項目2功率放大電路性能指標的仿真測試步驟課件

項目2功率放大電路性能指標的仿真測試步驟1音頻功率放大器總體設計要求在放大通道的正弦信號輸入電壓幅度大于5mV、小于100mV，等效負載電阻RL為8Ω時放大通道應滿足以下條件。（1）額定輸出功率Por≥2W；（2）帶寬BW≥50Hz~10KHz；（3）音調(diào)控制范圍：在低音100Hz和高音10KHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍；（4）在Por下和BW通頻帶內(nèi)的非線性失真系數(shù)γ≤3%；（5）在Por下的效率≥55%（6）當前置放大器輸入端交流短接到地時，RL=8Ω上的交流躁聲功率≤10mW。音頻功率放大器總體設計要求在放大通道的正弦信號輸音頻功率放大器仿真測試步驟1.在輸入端輸入正弦信號電壓幅度10mV、1KHz。2.選擇輸出節(jié)點對整個電路進行瞬態(tài)分析。功能類似于示波器。3.測量整機電路的頻率響應選擇輸出節(jié)點對整個電路進行交流分析。計算整個電路的頻帶寬度及上限頻率fH、下限頻率fL。計算方法如下所示：音頻功率放大器仿真測試步驟1.在輸入端輸入正弦信號電壓幅度1交流分析結(jié)果如圖所示，中心頻率約為1KHz；對應增益為19.9958。通帶截止頻率處增益為19.9958×0.707=14.137，而這個增益對應的頻率為7.0584Hz和140.4758kHz，可見有足夠?qū)挼膸挕螕麸@示游標按鈕彈出顯示準確值并移動標尺位置交流分析結(jié)果如圖所示，中心頻率約為1KHz；對應增益為19.4.調(diào)節(jié)電路的最大不失真波形把電路的輸入端接信號發(fā)生器，信號設為10mV，頻率1kHz，用雙蹤示波器觀測輸入輸出的波形，在輸入輸出端連接雙蹤示波器，將音量控制電位器置于最大值，逐漸增大輸入電壓，直到使輸出波形剛好不產(chǎn)生諧波失真，此時對應的輸出波形即為最大不失真波形。在此基礎上進行以下測試4.調(diào)節(jié)電路的最大不失真波形5.選擇輸出節(jié)點對整個電路進行傅里葉分析讀出本電路的非線性失真度THD。6.計算電壓放大倍數(shù)Av在最大不失真輸出波形時對應的輸出電壓為最大輸出電壓，用萬用表測量Vi、Vo值,計算此時的電壓放大倍數(shù)Av。7.用失真分析測量儀測輸出波形的失真度8.用功率表測量額定輸出功率Po在滿足規(guī)定的失真系數(shù)和整機頻率特性指標以內(nèi)，輸出端接功率表，測量輸出的最大功率稱為額定功率。從功率表中可讀出額定輸出功率Po9.測量輸入靈敏度VimaxPo為最大輸出功率，此時的Vi值即為輸入靈敏度。5.選擇輸出節(jié)點對整個電路進行傅里葉分析10.噪聲電壓UN將電路輸入信號為零時，使輸入端對地短路，音量電位器為最大值，用交流毫伏表測出負載兩端的電壓有效值即為噪聲電壓UN，噪聲電壓是擴音機機內(nèi)各種噪聲經(jīng)放大后的總和。當前置放大器輸入端交流短接到地時，RL上的交流躁聲功率≤10mW。噪聲電壓UN交流躁聲功率10.噪聲電壓UN噪聲電壓UN交流躁聲功率11.整機效率η=Po/Pc×100%式中，Po為輸出額定功率；Pc為輸出額定功率時所消耗的電源功率。在電源端串聯(lián)接入直流電流表，計算PcPc=23.785mA×30V=0.69Wη=Po/Pc×100%=0.367/0.69=53%電源電流值額定功率值11.整機效率電源電流值額定功率值12.傳遞函數(shù)分析對電路進行傳遞函數(shù)分析，觀察電路的輸入輸出阻抗。在前置放大電路中，由于電容C1是耦合電容，有隔直作用，所以進行傳遞函數(shù)分析時須去掉電容。下面是分析舉例：12.傳遞函數(shù)分析對電路進行傳遞函數(shù)分析，觀察在傳遞函數(shù)分析參數(shù)選項設置對話框，按圖所示進行設置，指定分析的輸入電壓源，選擇輸出的節(jié)點或電源。在傳遞函數(shù)分析參數(shù)選項設置對話框，按圖所示進行設置，指定分析該圖為傳遞函數(shù)分析的結(jié)果，而實際上由于電容C1的作用，輸入阻抗會更大。由圖可知電路是一個反向比例放大電路，電路增益約為20，輸入阻抗為5K，輸出阻抗近似為0。該圖為傳遞函數(shù)分析的結(jié)果，而實際上由于電容C1音調(diào)控制電路的仿真分析1.音調(diào)控制電路輸入輸出波形的觀察將輸入信號改接入音調(diào)輸入端，Rw1和Rw2中心抽頭放在中間位置，選擇音調(diào)級的輸入輸出端點對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見輸入輸出波形幅值相等、相位相反，此電路為反向放大電路，放大倍數(shù)為1.音調(diào)控制電路的仿真分析1.音調(diào)控制電路輸入輸出波形的觀察2.對電路進行交流分析，如圖所示，此電路具有低通特性，截止頻率約為1MHz。即電路的帶寬約1MHz。2.對電路進行交流分析，如圖所示，此電路具有低通特性，3.低頻提升電路把Rw2滑到A端（仿真電路中的電位器是反接的所以實際上是要向B端滑），電路變成低頻提升電路，把信號源頻率改成100Hz對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見電路對輸出信號進行放大，相位也發(fā)生了一定程度的偏移。低頻提升電路的瞬態(tài)響應3.低頻提升電路低頻提升電路的瞬態(tài)響應在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻時最大提升量為10.71，通帶截止頻率是最大放大倍數(shù)的0.707倍對應的頻率，即10.7×0.707=7.56處的頻率為fL1=37.78Hz；求阻帶下限頻率對應的放大倍數(shù)。由20lgAL2－0=3dB所以，AL2=1.413，因此，阻帶下限頻率為1.413處所對應的頻率，如圖所示fL2=360.93Hz。所以信號在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)折頻率為fL1=37.78HzfL2=360.93Hz在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻時最大提升量為1低頻提升電路交流分析低頻提升電路交流分析4.低頻衰減電路把Rw2滑到B端（仿真電路中的電位器是反接的所以實際上是要向A端滑），電路變成低頻衰減電路，對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見，輸出信號電壓幅值減少，相位也發(fā)生了一定程度的偏移。低頻衰減電路的瞬態(tài)響應4.低頻衰減電路低頻衰減電路的瞬態(tài)響應在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻最低衰減量為0.118，即-18.6dB。中頻放大倍數(shù)約為1倍，所以，通帶截止頻率fL2對應的電壓放大倍數(shù)約為0.707。-15.6dB對應的阻帶上限截止頻率fL1可通過計算相應的電壓放大倍數(shù)，然后在交流特性曲線上標定得到。如圖所示。-15.6dB對應的電壓放大倍數(shù)為0.166，因此，對應的fL1=52.5Hz，fL2=364.9Hz。在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻最低衰減量為0.5.高頻提升電路把Rw2保持在中間位置，把Rw1滑到C端，電路變成高頻提升電路，把信號源頻率改成高頻10KHz，對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見電路對輸出信號進行放大，相位也發(fā)生了一定程度的偏移。高頻提升電路的瞬態(tài)響應5.高頻提升電路高頻提升電路的瞬態(tài)響應

在對電路進行交流分析，如圖所示，高頻最大提升量為8.21，低頻放大倍數(shù)為1.03.低頻時電壓沒有進行縮放；高頻時電壓進行放大。交流分析曲線在對電路進行交流分析，如圖所示，高頻最大提升量為8.2頻率fH2對應的電壓放大倍數(shù)為8.21×0.707=6.322，3dB對應的放大倍數(shù)為1.413，在交流特性曲線上標定電壓放大倍數(shù)的值，如圖所示，可得fH1=2.38KHz，fH2=21.59KHz，這和計算結(jié)果基本相符。頻率fH2對應的電壓放大倍數(shù)為8.21×0.707=6.326.高頻衰減電路把Rw2保持在中間位置，把Rw1滑到D端，電路變成高頻衰減電路，把信號源頻率改成高頻10KHz，對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見，輸出信號電壓幅值衰減，相位也發(fā)生了一定程度的偏移。高頻衰減電路的瞬態(tài)分析6.高頻衰減電路高頻衰減電路的瞬態(tài)分析在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻放大倍數(shù)約為1，高頻衰減到0.122，這和計算值相符。在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻放大倍數(shù)約為1，高頻衰減由前面的分析可知，頻率fH1對應的電壓放大倍數(shù)為0.707，對應波特圖fH2處的增益為-18.4dB+3dB=-15.4dB，所以對應的增益為0.17.將這兩個增益值在如圖所示的交流特性曲線上標定，可得fH1=2.3KHz，fH2=18.5KHz。由前面的分析可知，頻率fH1對應的電壓放大倍數(shù)為0.707，

以上分別介紹了低頻提升、衰減電路和高頻提升、衰減電路。在實際應用中，可以根據(jù)需要將上面的電路組合，以實現(xiàn)不同的音效。提升和衰減的幅度大小都可以通過調(diào)整RW1和RW2來控制。以上分別介紹了低頻提升、衰減電路和高頻提祝學業(yè)進步，天天向上！祝學業(yè)進步，天天向上！項目2功率放大電路性能指標的仿真測試步驟27音頻功率放大器總體設計要求在放大通道的正弦信號輸入電壓幅度大于5mV、小于100mV，等效負載電阻RL為8Ω時放大通道應滿足以下條件。（1）額定輸出功率Por≥2W；（2）帶寬BW≥50Hz~10KHz；（3）音調(diào)控制范圍：在低音100Hz和高音10KHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍；（4）在Por下和BW通頻帶內(nèi)的非線性失真系數(shù)γ≤3%；（5）在Por下的效率≥55%（6）當前置放大器輸入端交流短接到地時，RL=8Ω上的交流躁聲功率≤10mW。音頻功率放大器總體設計要求在放大通道的正弦信號輸音頻功率放大器仿真測試步驟1.在輸入端輸入正弦信號電壓幅度10mV、1KHz。2.選擇輸出節(jié)點對整個電路進行瞬態(tài)分析。功能類似于示波器。3.測量整機電路的頻率響應選擇輸出節(jié)點對整個電路進行交流分析。計算整個電路的頻帶寬度及上限頻率fH、下限頻率fL。計算方法如下所示：音頻功率放大器仿真測試步驟1.在輸入端輸入正弦信號電壓幅度1交流分析結(jié)果如圖所示，中心頻率約為1KHz；對應增益為19.9958。通帶截止頻率處增益為19.9958×0.707=14.137，而這個增益對應的頻率為7.0584Hz和140.4758kHz，可見有足夠?qū)挼膸?。單擊顯示游標按鈕彈出顯示準確值并移動標尺位置交流分析結(jié)果如圖所示，中心頻率約為1KHz；對應增益為19.4.調(diào)節(jié)電路的最大不失真波形把電路的輸入端接信號發(fā)生器，信號設為10mV，頻率1kHz，用雙蹤示波器觀測輸入輸出的波形，在輸入輸出端連接雙蹤示波器，將音量控制電位器置于最大值，逐漸增大輸入電壓，直到使輸出波形剛好不產(chǎn)生諧波失真，此時對應的輸出波形即為最大不失真波形。在此基礎上進行以下測試4.調(diào)節(jié)電路的最大不失真波形5.選擇輸出節(jié)點對整個電路進行傅里葉分析讀出本電路的非線性失真度THD。6.計算電壓放大倍數(shù)Av在最大不失真輸出波形時對應的輸出電壓為最大輸出電壓，用萬用表測量Vi、Vo值,計算此時的電壓放大倍數(shù)Av。7.用失真分析測量儀測輸出波形的失真度8.用功率表測量額定輸出功率Po在滿足規(guī)定的失真系數(shù)和整機頻率特性指標以內(nèi)，輸出端接功率表，測量輸出的最大功率稱為額定功率。從功率表中可讀出額定輸出功率Po9.測量輸入靈敏度VimaxPo為最大輸出功率，此時的Vi值即為輸入靈敏度。5.選擇輸出節(jié)點對整個電路進行傅里葉分析10.噪聲電壓UN將電路輸入信號為零時，使輸入端對地短路，音量電位器為最大值，用交流毫伏表測出負載兩端的電壓有效值即為噪聲電壓UN，噪聲電壓是擴音機機內(nèi)各種噪聲經(jīng)放大后的總和。當前置放大器輸入端交流短接到地時，RL上的交流躁聲功率≤10mW。噪聲電壓UN交流躁聲功率10.噪聲電壓UN噪聲電壓UN交流躁聲功率11.整機效率η=Po/Pc×100%式中，Po為輸出額定功率；Pc為輸出額定功率時所消耗的電源功率。在電源端串聯(lián)接入直流電流表，計算PcPc=23.785mA×30V=0.69Wη=Po/Pc×100%=0.367/0.69=53%電源電流值額定功率值11.整機效率電源電流值額定功率值12.傳遞函數(shù)分析對電路進行傳遞函數(shù)分析，觀察電路的輸入輸出阻抗。在前置放大電路中，由于電容C1是耦合電容，有隔直作用，所以進行傳遞函數(shù)分析時須去掉電容。下面是分析舉例：12.傳遞函數(shù)分析對電路進行傳遞函數(shù)分析，觀察在傳遞函數(shù)分析參數(shù)選項設置對話框，按圖所示進行設置，指定分析的輸入電壓源，選擇輸出的節(jié)點或電源。在傳遞函數(shù)分析參數(shù)選項設置對話框，按圖所示進行設置，指定分析該圖為傳遞函數(shù)分析的結(jié)果，而實際上由于電容C1的作用，輸入阻抗會更大。由圖可知電路是一個反向比例放大電路，電路增益約為20，輸入阻抗為5K，輸出阻抗近似為0。該圖為傳遞函數(shù)分析的結(jié)果，而實際上由于電容C1音調(diào)控制電路的仿真分析1.音調(diào)控制電路輸入輸出波形的觀察將輸入信號改接入音調(diào)輸入端，Rw1和Rw2中心抽頭放在中間位置，選擇音調(diào)級的輸入輸出端點對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見輸入輸出波形幅值相等、相位相反，此電路為反向放大電路，放大倍數(shù)為1.音調(diào)控制電路的仿真分析1.音調(diào)控制電路輸入輸出波形的觀察2.對電路進行交流分析，如圖所示，此電路具有低通特性，截止頻率約為1MHz。即電路的帶寬約1MHz。2.對電路進行交流分析，如圖所示，此電路具有低通特性，3.低頻提升電路把Rw2滑到A端（仿真電路中的電位器是反接的所以實際上是要向B端滑），電路變成低頻提升電路，把信號源頻率改成100Hz對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見電路對輸出信號進行放大，相位也發(fā)生了一定程度的偏移。低頻提升電路的瞬態(tài)響應3.低頻提升電路低頻提升電路的瞬態(tài)響應在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻時最大提升量為10.71，通帶截止頻率是最大放大倍數(shù)的0.707倍對應的頻率，即10.7×0.707=7.56處的頻率為fL1=37.78Hz；求阻帶下限頻率對應的放大倍數(shù)。由20lgAL2－0=3dB所以，AL2=1.413，因此，阻帶下限頻率為1.413處所對應的頻率，如圖所示fL2=360.93Hz。所以信號在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)折頻率為fL1=37.78HzfL2=360.93Hz在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻時最大提升量為1低頻提升電路交流分析低頻提升電路交流分析4.低頻衰減電路把Rw2滑到B端（仿真電路中的電位器是反接的所以實際上是要向A端滑），電路變成低頻衰減電路，對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見，輸出信號電壓幅值減少，相位也發(fā)生了一定程度的偏移。低頻衰減電路的瞬態(tài)響應4.低頻衰減電路低頻衰減電路的瞬態(tài)響應在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻最低衰減量為0.118，即-18.6dB。中頻放大倍數(shù)約為1倍，所以，通帶截止頻率fL2對應的電壓放大倍數(shù)約為0.707。-15.6dB對應的阻帶上限截止頻率fL1可通過計算相應的電壓放大倍數(shù)，然后在交流特性曲線上標定得到。如圖所示。-15.6dB對應的電壓放大倍數(shù)為0.166，因此，對應的fL1=52.5Hz，fL2=364.9Hz。在對電路進行交流分析，如圖所示，低頻最低衰減量為0.5.高頻提升電路把Rw2保持在中間位置，把Rw1滑到C端，電路變成高頻提升電路，把信號源頻率改成高頻10KHz，對電路進行瞬態(tài)分析，由圖可見電路對輸出信號進行放大，相位也發(fā)生了一定程度的偏移。高頻提升電路的瞬態(tài)響應5.高頻提升電路高頻提升電路的瞬態(tài)響應

在對電路進行交流分析，如圖所示，高頻最大提升量為8.21，低頻放大倍數(shù)為1.03.