集成運(yùn)放音頻放大電路設(shè)計(jì)分析

集成運(yùn)放音頻放大電路設(shè)計(jì)分析第1頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四總述音頻功率放大電路的設(shè)計(jì)不僅要求對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大以有足夠的功率驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)要求音質(zhì)效果良好。要實(shí)現(xiàn)功率放大，不僅要求對(duì)電流進(jìn)行放大，而且要求有足夠的電壓放大倍數(shù)。利用集成運(yùn)放對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大，不僅可減小元器件的數(shù)量，而且會(huì)使電路更加穩(wěn)定。第2頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在輸入電壓幅度為（5~10）mV、等效負(fù)載電阻RL為8Ω時(shí)，放大通道應(yīng)滿(mǎn)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(yù)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(jì)余量，電壓放大倍數(shù)約為400~1000倍。單級(jí)電路不易實(shí)現(xiàn)如此大的放大倍數(shù)同時(shí)保持電路性能，所以需要采用多級(jí)放大電路。考慮到多級(jí)放大電路雖然可以提高電路的增益，但級(jí)數(shù)太多也會(huì)使通頻帶變窄，所以，下面采用三級(jí)放大設(shè)計(jì)。第3頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三級(jí)放大設(shè)計(jì)基本思路：一級(jí)、二級(jí)電路組合以實(shí)現(xiàn)電壓放大（各提供約20倍的放大倍數(shù)），同時(shí)加入改善音質(zhì)的設(shè)計(jì)（濾波器）；第三級(jí)功放放大電流，同時(shí)對(duì)電壓倍數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。三級(jí)放大設(shè)計(jì)基本思路：第4頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四所以，最大輸出電壓VOM應(yīng)根據(jù)最大輸出功率POM來(lái)計(jì)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(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四前置放大電路的作用是對(duì)微弱輸入信號(hào)進(jìn)行放大，如圖所示電路，為一個(gè)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(jì)電路的輸入信號(hào)約為10mV、20Hz~30kHz的交流信號(hào)。音頻功率放大器的設(shè)計(jì)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(jí)電路中合適的運(yùn)算放大器。1、如何選合適的運(yùn)算放大器？問(wèn)題：2、電路中的R1和R3電阻如何選擇？第6頁(yè)，共17頁(yè)，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(yè)，共17頁(yè)，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(yīng)分析，測(cè)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(yīng)分析；2、電路穩(wěn)定性分析，即電路的零極點(diǎn)分析；4、分析電路的直流小信號(hào)增益和輸入、輸出阻抗；第8頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二級(jí)放大電路的作用是進(jìn)一步提供放大倍數(shù)，同時(shí)加入音色處理電路，并可對(duì)輸出的幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖所示電路，為一個(gè)電壓放大倍數(shù)約為20倍的反相比例放大器。二級(jí)放大電路設(shè)計(jì)要求二級(jí)放大電路的輸入信號(hào)約為200mV、通帶為30Hz~130kHz。第9頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四電壓放大倍數(shù)為20的二級(jí)放大器電路第10頁(yè)，共17頁(yè)，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(yīng)分析，測(cè)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(yīng)分析；2、電路穩(wěn)定性分析，即電路的零極點(diǎn)分析；4、分析電路的直流小信號(hào)增益和輸入、輸出阻抗；第11頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四選擇甲乙類(lèi)（OCL）電路為輸出功率放大器，其前端接一同相運(yùn)算放大器作為推動(dòng)電路。功率放大電路設(shè)計(jì)同相運(yùn)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(fù)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(yīng)小于0.5Ω。輸出端的揚(yáng)聲器阻值為8Ω。，調(diào)節(jié)R3的阻值，問(wèn)題：1、選擇合適的運(yùn)算放大器，說(shuō)明選擇的理由；2、同相運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)如何選擇？說(shuō)明理由。第12頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四功率放大器電路第13頁(yè)，共17頁(yè)，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(yīng)分析，測(cè)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(yīng)分析；2、電路穩(wěn)定性分析，即電路的零極點(diǎn)分析；4、分析電路的直流小信號(hào)增益和輸入、輸出阻抗；第14頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四綜合電路分析集成運(yùn)放功率放大器綜合電路第15頁(yè)，共17頁(yè)，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(yīng)分析，測(cè)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(yīng)分析；5、噪聲分析；2、電路穩(wěn)定性分析，即電路的零極點(diǎn)分析；4、靜態(tài)工作點(diǎn)分析；6、失真分析；第16頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求2、要求打印出仿真分析曲線，并要有分