集成運放音頻放大電路設(shè)計分析

集成運放音頻放大電路設(shè)計分析第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四總述音頻功率放大電路的設(shè)計不僅要求對音頻信號進行功率放大以有足夠的功率驅(qū)動揚聲器發(fā)聲，同時要求音質(zhì)效果良好。要實現(xiàn)功率放大，不僅要求對電流進行放大，而且要求有足夠的電壓放大倍數(shù)。利用集成運放對電壓信號進行放大，不僅可減小元器件的數(shù)量，而且會使電路更加穩(wěn)定。第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)設(shè)計要求，在輸入電壓幅度為（5~10）mV、等效負載電阻RL為8Ω時，放大通道應滿足額定輸出功率Po≥2W。設(shè)輸出電壓有效值為Ursm，輸出功率為Po，則所以，總體電路要求的電壓放大倍數(shù)為預期的輸出電壓有效值除以輸出電壓有效值再加上一定的設(shè)計余量，電壓放大倍數(shù)約為400~1000倍。單級電路不易實現(xiàn)如此大的放大倍數(shù)同時保持電路性能，所以需要采用多級放大電路?？紤]到多級放大電路雖然可以提高電路的增益，但級數(shù)太多也會使通頻帶變窄，所以，下面采用三級放大設(shè)計。第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四三級放大設(shè)計基本思路：一級、二級電路組合以實現(xiàn)電壓放大（各提供約20倍的放大倍數(shù)），同時加入改善音質(zhì)的設(shè)計（濾波器）；第三級功放放大電流，同時對電壓倍數(shù)進行調(diào)節(jié)。三級放大設(shè)計基本思路：第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四所以，最大輸出電壓VOM應根據(jù)最大輸出功率POM來計算：考慮晶體管飽和壓降等因素，放大器VOM總是小于電源電壓。令電源電壓利用率：一般為：為了保證電路安全可靠，通常使電路最大輸出功率POM比額定輸出功率Po要大一些，則一般取考慮功放的供電電源大小，最后選擇電源VCC為15V。第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四前置放大電路的作用是對微弱輸入信號進行放大，如圖所示電路，為一個反相比例放大器，其電壓放大倍數(shù)為20。前置放大電路設(shè)計電路的輸入信號約為10mV、20Hz~30kHz的交流信號。音頻功率放大器的設(shè)計要求電路有足夠的帶寬，噪聲足夠小，以及諧波失真足夠小，這就要求選擇各級電路中合適的運算放大器。1、如何選合適的運算放大器？問題：2、電路中的R1和R3電阻如何選擇？第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四電壓放大倍數(shù)為20的前置放大器電路第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四電路性能分析要求：3、交流分析，即頻率響應分析，測量截止頻率，以及截止頻率處的相位差；1、瞬態(tài)分析，即輸入輸出響應分析；2、電路穩(wěn)定性分析，即電路的零極點分析；4、分析電路的直流小信號增益和輸入、輸出阻抗；第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四二級放大電路的作用是進一步提供放大倍數(shù)，同時加入音色處理電路，并可對輸出的幅度進行調(diào)節(jié)，如圖所示電路，為一個電壓放大倍數(shù)約為20倍的反相比例放大器。二級放大電路設(shè)計要求二級放大電路的輸入信號約為200mV、通帶為30Hz~130kHz。第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四電壓放大倍數(shù)為20的二級放大器電路第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四電路性能分析要求：3、交流分析，即頻率響應分析，測量截止頻率，以及截止頻率處的相位差；1、瞬態(tài)分析，即輸入輸出響應分析；2、電路穩(wěn)定性分析，即電路的零極點分析；4、分析電路的直流小信號增益和輸入、輸出阻抗；第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四選擇甲乙類（OCL）電路為輸出功率放大器，其前端接一同相運算放大器作為推動電路。功率放大電路設(shè)計同相運算放大器的電壓放大倍數(shù)為可控制輸出電壓的大小，電阻RV2連接到輸出端，引入了負反饋，穩(wěn)定電路系統(tǒng)。為了不使電阻上消耗太大的功率，R12和R13的阻值應小于0.5Ω。輸出端的揚聲器阻值為8Ω。，調(diào)節(jié)R3的阻值，問題：1、選擇合適的運算放大器，說明選擇的理由；2、同相運算放大器的放大倍數(shù)如何選擇？說明理由。第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四功率放大器電路第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四電路性能分析要求：3、交流分析，即頻率響應分析，測量截止頻率，以及截止頻率處的相位差；1、瞬態(tài)分析，即輸入輸出響應分析；2、電路穩(wěn)定性分析，即電路的零極點分析；4、分析電路的直流小信號增益和輸入、輸出阻抗；第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四綜合電路分析集成運放功率放大器綜合電路第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四電路性能分析要求：3、交流分析，即頻率響應分析，測量截止頻率，以及截止頻率處的相位差；1、瞬態(tài)分析，即輸入輸出響應分析；5、噪聲分析；2、電路穩(wěn)定性分析，即電路的零極點分析；4、靜態(tài)工作點分析；6、失真分析；第16頁，共17頁，2023年，2月20日，星期四實驗報告要求2、要求打印出仿真分析曲線，并要有分