文档介绍：一、实验题目集成运放音频功率放大电路分析二、设计要求音频功率放大电路的设计不仅要求对音频信号进行功率放大以有足够的功率驱动扬声器发声,同时要求音质效果良好。要实现功率放大,不仅要求对电流进行放大,而且要求有足够的电压放大倍数。利用集成运放对电压信号进行放大, 不仅可减小元器件的数量, 而且会使电路更加稳定。三、设计原理根据设计要求,在输入电压幅度为( 5~10 ) mV 、等效负载电阻 RL 为8Ω时,放大通道应满足额定输出功率 Po≥ 2W 。设输出电压有效值为 Ursm ,输出功率为 Po ,则所以, 总体电路要求的电压放大倍数为预期的输出电压有效值除以输出电压有效值再加上一定的设计余量,电压放大倍数约为 400~1000 倍。单级电路不易实现如此大的放大倍数同时保持电路性能,所以需要采用多级放大电路。考虑到多级放大电路虽然可以提高电路的增益, 但级数太多也会使通频带变窄, 所以, 下面采用三级放大设计。四、基本思路一级、二级电路组合以实现电压放大( 各提供约 20 倍的放大倍数), 同时加入改善音质的设计(滤波器) ;第三级功放放大电流,同时对电压倍数进行调节。为了保证电路安全可靠, 通常使电路最大输出功率 POM 比额定输出功率 Po 要大一些, 则一般取所以,最大输出电压 VOM 应根据最大输出功率 POM 来计算: 考虑晶体管饱和压降等因素,放大器 VOM 总是小于电源电压。令电源电压利用率: 一般为: ~ 考虑功放的供电电源大小,最后选择电源 VCC 为 15V 。一、设计步骤(1 )前置放大电路设计前置放大电路的作用是对微弱输入信号进行放大, 如图所示电路, 为一个反相比例放大器,其电压放大倍数为 20。 VRPU Lo rsm4???? O OMPP2~? L OM OMRPV2? CC OMV V?? 12 11??????? L OM RPVV??电路的输入信号约为 10mV 、 20Hz~30kHz 的交流信号。音频功率放大器的设计要求电路有足够的带宽,噪声足够小,以及谐波失真足够小,这就要求选择各级电路中合适的运算放大器。电压放大倍数为 20 的前置放大器电路电路性能分析: 1 、交流分析截止频率为 ,截止频率处的相位差为 °。 2 、瞬态分析输入信号为 10mV 、 30kHz 的交流信号,结果如下图。 3 、电路稳定性分析 4 、电路的直流小信号增益和输入、输出阻抗分析直流工作点分析: 输入端串联一 2kΩ小电阻, 设置信号源频率 30kHz , 幅度 10mV , 测得电路的输入阻抗为 Ω。在 R3 支路上接一开关,设置信号源频率 30kHz ,幅度 10mV ,测出开关闭合及断开时 R3 两端电压,得到电路输出阻抗为 Ω。(2 )二级放大电路设计二级放大电路的作用是进一步提供放大倍数, 同时加入音色处理电路, 并可对输出的幅度进行调节,如图所示电路,为一个电压放大倍数约为 20 倍的反相比例放大器。要求二级放大电路的输入信号约为 200mV 、通带为 30Hz~130kHz 。电压放大倍数为 20 的二级放大器电路电路性能分析: 1、交流分析截止频率为 ,截止频率处的相位差为 °。 2、瞬态分析输入信号为 20 0mV 、 30kHz 的交流信号,结果如下图。 3、电路稳定性分析 4、电路的直流小信号增益和输入、输出阻抗分析直流工作点分析: 输入端串联一 2kΩ小电阻,设置信号源频率 30kHz ,幅度 200mV ,测得电路的输入阻抗为 Ω。在 R4 支路上接一开关, 设置信号源频率 30kHz , 幅度 200mV , 测出开关闭合及断开时 R4 两端电压,得到电路输出阻抗为 Ω。(3 )功率放大电路设计选择甲乙类( OCL ) 电路为输出功率放大器, 其前端接一同相运算放大器作为推动电路。同相运算放大器的电压放大倍数为,调节 R3 的阻值,可控制输出电压的大小, ????????? 9 21R RV 电阻 RV2 连接到输出端, 引入了负反馈, 稳定电路系统。为了不使电阻上消耗太大的功率, R12 和 R13 的阻值应小于 Ω。输出端的扬声器阻值为 8Ω。功率放大器电路电路性能分析: 1、交流分析截止频率为 ,截止频率处的相位差为- °。 2、瞬态分析输入信号为 V、 30kHz 的交流信号,结果如下图。 3 、电路稳定性分析 3、电路的直流小信号增益和输入、输出阻抗分析直流工作点分析: 输入端串联一 2kΩ小电阻,设置信号源频率 30kHz ,幅度 ,测得电路的输入阻抗为