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实用音频功放 1.设计思路 1.1前置放大级 方案一：二极管放大电路 电路图如图1.1.1： 图1.1.1 BJT放大电路 这个电路属于射极偏置电路，它不仅具有电压放大作用，同时由于其具有反馈控制功能，能够自动调节稳定对工作点的影响，稳定Q点。 方案二：集成运放放大电路 电路图如图1.1.2： 图1.1.2 运放放大电路 由于运用了运算放大器UA741，其内部结构中输入级的偏置电路本身构成反馈环，具有抑制零点漂移的功能。且集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。 两种方案的比较：方案二较方案一好。我们选择方二。 该实验中要求输出功率大于5W，当只用一级放大时，远远不能达到要求，所以在该实验设计中，我们在前级电压放大中，用了两级运放放大。如图1.3 图1.1.3 两级电压放大 1.2 功率放大级 1.2.1 甲类功率放大器 工作状态如图1.2.1 图1.2.1 甲类 因为甲类放大器的效率最高只有50% 图1.2.2 乙类 电路原理图如图1.2.3： 图1.2.3 乙类功率放大器电路图 乙类功率放大器最大可达到78.5％，但由于二极管的门坎电压，其会产生交越失真。由此进一步改进，改为甲乙类功率放大器。 1.3甲乙类功率放大器 原理：给两个晶体管加入正向偏置电压，使之处于微导通状态。 原理电路图如图1.3.1： 图1.3.1 利用二极管进行偏置得互补对称电路 上面偏置方法是其偏置电压不易调整。可以把电路图改为图1.3.2 图1.3.2利用Vbe扩大电路进行偏置的互补对称电路 上图只要调节R3,R4就可以改变三极管的偏压值，这在集成电路中经常用到。但是有个缺点就是当考虑温度等外在因素的影响时，电路输出不稳定，因此可以改进为图1.3.3 图1.3.3引入负反馈的放大电路 上图引入了反馈，当稳度使得Vk点电压发生变化时，反馈电路会自动调节似的电路稳定，使电路的动态性能指标得到改善。 1.4 总方案 由以上图形分析得到总方案为图1.4.1 图1.4.1 2．方案比较与选择 2.1方案一 电路原理图如图2.1.1： 图2.1.1 初级放大直接采用BJT进行电压放大。 输出波形图2.1.2： 图2.1.2 初级BJT放大器：将输入信号10mv进行一级放大，通过耦合电容耦合到晶体管BJT基极进行放大，恰当选择参数基极偏置电阻R1=11K，R10=22K，集电极电阻R2=910Ω，是静态工作点工作在线性放大区，射级接一小的电阻R11＝51Ω，然后再接一并联的电阻R15和电容C7（主要考虑交流可以有适当的负反馈，不使静态工作点进入饱和区）。 二级集成运放放大： SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS（小信号特性） V(OUT)/V_Vi = 0.000E+00 INPUT RESISTANCE AT V_Vi = 1.000E+20（输入阻抗＝1020K） OUTPUT RESISTANCE AT V(OUT) = 1.591E-03（输出阻抗＝1.596×10-3Ω） 可以看出输入阻抗远远大于100k，可见满足了输入阻抗的要求。 满足负载电阻要求RL＝16Ω，从上图可以看出最大输出功率可以达到5w的要求。由于功放我们采用的是甲乙类功放，所以选择恰当的静态工作点就可以很容易达到要求。但是 TOTAL HARMONIC DISTORTION （总谐波失真）= 2.095109E-01 PERCENT（20.95109％） TOTAL HARMONIC DISTORTION = 2.130520E-01 PERCENT（21.30520％），也就是失真系数超过到了工程要求的最大失真不超过10％的要求，所以此方案不选择。 2.2方案二： 电路原理图如图2.2.1： 图2.2.1 输出波形如图2.2.2： 图2.2.2 本电路运用前级集成运放和二级集成运放组成两级电压放大，采用运放特点，其虚短、虚短的原理，一级电压放大可达到约30倍，二级电压放大也可达到约30倍，而且此级的电压放大运用到了电压串联负反馈，不但放大了所需电压，更重要的是提高了设计的稳定性，使输出电压趋向于维持恒定，增益恒定，非线性失真达到最少，抑制了反馈环内噪声，扩展了通频带，更重要的是此设计的负反馈了提高了输入电阻，降低了输出电阻，提高了负载能力。 偏置电路由PR2、R4、R11和Q3组成，