，頻帶最寬，常同CS聯(lián)合構(gòu)成CS—CB放大器，用于高速運(yùn)放作差分輸入放大級(jí)。