【正文】 Converter 邏輯轉(zhuǎn)換儀 Distortion Analyzer 失真度分析儀 Spectrum Analyzer 頻譜儀 Network Analyzer 網(wǎng)絡(luò)分析儀 注 1：該軟件中用 ’ 代替 — 表示反變量，例如 AA ?? 。 加入后的原理圖如 圖 43 所示： 圖 43 給電路添加儀器 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 32 三 ．添加輸入信號(hào)并記錄輸出波形 在左右兩個(gè)聲道的輸入端分別加上一定的正弦波信號(hào)， 為輸入小信號(hào)， 將 XFG1和 XFG2 都設(shè)置為 圖 44 所示的 情況： 圖 44 給電路 添加輸入信號(hào) 選擇的是正弦波圖形，頻率為 500HZ，最大幅值為 10mv。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 34 圖 46仍然失真的輸出波形 問(wèn)題得到一定的解決，但輸出波形仍然不夠完善，將 R7 再加大一點(diǎn)，取 680歐，記錄兩個(gè)示波器的波形如 圖 47和 圖 48所示 ： 圖 47正常的輸出波形（ XSC1） 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 35 圖 48正常的輸出波形（ XSC2） 顯然，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試和仿真以后，得到了剛開始設(shè)計(jì)時(shí)所需要的效果，所加入的正弦波信號(hào)得到了期望的放大值，音色和音準(zhǔn)也很不錯(cuò)，達(dá)到了一定的立體聲的效果。然后分別在左右兩個(gè)聲道接上示波器后，觀察和記錄兩個(gè)示波器 XSC1 和 XSC2 所示的圖形， 如圖 412 所示輸入電壓被放大了近 350 倍，波形也出現(xiàn)了明顯的放大，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。 當(dāng)初選擇 OCL 功率放大電路是正確的，因?yàn)槠?前置、推動(dòng)、功放及至負(fù)載揚(yáng)聲器全部都是直流耦合的，即省略了匹配用的輸入、輸出變壓器，也省略了輸出電容器，克服了低頻時(shí)電容器容抗使揚(yáng)聲器低頻輸出下跌，低頻相移的不足，以及浪涌電流對(duì)揚(yáng)聲器的沖擊，避免了揚(yáng)聲器對(duì)電源不對(duì)稱，使正負(fù)半周幅度不同而產(chǎn)生的失真， 當(dāng)然 OCL 功率放大電路也已 成 為當(dāng)今大功率放音設(shè)備的主流電路 和音樂(lè)發(fā)燒友的選擇。中途遇到問(wèn)題一時(shí)不能解決時(shí)，老師也提供了許多寶貴的參考意見，讓我們以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步摸索解決的方法。 最后感謝辛勤培養(yǎng)和輔導(dǎo)我們的老師，感謝為我們營(yíng)造了良好學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)校，讓我們能夠不斷吸取知識(shí)，進(jìn)步成長(zhǎng)，以完美的起跑姿勢(shì)飛奔于未來(lái)的人生之路 上。 同時(shí)還要感謝小組其他同學(xué)的支持和幫助，雖然大家的課題不太一樣，但也有相似和關(guān)聯(lián)之處，一些問(wèn)題都是在共同的討論中解決的。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 40 致 謝 感謝胡淑均老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的細(xì)心指導(dǎo)和耐心的解決我所問(wèn)的每一個(gè)問(wèn)題，并且對(duì)我們的設(shè)計(jì)提供了大力支持。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 39 結(jié) 論 先從簡(jiǎn)單的 OCL 功率放大電路入手，了解其工作原理和相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)后，然后開始 OCL 立體聲功率放大器的總體設(shè)計(jì)，再分級(jí)去設(shè)計(jì)各部分電路（包括 穩(wěn)壓源電路，差分輸入級(jí)，中間放大級(jí)和互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí) ），接著到用熟悉 Multisim 2020后按要求一步一步的仿真該立體聲功率放大電路，最后也解決了最麻煩的交越失真問(wèn)題，用相應(yīng)的示波器和萬(wàn)用表得到了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并完成了幾個(gè)重要數(shù)據(jù)的計(jì)算。然后分別在左右兩個(gè)聲道CComLCCEE π 22 VURVIP ??CCom00Eo 4π100 VUPP ?????L2omCComLoEV 2π 2 RUVURPPP ????武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 37 接上示波器后，觀察和記錄兩個(gè)示波器 XSC1 和 XSC2 所示的圖形， 如圖 410所示，輸入電壓被放大了近 300 倍，波形也出現(xiàn)了明顯的放大，達(dá)到了當(dāng)初設(shè)計(jì)的要求。多次調(diào)制并查看輸出波形。 根據(jù)第一章所述的公式及相關(guān)的參數(shù)介紹，應(yīng)該測(cè)量數(shù) 據(jù)有輸出功率 Po，直流電源提供的功率 Pe，效率 η和 管耗 Pv，應(yīng)加入的儀器有： 萬(wàn)用表，示波器和波形發(fā)生器。 1. 添加虛擬儀器 對(duì)電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，通過(guò)對(duì)運(yùn)行結(jié)果的分析，判斷設(shè)計(jì)是否正確合理，是 EDA軟件的一項(xiàng)主要功能。 綜上得，該電路適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。當(dāng)器件放置到電路編輯窗口中后，用戶就可以進(jìn)行移動(dòng)、復(fù)制、粘貼等編輯工作了 [15]。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 25 圖 37 Component Browser 窗口 3．選中相應(yīng)的元器件 在 Component Family Name 中選擇 74LS 系列，在 Component Name List 中選擇74LS00。 從 TTL 工具欄中選擇 74LS 按鈕打開這類器件的 Component Browser 窗口，如下圖所示。 二、取用元器件 取用元器件的方法有兩種：從工具欄取用或從菜單取用。 以標(biāo)簽 Workspace 為例， 當(dāng)選中該標(biāo)簽時(shí)， Preferences 對(duì)話框如 圖 36所示： 圖 36 標(biāo)簽 Workspace 在這個(gè)對(duì)話窗口中有 3個(gè)分項(xiàng)： 1． Show：可以設(shè)置是否顯示網(wǎng)格，頁(yè)邊界以及標(biāo)題框。 圖 33 工具欄和對(duì)話窗口 從 圖 33中可以看到，相同類型的實(shí)際元器件和虛擬元器件的按鈕并排排列，并非所有的是元器件都設(shè)有虛擬類的器件。 在 Multisim Master 中有實(shí)際元器件和虛擬元器件，它們之間根本差別在于：一種是與實(shí)際元器件的型號(hào)、參數(shù)值以及封裝都相對(duì)應(yīng)的元器件，在設(shè)計(jì)中選用此類器件，不僅可以使設(shè)計(jì)仿真與實(shí)際情況有良好的對(duì)應(yīng)性，還可以直接將設(shè)計(jì)導(dǎo)出到Ultiboard 中進(jìn)行 PCB 的設(shè)計(jì)。用戶對(duì) Multisim Master 數(shù)據(jù)庫(kù)中的元器件和表示方式?jīng)]有編輯權(quán)。 4． Simulation 工具欄可以控制電路仿真的開始、結(jié)束和暫停。以第一個(gè)按鈕 為例。 2． Design 工具欄作為設(shè)計(jì)工具欄是 Multisim 的核心工具欄，通過(guò)對(duì)該工作欄按鈕的操作可以完成對(duì)電路從設(shè)計(jì)到分析的全部工作，其中的按鈕可以直接開關(guān)下層的工具欄： Component中的 Multisim Master 工具欄， Instrument 工具欄。 三、工具欄 Multisim 2020 提供了多種工具欄，并以層次化的模式加以管理，用 戶可以通過(guò) View 菜單中的選項(xiàng)方便地將頂層的工具欄打開或關(guān)閉，再通過(guò)頂層工具欄中的按鈕來(lái)管理和控制下層的工具欄。用戶可以通過(guò)菜單或工具欄 改變主窗口的視圖內(nèi)容。 軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結(jié)合的方式，具有一般 Windows應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度自如使用。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 20 反之，如果 A點(diǎn)電位 下降 ，將通過(guò)相反變化過(guò)程使 A點(diǎn)電位 將上升 。若正負(fù)兩組電源完全對(duì)稱，則可以保證輸出端電位為零伏 。 為了便于進(jìn)一步分析，可將 圖 210 簡(jiǎn)化為 圖 211 的形式。 改設(shè)計(jì)是 典型的 OCL 電路，它具有穩(wěn)定性高、頻響范圍寬、保真度好等優(yōu)點(diǎn)，它 適合廣大電子愛好者和音響發(fā)燒友裝配使用。用一個(gè) 9014 的 NPN 管和一個(gè) 2N3055A 的NPN 管組成一個(gè) NPN 的復(fù)合管；再用一個(gè) 9012 的 PNP 管和一個(gè) 2N3055A 的 NPN 管組成一個(gè) PNP 的復(fù)合管，以使得這一對(duì)復(fù)合管是完全對(duì)稱的，達(dá)到輸出的要求。由于兩個(gè)異極性管工作時(shí)，一只三極管導(dǎo)通、放大，另一只三極管截止，工作在推挽狀態(tài)，所以稱為互補(bǔ)推挽放大器。當(dāng)輸入信號(hào)為正半周時(shí)，兩管基極同時(shí)電壓升高，此時(shí)輸入信號(hào)電壓給一管加上正向偏置電壓，所以該管進(jìn)入導(dǎo)通和放大狀態(tài)。如下，輸出級(jí)是采用共射 共射放大電路，以提高放大增益。綜合考慮，中間放大級(jí)采用共發(fā)射極放大電路。設(shè)計(jì)圖如下： 圖 27 差分輸入級(jí) 如圖所示，為觀察信號(hào)的放大，應(yīng)在輸入 端加入一定的交流信號(hào)，觀察其輸出的信號(hào)，所以接上 IO1, IO2 接地端。很多系統(tǒng)在差分放大器的一個(gè)輸入端輸入信號(hào)，另一個(gè)輸入端輸入反饋信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋 ，使靜態(tài)工作點(diǎn)趨于穩(wěn)定 。 對(duì)一個(gè) OCL 功率放大器而言，考慮到要提供一個(gè)雙電源的穩(wěn)定電壓，可以用一個(gè)帶中心抽頭的變壓器，輸出一正一負(fù)的電壓，再將交流信號(hào)進(jìn)行整流和濾波，可以得到穩(wěn)定的電壓 +18V和 18V，整流電路由四個(gè)二極管 IN4007 組成，濾波電容統(tǒng)一用四個(gè) 1000uF 的電解電容，電路設(shè)計(jì)如下： 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 15 圖 26穩(wěn)壓源電路 如上圖所示，變壓器初級(jí)線圈加了一個(gè) 220V的交流電壓源，在次級(jí)線圈中產(chǎn)生兩個(gè)交流電源 +15V和 15V, 經(jīng)過(guò)四個(gè)二極管整流后，在 A 點(diǎn)得到 +18V 的電壓，在 B 點(diǎn)得到 18V的電壓，提供直流電壓給后級(jí)的電路，為使輸出盡量不失真，又在后面加了四個(gè)濾波電容。 ② 斬波型。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大??；后者表示輸入電壓或負(fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正常值所需時(shí)間。 直流穩(wěn)壓電源 又稱直流穩(wěn)壓器。 ③ 滑動(dòng)式交流穩(wěn)壓器。 一般將交流穩(wěn)壓源可分為 : ① 晶閘管交流穩(wěn)壓器。 三． 總體設(shè)計(jì)思想 進(jìn)一步分析電路后，為 能 給電路提供較為穩(wěn)定的電源，應(yīng)設(shè)置一個(gè)穩(wěn)壓源電路；又因?yàn)椴罘蛛娐?不僅能有效的放大直流信號(hào)，而且能有效的減小由于電源波動(dòng)和晶體管隨溫度變化多引起的零點(diǎn)漂移 ，并且具有很高的共模抑制 比，所以常將差分放大電路作為 功放的輸入級(jí)；要將信號(hào)再進(jìn)行放大 即電壓電流都要放大 ，因此 設(shè)置一個(gè)共射級(jí)的激勵(lì)級(jí) ；最后輸出級(jí)應(yīng)加一個(gè)推挽電路，由 兩 個(gè) 異型 晶體管 組成，可以是 兩個(gè)參數(shù)相同的功率 BJT 管或 MOSFET 管，以推挽方式存在于電路中，各負(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù)，電路工作時(shí)， 兩只對(duì)稱的功率開關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，損耗小 且 效率高。負(fù)載上無(wú)電流，輸出電壓 uo=0。 它 是一種 雙電源 互補(bǔ)對(duì)稱輸出的單端推挽電路，為甲乙類電路工作方式，是由 OTL（無(wú)輸出變壓器）電路改進(jìn)設(shè)計(jì)而成的。 即集電極最大 允許電流 ，因?yàn)楫?dāng) Ic 過(guò)大時(shí)， β 值將會(huì)下降 ,放大能力差。故每個(gè) 直流電源轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的 平均電流為： () 因此兩個(gè)電源提供的功率為： () 輸出最大功率時(shí)，電源提供的功率也最大： () 3) 效率 η 輸出功率與電源提供的功率之比稱為功率放大器的效率。 上圖所示的偏置電路是克服交越失真的一種方法，靜態(tài)時(shí)，在二極管 VD VD2上產(chǎn)生的降壓為 VT1和 VT2管提供了適當(dāng)?shù)钠珘?，使之處于微?dǎo)通狀態(tài)。此外，由于電路的對(duì)稱性，使得同相輸入干擾能基本上互相抵消，把偶次諧波武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 10 干擾也減到最小程度，電路的交流聲和失真度極小。使 VT VT3導(dǎo)通，信號(hào)電流 ic2流經(jīng) RL產(chǎn)生負(fù)半周輸出信號(hào)，其流向?yàn)椋?Vcc 正級(jí) → VT3的 C極→ VT3 的 E 極 →R L→ VT2 的 E極 → VT 2的 C 極 →Vcc 負(fù)極，且 Icm2 的大小也為 Vcc/RL。 動(dòng)態(tài)時(shí)，輸入信號(hào)由倒相電路分離，在同一時(shí)間內(nèi)，分別輸出正、負(fù)半周信號(hào)去推動(dòng)這兩組輸出電路 (即 VT VT2 和 VT VT4)。 二 . BTL 功放電路 1. BTL 電路的 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 BTL(Bridge Transformer Less)功放電路又稱作橋式平衡功放電路。 靜態(tài)時(shí) 根據(jù)零輸入零輸出特性 要求輸出端中點(diǎn) A 的電位 UA=1/2UCC，可以通過(guò)調(diào)節(jié) RW1 來(lái)實(shí)現(xiàn)，又由于 RW1 的一端接在 A 點(diǎn)，因此在電路中引入腳 .直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋，一方 面能夠穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)也改善了非線性失真。 ： 其中由晶體三極管 T1 是推動(dòng)級(jí)， 共放射級(jí)電路