项目2功率放大电路性能指标的仿真测试步骤课件

项目2功率放大电路性能指标的仿真测试步骤1音频功率放大器总体设计要求在放大通道的正弦信号输入电压幅度大于5mV、小于100mV，等效负载电阻RL为8Ω时放大通道应满足以下条件。（1）额定输出功率Por≥2W；（2）带宽BW≥50Hz~10KHz；（3）音调控制范围：在低音100Hz和高音10KHz处有±12dB的调节范围；（4）在Por下和BW通频带内的非线性失真系数γ≤3%；（5）在Por下的效率≥55%（6）当前置放大器输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流躁声功率≤10mW。音频功率放大器总体设计要求在放大通道的正弦信号输音频功率放大器仿真测试步骤1.在输入端输入正弦信号电压幅度10mV、1KHz。2.选择输出节点对整个电路进行瞬态分析。功能类似于示波器。3.测量整机电路的频率响应选择输出节点对整个电路进行交流分析。计算整个电路的频带宽度及上限频率fH、下限频率fL。计算方法如下所示：音频功率放大器仿真测试步骤1.在输入端输入正弦信号电压幅度1交流分析结果如图所示，中心频率约为1KHz；对应增益为19.9958。通带截止频率处增益为19.9958×0.707=14.137，而这个增益对应的频率为7.0584Hz和140.4758kHz，可见有足够宽的带宽。单击显示游标按钮弹出显示准确值并移动标尺位置交流分析结果如图所示，中心频率约为1KHz；对应增益为19.4.调节电路的最大不失真波形把电路的输入端接信号发生器，信号设为10mV，频率1kHz，用双踪示波器观测输入输出的波形，在输入输出端连接双踪示波器，将音量控制电位器置于最大值，逐渐增大输入电压，直到使输出波形刚好不产生谐波失真，此时对应的输出波形即为最大不失真波形。在此基础上进行以下测试4.调节电路的最大不失真波形5.选择输出节点对整个电路进行傅里叶分析读出本电路的非线性失真度THD。6.计算电压放大倍数Av在最大不失真输出波形时对应的输出电压为最大输出电压，用万用表测量Vi、Vo值,计算此时的电压放大倍数Av。7.用失真分析测量仪测输出波形的失真度8.用功率表测量额定输出功率Po在满足规定的失真系数和整机频率特性指标以内，输出端接功率表，测量输出的最大功率称为额定功率。从功率表中可读出额定输出功率Po9.测量输入灵敏度VimaxPo为最大输出功率，此时的Vi值即为输入灵敏度。5.选择输出节点对整个电路进行傅里叶分析10.噪声电压UN将电路输入信号为零时，使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用交流毫伏表测出负载两端的电压有效值即为噪声电压UN，噪声电压是扩音机机内各种噪声经放大后的总和。当前置放大器输入端交流短接到地时，RL上的交流躁声功率≤10mW。噪声电压UN交流躁声功率10.噪声电压UN噪声电压UN交流躁声功率11.整机效率η=Po/Pc×100%式中，Po为输出额定功率；Pc为输出额定功率时所消耗的电源功率。在电源端串联接入直流电流表，计算PcPc=23.785mA×30V=0.69Wη=Po/Pc×100%=0.367/0.69=53%电源电流值额定功率值11.整机效率电源电流值额定功率值12.传递函数分析对电路进行传递函数分析，观察电路的输入输出阻抗。在前置放大电路中，由于电容C1是耦合电容，有隔直作用，所以进行传递函数分析时须去掉电容。下面是分析举例：12.传递函数分析对电路进行传递函数分析，观察在传递函数分析参数选项设置对话框，按图所示进行设置，指定分析的输入电压源，选择输出的节点或电源。在传递函数分析参数选项设置对话框，按图所示进行设置，指定分析该图为传递函数分析的结果，而实际上由于电容C1的作用，输入阻抗会更大。由图可知电路是一个反向比例放大电路，电路增益约为20，输入阻抗为5K，输出阻抗近似为0。该图为传递函数分析的结果，而实际上由于电容C1音调控制电路的仿真分析1.音调控制电路输入输出波形的观察将输入信号改接入音调输入端，Rw1和Rw2中心抽头放在中间位置，选择音调级的输入输出端点对电路进行瞬态分析，由图可见输入输出波形幅值相等、相位相反，此电路为反向放大电路，放大倍数为1.音调控制电路的仿真分析1.音调控制电路输入输出波形的观察2.对电路进行交流分析，如图所示，此电路具有低通特性，截止频率约为1MHz。即电路的带宽约1MHz。2.对电路进行交流分析，如图所示，此电路具有低通特性，3.低频提升电路把Rw2滑到A端（仿真电路中的电位器是反接的所以实际上是要向B端滑），电路变成低频提升电路，把信号源频率改成100Hz对电路进行瞬态分析，由图可见电路对输出信号进行放大，相位也发生了一定程度的偏移。低频提升电路的瞬态响应3.低频提升电路低频提升电路的瞬态响应在对电路进行交流分析，如图所示，低频时最大提升量为10.71，通带截止频率是最大放大倍数的0.707倍对应的频率，即10.7×0.707=7.56处的频率为fL1=37.78Hz；求阻带下限频率对应的放大倍数。由20lgAL2－0=3dB所以，AL2=1.413，因此，阻带下限频率为1.413处所对应的频率，如图所示fL2=360.93Hz。所以信号在低频区的转折频率为fL1=37.78HzfL2=360.93Hz在对电路进行交流分析，如图所示，低频时最大提升量为1低频提升电路交流分析低频提升电路交流分析4.低频衰减电路把Rw2滑到B端（仿真电路中的电位器是反接的所以实际上是要向A端滑），电路变成低频衰减电路，对电路进行瞬态分析，由图可见，输出信号电压幅值减少，相位也发生了一定程度的偏移。低频衰减电路的瞬态响应4.低频衰减电路低频衰减电路的瞬态响应在对电路进行交流分析，如图所示，低频最低衰减量为0.118，即-18.6dB。中频放大倍数约为1倍，所以，通带截止频率fL2对应的电压放大倍数约为0.707。-15.6dB对应的阻带上限截止频率fL1可通过计算相应的电压放大倍数，然后在交流特性曲线上标定得到。如图所示。-15.6dB对应的电压放大倍数为0.166，因此，对应的fL1=52.5Hz，fL2=364.9Hz。在对电路进行交流分析，如图所示，低频最低衰减量为0.5.高频提升电路把Rw2保持在中间位置，把Rw1滑到C端，电路变成高频提升电路，把信号源频率改成高频10KHz，对电路进行瞬态分析，由图可见电路对输出信号进行放大，相位也发生了一定程度的偏移。高频提升电路的瞬态响应5.高频提升电路高频提升电路的瞬态响应

在对电路进行交流分析，如图所示，高频最大提升量为8.21，低频放大倍数为1.03.低频时电压没有进行缩放；高频时电压进行放大。交流分析曲线在对电路进行交流分析，如图所示，高频最大提升量为8.2频率fH2对应的电压放大倍数为8.21×0.707=6.322，3dB对应的放大倍数为1.413，在交流特性曲线上标定电压放大倍数的值，如图所示，可得fH1=2.38KHz，fH2=21.59KHz，这和计算结果基本相符。频率fH2对应的电压放大倍数为8.21×0.707=6.326.高频衰减电路把Rw2保持在中间位置，把Rw1滑到D端，电路变成高频衰减电路，把信号源频率改成高频10KHz，对电路进行瞬态分析，由图可见，输出信号电压幅值衰减，相位也发生了一定程度的偏移。高频衰减电路的瞬态分析6.高频衰减电路高频衰减电路的瞬态分析在对电路进行交流分析，如图所示，低频放大倍数约为1，高频衰减到0.122，这和计算值相符。在对电路进行交流分析，如图所示，低频放大倍数约为1，高频衰减由前面的分析可知，频率fH1对应的电压放大倍数为0.707，对应波特图fH2处的增益为-18.4dB+3dB=-15.4dB，所以对应的增益为0.17.将这两个增益值在如图所示的交流特性曲线上标定，可得fH1=2.3KHz，fH2=18.5KHz。由前面的分析可知，频率fH1对应的电压放大倍数为0.707，

以上分别介绍了低频提升、衰减电路和高频提升、衰减电路。在实际应用中，可以根据需要将上面的电路组合，以实现不同的音效。提升和衰减的幅度大小都可以通过调整RW1和RW2来控制。以上分别介绍了低频提升、衰减电路和高频提祝学业进步，天天向上！祝学业进步，天天向上！项目2功率放大电路性能指标的仿真测试步骤27音频功率放大器总体设计要求在放大通道的正弦信号输入电压幅度大于5mV、小于100mV，等效负载电阻RL为8Ω时放大通道应满足以下条件。（1）额定输出功率Por≥2W；（2）带宽BW≥50Hz~10KHz；（3）音调控制范围：在低音100Hz和高音10KHz处有±12dB的调节范围；（4）在Por下和BW通频带内的非线性失真系数γ≤3%；（5）在Por下的效率≥55%（6）当前置放大器输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流躁声功率≤10mW。音频功率放大器总体设计要求在放大通道的正弦信号输音频功率放大器仿真测试步骤1.在输入端输入正弦信号电压幅度10mV、1KHz。2.选择输出节点对整个电路进行瞬态分析。功能类似于示波器。3.测量整机电路的频率响应选择输出节点对整个电路进行交流分析。计算整个电路的频带宽度及上限频率fH、下限频率fL。计算方法如下所示：音频功率放大器仿真测试步骤1.在输入端输入正弦信号电压幅度1交流分析结果如图所示，中心频率约为1KHz；对应增益为19.9958。通带截止频率处增益为19.9958×0.707=14.137，而这个增益对应的频率为7.0584Hz和140.4758kHz，可见有足够宽的带宽。单击显示游标按钮弹出显示准确值并移动标尺位置交流分析结果如图所示，中心频率约为1KHz；对应增益为19.4.调节电路的最大不失真波形把电路的输入端接信号发生器，信号设为10mV，频率1kHz，用双踪示波器观测输入输出的波形，在输入输出端连接双踪示波器，将音量控制电位器置于最大值，逐渐增大输入电压，直到使输出波形刚好不产生谐波失真，此时对应的输出波形即为最大不失真波形。在此基础上进行以下测试4.调节电路的最大不失真波形5.选择输出节点对整个电路进行傅里叶分析读出本电路的非线性失真度THD。6.计算电压放大倍数Av在最大不失真输出波形时对应的输出电压为最大输出电压，用万用表测量Vi、Vo值,计算此时的电压放大倍数Av。7.用失真分析测量仪测输出波形的失真度8.用功率表测量额定输出功率Po在满足规定的失真系数和整机频率特性指标以内，输出端接功率表，测量输出的最大功率称为额定功率。从功率表中可读出额定输出功率Po9.测量输入灵敏度VimaxPo为最大输出功率，此时的Vi值即为输入灵敏度。5.选择输出节点对整个电路进行傅里叶分析10.噪声电压UN将电路输入信号为零时，使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用交流毫伏表测出负载两端的电压有效值即为噪声电压UN，噪声电压是扩音机机内各种噪声经放大后的总和。当前置放大器输入端交流短接到地时，RL上的交流躁声功率≤10mW。噪声电压UN交流躁声功率10.噪声电压UN噪声电压UN交流躁声功率11.整机效率η=Po/Pc×100%式中，Po为输出额定功率；Pc为输出额定功率时所消耗的电源功率。在电源端串联接入直流电流表，计算PcPc=23.785mA×30V=0.69Wη=Po/Pc×100%=0.367/0.69=53%电源电流值额定功率值11.整机效率电源电流值额定功率值12.传递函数分析对电路进行传递函数分析，观察电路的输入输出阻抗。在前置放大电路中，由于电容C1是耦合电容，有隔直作用，所以进行传递函数分析时须去掉电容。下面是分析举例：12.传递函数分析对电路进行传递函数分析，观察在传递函数分析参数选项设置对话框，按图所示进行设置，指定分析的输入电压源，选择输出的节点或电源。在传递函数分析参数选项设置对话框，按图所示进行设置，指定分析该图为传递函数分析的结果，而实际上由于电容C1的作用，输入阻抗会更大。由图可知电路是一个反向比例放大电路，电路增益约为20，输入阻抗为5K，输出阻抗近似为0。该图为传递函数分析的结果，而实际上由于电容C1音调控制电路的仿真分析1.音调控制电路输入输出波形的观察将输入信号改接入音调输入端，Rw1和Rw2中心抽头放在中间位置，选择音调级的输入输出端点对电路进行瞬态分析，由图可见输入输出波形幅值相等、相位相反，此电路为反向放大电路，放大倍数为1.音调控制电路的仿真分析1.音调控制电路输入输出波形的观察2.对电路进行交流分析，如图所示，此电路具有低通特性，截止频率约为1MHz。即电路的带宽约1MHz。2.对电路进行交流分析，如图所示，此电路具有低通特性，3.低频提升电路把Rw2滑到A端（仿真电路中的电位器是反接的所以实际上是要向B端滑），电路变成低频提升电路，把信号源频率改成100Hz对电路进行瞬态分析，由图可见电路对输出信号进行放大，相位也发生了一定程度的偏移。低频提升电路的瞬态响应3.低频提升电路低频提升电路的瞬态响应在对电路进行交流分析，如图所示，低频时最大提升量为10.71，通带截止频率是最大放大倍数的0.707倍对应的频率，即10.7×0.707=7.56处的频率为fL1=37.78Hz；求阻带下限频率对应的放大倍数。由20lgAL2－0=3dB所以，AL2=1.413，因此，阻带下限频率为1.413处所对应的频率，如图所示fL2=360.93Hz。所以信号在低频区的转折频率为fL1=37.78HzfL2=360.93Hz在对电路进行交流分析，如图所示，低频时最大提升量为1低频提升电路交流分析低频提升电路交流分析4.低频衰减电路把Rw2滑到B端（仿真电路中的电位器是反接的所以实际上是要向A端滑），电路变成低频衰减电路，对电路进行瞬态分析，由图可见，输出信号电压幅值减少，相位也发生了一定程度的偏移。低频衰减电路的瞬态响应4.低频衰减电路低频衰减电路的瞬态响应在对电路进行交流分析，如图所示，低频最低衰减量为0.118，即-18.6dB。中频放大倍数约为1倍，所以，通带截止频率fL2对应的电压放大倍数约为0.707。-15.6dB对应的阻带上限截止频率fL1可通过计算相应的电压放大倍数，然后在交流特性曲线上标定得到。如图所示。-15.6dB对应的电压放大倍数为0.166，因此，对应的fL1=52.5Hz，fL2=364.9Hz。在对电路进行交流分析，如图所示，低频最低衰减量为0.5.高频提升电路把Rw2保持在中间位置，把Rw1滑到C端，电路变成高频提升电路，把信号源频率改成高频10KHz，对电路进行瞬态分析，由图可见电路对输出信号进行放大，相位也发生了一定程度的偏移。高频提升电路的瞬态响应5.高频提升电路高频提升电路的瞬态响应

在对电路进行交流分析，如图所示，高频最大提升量为8.21，低频放大倍数为1.03.