音頻功率放大電路設(shè)計(jì)(附仿真)

1、南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)班級(jí)：實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證綜合設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)成績(jī):音頻功率放大電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一小功率音頻放大電路并進(jìn)行仿真。二、設(shè)計(jì)要求已知條件：電源土9V或土12V；輸入音頻電壓峰值為5mV；80/0.5W揚(yáng)聲器;集成運(yùn)算放大器（TL084）；三極管（9012、9013）；二極管（IN4148）；電阻、電容若干基本性能指標(biāo)：p200mW（輸出信號(hào)基本不失真）；負(fù)載阻抗R=80；截止頻率f=300Hz,f=3400HzLLh擴(kuò)展性能指標(biāo)：p1W（功率管自選）o三、設(shè)計(jì)方案音頻功率放大電路基本組成框圖如下：話音放大器濾波器功率放大器話筒輸出揚(yáng)聲器音頻功放組成框圖由

2、于話筒的輸出信號(hào)一般只有5mV左右，通過(guò)話音放大器不失真地放大聲音信號(hào)，其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗；濾波器用來(lái)濾除語(yǔ)音頻帶以外的干擾信號(hào)；功率放大器在輸出信號(hào)失真盡可能小的前提下，給負(fù)載R（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，合理分配各級(jí)電路的增益，功率計(jì)算應(yīng)采用有效值?；谶\(yùn)放TL084構(gòu)建話音放大器與寬帶濾波器，頻率要求詳見(jiàn)基本性能指標(biāo)。功率放大器可采用使用最廣泛的OTL（OutputTransformerless）功率放大電路和OCL（OutputCapacitorless）功率放大電路，兩者均采用甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路，這種功放電路在具有較高效率的同時(shí)，又兼顧交越失真小，輸出

3、波形好，在實(shí)際電路中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)，OTL電路和OCL電路都是射極跟隨器，且為雙向跟隨，它們利用射極跟隨器的優(yōu)點(diǎn)一一低輸出阻抗，提高了功放電路的帶負(fù)載能力，這也正是輸出級(jí)所必需的。由于射極跟隨器的電壓增益接近且小于1,所以，在OTL電路和OCL電路的輸入端必須設(shè)有推動(dòng)級(jí)，且為甲類工作狀態(tài)，要求其能夠送出完整的輸出電壓；又因?yàn)樯錁O跟隨器的電流增益很大，所以，它的功率增益也很大,這就同時(shí)要求推動(dòng)級(jí)能夠送出一定的電流。推動(dòng)級(jí)可以采用晶體管共射電路，也可以采用集成運(yùn)算放大電路，請(qǐng)自行查閱相關(guān)資料。在Multisim軟件仿真時(shí)，用峰值電壓為5mV的正弦波信號(hào)代替話筒輸出的語(yǔ)音信號(hào)；用性能

4、相當(dāng)?shù)娜龢O管替代9012和9013；用8電阻替代揚(yáng)聲器。由于三極管（9012、9013）最大功率為500mW，要特別注意工作中三極管的功耗，過(guò)大會(huì)燒毀三極管，最好不超過(guò)400mW。如制作實(shí)物，因揚(yáng)聲器呈感性，易引起高頻自激，在揚(yáng)聲器旁并入一容性網(wǎng)絡(luò)（幾十歐姆電阻串聯(lián)100nF電容）可使等效負(fù)載呈阻性，改善負(fù)載為揚(yáng)聲器時(shí)的高頻特性。四、電路仿真與分析丿訐存黃色為輸入信號(hào)，藍(lán)色為輸出信號(hào)。輸出信號(hào)峰峰值放大，且波形基本不失真。TdrtrcnixH-KSQl陰TbfctronixsUs畫(huà)麵H靈VOLTiDNTOLTSOVC.皿二一冷VDLTMIVsraTjwEXTTRIESr.MJnW:ZMnW輸出

5、阻抗用8Q電阻替代，輸出功率為236mW200mW購(gòu)艮!匸R$米用的是咼、低音分別可調(diào)的音調(diào)控制電路。負(fù)反饋式音調(diào)控制電路的噪音和失真較小，并且在調(diào)節(jié)音調(diào)時(shí)，其轉(zhuǎn)折頻率保持固定不變，而特性曲線的斜率卻隨之改變。R24是高音調(diào)節(jié)，R21是低音調(diào)節(jié)。C8是音頻信號(hào)輸入耦合電容，C5、C6是低音提升、衰減電容，一般C5=C6；C7是高音提升和衰減電容，要求C7C5；且fl2=10*fll;fh2般為幾十千赫茲，且fh2=10*fh1；R21=R24=9*R20；R20=R23=R25；C5二C6；FL=300Hz,FH=3400Hz；“1fL12兀RCL2P211fm=7=幅頻特性圖：頻率范圍大致在

6、3003400Hz電路前一部分為寬帶放大電路，將3003400Hz的信號(hào)放大，而范圍外的進(jìn)行減弱；后一部分為集成運(yùn)放與晶體管組成的功放，電壓增益為Av二Vo/Vi。五、計(jì)算(1)話音放大器前置放大器應(yīng)采用低噪聲電路。前置放大器的另外一要求是要有足夠?qū)挼念l帶，以保證音頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。取Rf=19k，R1=1k，則Auf=20(2)濾波器(音調(diào)控制電路)RRR已二R十R十R-.根據(jù)設(shè)計(jì)要求的放大倍數(shù)和各點(diǎn)的轉(zhuǎn)折頻率大小，確定出音調(diào)控制器電路的電阻、電容大小。取C1=C8=10uF取R21=R24=470K，則R20=R23=R25=54K；由于fL1=0.1fL=30Hz,得C5=C6=0

7、.01uF；fHl=10fH=34000Hz,得R3=15K,C3=300nF；(3)功率放大器-uv功率放大器采用OTL功率放大電路和OCL功率放大電路組成的甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路，這種功放電路在具有較高效率的同時(shí)，又兼顧交越失真小，輸出波形好。運(yùn)放構(gòu)成負(fù)反饋放大器，提供電壓增益。RP1R7支路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，一般l3mA。T1T4構(gòu)成兩組復(fù)合管，T3、T4選取大功率管，從而可以提供較大的負(fù)載電流輸出。電阻R14、R15一般阻值很小。喇叭有電感性質(zhì)，會(huì)影響輸出的阻抗特性，在輸出并接一條RC支路，使輸出的頻率特性更好。運(yùn)放741電源處接有RC去耦電路，以濾除因功率管工作電流大而造成的電源電壓

8、的波動(dòng)。電路的下限頻率取決于耦合電容，一般取值較大；上限頻率頻率取決于元件(運(yùn)放、三極管等)的頻率特性，以及外接電阻、電容的大小。共射極電路的上限頻率比較高。V2,PnV=PR沁1.26VOROVOLLVf2v沁1.8VOPPOAopp360ViPPAAAAA1V1V2V3V2取A20A18V1V3p4l/坯匡A廠f伽二IAviJb仏NX人九廠片怦了-a.I-I0.0D2%ht總諧波失真0.002%；負(fù)載功率P235.788mWo=六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)除了元件選取與連線比較麻煩外，最難的還是參數(shù)的選取，參考PPT將電路搭建完成，但對(duì)參數(shù)還是有很大疑問(wèn)。通過(guò)翻閱書(shū)本與上網(wǎng)查資料，大致了解了前兩部