【導(dǎo)讀】功率放大器是是在給定失真率條件下能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動負(fù)載的電路。律變化，即要求輸出信號的非線性失真盡可能小，且效率盡可能高。直接耦合電路方式，保證電路工作穩(wěn)定，需要有足夠高的電壓放大倍數(shù)。性能好的OCL功率放大器應(yīng)由輸入級、推動級和輸出級、穩(wěn)壓源等部分組成。的信號作低失真、低噪聲放大，提高輸入阻抗高。為此，采用帶恒流源的，由復(fù)合。管組成的差動放大電路，且設(shè)置的靜態(tài)偏置電流較小。甲乙類互補(bǔ)對稱功放或準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。路工作在最佳靜態(tài)工作點(diǎn)。在完成OCL功率放大電路的設(shè)計后，本論文基于Multisim軟件仿真該電路，并在添加虛擬儀器后，進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)測試，過程中出現(xiàn)了波形交越失真的問題，率也達(dá)到了近似理想的%。最后進(jìn)一步研究了該OCL功率放大電路，達(dá)到了設(shè)

　　

【正文】 28 如 圖 41所示，完成 該 OCL 立體聲功放電路所有線路的連接，并且留出兩對輸入端口和輸出端口，便于測量輸出圖形和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 1. 添加虛擬儀器 對電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，通過對運(yùn)行結(jié)果的分析，判斷設(shè)計是否正確合理，是 EDA軟件的一項(xiàng)主要功能。為此， Multisim 為用戶提供了類型豐富的虛擬儀器， 可以從Design 工具欄 ?Instruments 工具欄，或用菜單命令（ Simulation/ instrument）選用以下這 11種儀表： 圖 42 虛擬儀表 如 圖 42所示，選用后各種虛擬儀表都以面板的方式顯示在電路中 [16]。 下面將 11種虛擬儀器的名稱及表示方法總結(jié)如下表： 菜單上的表示方法 對應(yīng)按鈕 儀器名稱 電路中的儀器符號 Multimeter 萬用表 Function Generator 波形發(fā)生器 Wattermeter 瓦特表 Oscilloscope 示波器 Bode Plotter 波特圖圖示儀 Word Generator 字元發(fā)生器 Logic Analyzer 邏輯分析儀 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 29 Logic 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 ?? 。 注 2：該軟件沒有異或符號，處理方式是將異或運(yùn)算寫成 BABABA ????? 。 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： 萬用表，示波器和波形發(fā)生器。 有一部分儀器要接地 線。 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 30 三 ．添加輸入信號并記錄輸出波形 在左右兩個聲道的輸入端分別加上一定的正弦波信號， 為輸入小信號， 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 選擇的是正弦波圖形，頻率為 500HZ，最大幅值為 10mv。然后分別在左右兩個聲道 接上示波器后，觀察和記錄兩個示波器 XSC1 和 XSC2 所示的圖形，輸入電 壓被放大了近 100 倍，波形也出現(xiàn)了明顯的放大，達(dá)到了當(dāng)初設(shè)計的要求，但是兩個示波器出現(xiàn)了明顯的交越失真現(xiàn)象，記錄輸入輸出圖形如 圖 45 所示 ： 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 31 圖 45 失真的輸出波形 由于就前面分析，產(chǎn)生交越失真的原因是偏置電路提供的偏置電壓不夠理想產(chǎn)生的，因此就本例而言，要調(diào)節(jié) R7，使輸出級的偏置電壓滿足理想情況。多次調(diào)制并查看輸出波形。最終得到如下理想的輸出波形。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 32 圖 46仍然失真的輸出波形 問題得到一定的解決，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 33 圖 48正常的輸出波形（ XSC2） 顯然，經(jīng)過多次調(diào)試和仿真以后，得到了剛開始設(shè)計時所需要的效果，所加入的正弦波信號得到了期望的放大值，音色和音準(zhǔn)也很不錯，達(dá)到了一定的立 體聲的效果。 第二節(jié) OCL立體聲功放電路的測試 一 . 計算重要的數(shù)據(jù) 根據(jù)第二章所述的公式，得到以上提到的四個參數(shù)的值，具體的測量數(shù)據(jù)和計算如下： （ 1） .輸出功率 Po 由公式得： 又因?yàn)槿f用表所測的輸出電壓值為 ≈ 18V，如 圖 49 所示： L2omomomooo 2121 RUIUIUP ???武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 34 圖 49 萬用表所測輸出電壓 為計算方便，取 Uom =18V， RL＝ 8Ω，最后可得 Po = W （ 2） .直流電源提供的功率 PE 由公式得： 又由設(shè)計電路可得 VCC= 18V，所以計算后得： PE= （ 3）效率 η 由公式得： 帶入數(shù)據(jù)后可得： η = 78% （ 4）管耗 Pv 由公式得： 帶入相關(guān)的數(shù)據(jù)可得： Pv = 二．深入研究該功放的輸出波形 1. 在左右兩個聲道的輸入端分別加上一定的正弦波信號，將 XFG1 和 XFG2 都設(shè)置為 圖 49 所示的 情況： 圖 49 給電路 添加輸入信號 加入正弦波圖形，頻率為 5kHZ，最大幅值為 10mv。然后分別在左右兩個聲道CComLCCEE π 22 VURVIP ??CCom00Eo 4π1 0 0 VUPP ?????L2omCComLoEV 2π 2 RUVURPPP ????武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 35 接上示波器后，觀察和記錄兩個示波器 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)計的要求。 圖 410 功放的輸出波形 2. 繼續(xù)在左右兩個聲道的輸入端分別加上一定的正弦波信號，將 XFG1 和 XFG2 都設(shè)置為 圖 411 所示的 情況： 圖 411 給電路 添加輸入信號 加入正弦波圖形，頻率 為 20kHZ，最大幅值為 10mv。然后分別在左右兩個聲道接上示波器后，觀察和記錄兩個示波器 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)計的要求。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 36 圖 412 功放的輸出波形 綜上所述， 在高頻段，該功率放大電路的放大效果也不錯，所設(shè)計的 OCL 立體聲功放電路達(dá)到了題目的要求。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 37 結(jié) 論 先從簡單的 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，再分級去設(shè)計各部分電路（包括 穩(wěn)壓源電路，差分輸入級，中間放大級和互補(bǔ)對稱輸出級 ），接著到用熟悉 Multisim 2021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題，用相應(yīng)的示波器和萬用表得到了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并完成了幾個重要數(shù)據(jù)的計算。 這近兩個多月的時間里面，遇到了很多困難，如當(dāng)初課題的選定，電路的總體設(shè)計， Multisim 2021 的使用不熟悉等，在老師和同學(xué)的幫助下，一一得到解決，并在此過程中溫習(xí)了一下以前所學(xué)的專業(yè)知 識。 當(dāng)初選擇 OCL功率放大電路是正確的，因?yàn)槠?前置、推動、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，以及浪涌電流對揚(yáng)聲器的沖擊，避免了揚(yáng)聲器對電源不對稱，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 和音樂發(fā)燒友的選擇。 整體來說，所設(shè)計的 OCL 立體聲功放電路完成了當(dāng)初設(shè)計時所要立體聲效果，在音色和音準(zhǔn)上都有很不錯的表現(xiàn)，功率的損耗也控制的比較低，效率值 也幾乎達(dá)到了完美的 %,成功了完成了該畢業(yè)設(shè)計題目和要求。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 38 致 謝 感謝胡淑均老師在整個畢業(yè)設(shè)計過程中的細(xì)心指導(dǎo)和耐心的解決我所問的每一個問題，并且對我們的設(shè)計提供了大力支持。特別是設(shè)計仿真和測試的階段，對課題缺乏了解加上對軟件不熟悉，指導(dǎo)老師就指出大致的設(shè)計方向和改良電路的一些建議。中途遇到問題一時不能解決時，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。胡老師教我們對課題的處理方法將直接受益于以后的學(xué)習(xí)，工作和生活。 同時還要感謝小組其 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，一些問題都是在共同的討論中解決的。 當(dāng)然也要感謝圖書館里面的工作人員，是他們讓我能夠輕松的找到我所要翻閱和參考的書籍。 最后感謝辛勤培養(yǎng)和輔導(dǎo)我們的老師，感謝為我們營造了良好學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)校，讓我們能夠不斷吸取知識，進(jìn)步成長，以完美的起跑姿勢飛奔于未來的人生之路上。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 39 參考文獻(xiàn) [1] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社 ,2021年 7月 .382404 [2] 孫肖子 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .西安 ： 西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021年 1月 .274283 [3] S. Stapleton and F. Costescu, An adaptive predistorter for a power amplifier based on adjacent channel emissions, IEEE Trans Vehicular Technology[J].1992,41(1): 4956 [4] 劉祖剛 .模擬電路分析與設(shè)計基礎(chǔ) .北京 ： 機(jī)械工業(yè) 出版社 ,2021年 10月 .170185 [5] 胡榮玉 ,付光輝 . Multisim在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用 [M].北京： 中國現(xiàn)代教育出版社 ,2021年 7月 .5462 [6] 毛哲，張雙德 .電路計算機(jī)設(shè)計仿真與測試 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 年 9月 .3745 [7] 蔣卓勤，鄧玉元 .Multisim 及其在電子設(shè)計中的應(yīng)用 [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021年 1月 .112119 [8] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社 ,1991 年 2 月 .2543 [9] 劉義芳 ,莊慕華 .電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) [M].北京 :高等教育出版社 ,1992年 10 月 .125143 [10] 浙江大學(xué)電子學(xué)教研組 .模擬電子技術(shù)基本教程 [M].北京：高等教育出版社 ,1986 年 4月 .6476 [11] F. H. Raab, “ Average efficiency of power amplifiers,” RF Technology[J].1986,30(1):474– 486. [12] 朱力恒 .電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 .2021年 7月 .7893 [13]李萬臣 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計 [M].哈爾濱 :哈爾濱工程大學(xué)出版社 .2021年 1月 .232243 [14] 吳小倩 .Multisim在模擬中職模擬電路基礎(chǔ)中的輔助作用 [J].煙臺師范學(xué)院學(xué)報 ,2021,19(3):163168 [15] 王仁平 .Multisim在電子電路中的應(yīng)用計算機(jī) [J],2021,20(12):133135. [16] 錢聰 .電子線路分析與設(shè)計 [M].西安：陜西人民出版社 ,2021年 11月 .1234 [17] 劉桂英 , 羅泉 , 戴海清 .Multisim