【正文】 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。特別是設(shè)計(jì)仿真和測(cè)試的階段，對(duì)課題缺乏了解加上對(duì)軟件不熟悉，指導(dǎo)老師就指出大致的設(shè)計(jì)方向和改良電路的一些建議 。 這近 兩個(gè)多月的時(shí)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(jì)， Multisim 2020 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(shí)。 圖 410 功放的輸出波形 2. 繼續(xù)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)，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(hào) 加入正弦波圖形，頻率為 20kHZ，最大幅值為 10mv。最終得到如下理想的輸出波形。 有一部分儀器要接地 線。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]。即用此電路作為放大器的整流電路。 4. 將該 OCL 立體聲功放電路中的元件放在工作區(qū)域中 打開 Multisim 軟件，按照上面的簡(jiǎn)介和操作將設(shè)計(jì)圖中的元件找出來，并按總體設(shè)計(jì)思路擺出相應(yīng)的元器件： 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 26 圖 38 OCL 立體聲功放電路中的元件 如 圖 38所示，將原理圖中的所有元件都在元件庫中調(diào)出，并改下標(biāo)號(hào)和方位，把它們整齊的排列開，然后將它們都連起來就可以構(gòu)成所設(shè)計(jì)的電路圖，如圖 39所示： 圖 39 OCL 立體聲功放電路 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 27 第四章 基于 Multisim 2020的研究 第一節(jié) 基于 Multisim 的 OCL立體聲功放電路的調(diào)試 一、 首先調(diào)試出整流電路，如下 如上圖所示， 由理論分析得， 電容 c1,c2,c3,c4 的總電容 C≤ 1/RR。單擊 OK 按鈕就可以選中 74LS00，出現(xiàn)如下備選窗口。其中包含的字段有 Database name（元器件數(shù)據(jù)庫）， Component Family（元器件類型列表）， Component Name List（元器件名細(xì)表）， Manufacture Names（生產(chǎn)廠家）， Model LevelID（模型層次）等內(nèi)容。下面將以 74LS00 為例說明兩種方法 [14]。 2． Sheet size：設(shè)置電路圖頁面大小。 在元器件類型列標(biāo)中，虛擬元器件類的后綴標(biāo)有 Virtual，如 圖 34 所示： 圖 34 Virtual 對(duì)話框 第三節(jié) OCL立體聲功放機(jī)的仿真 輸入電路圖是分析和設(shè)計(jì)工作的第一步，用戶從元器件庫中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來 ,為分析和仿真做準(zhǔn)備。另 一種器件的參數(shù)值是該類器件的典型值，不與實(shí)際武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 23 器件對(duì)應(yīng)，用戶可以根據(jù)需要改變器件模型的參數(shù)值，只能用于仿真，這類器件稱為虛擬器件。當(dāng)選中 Multisim Master 時(shí)，窗口中對(duì)庫的編輯按鈕全部失效 而變成灰色，如圖 32 所示。 第二節(jié) 用 Multisim 2020 實(shí)現(xiàn)對(duì)元器件的管理 Multisim 以庫的形式管理元器件，通過菜單 Tools/ Database Management 打開Database Management（數(shù)據(jù)庫管理）窗口（如圖 31所示），對(duì)元器件庫進(jìn)行管理 [13]。通過 這個(gè)按鈕可以開關(guān)電源和信號(hào)源類的 Sources 工具欄 。 （ 1）作為元器件（ Component）工具欄中的一項(xiàng)，可以在 Design 工具欄中通過按鈕來開關(guān) Multisim Master 工具欄。通過工具欄，用戶可以方便直接地使用軟件的各項(xiàng)功能。 二、菜單欄 菜單欄 中提供了 Multisim 的 幾乎 所有功能 命令 。 一、 Multisim 的主窗口界面。 第三章 基于 Multisim 2020 的仿真 第一節(jié) Multisim 2020 概貌 Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。 圖 211 OCL 立體聲功放電路的簡(jiǎn)化圖 由于電路全部是直接耦合，環(huán)境溫度和元件參數(shù)的任何變化都會(huì)影響輸出端 (A點(diǎn)， 圖 211 中 )的電位。 VT4 和 VT6 復(fù)合后等效為一只 NPN型晶體管，而 VT5和 VT7復(fù)合等效為一只 PNP 型晶體管。 最終的設(shè)計(jì)電路 OCL 立體聲功放電路如下： 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 19 圖 210 OCL 立體聲功放電路 由圖 210 易看出 ，揚(yáng)聲器與放大器的輸出端 是直接耦合，中間省掉了隔直流用的輸出電容，為了使電路輸出端的直流電位為零伏，采取了正負(fù)對(duì)稱電源供電，差分放大器輸入等措施。設(shè)計(jì)圖如下： 圖 29互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路 由上圖可知， VT4， VT6 組成的 NPN 管與 VT5， VT7 組成的 PNP 管構(gòu)成推挽式電路，在 IN 端由信號(hào)時(shí)，兩個(gè)復(fù)合管輪流導(dǎo)電。 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路中，要求兩個(gè)功放管完全對(duì)稱，這對(duì)于大功率管來說實(shí)現(xiàn)起來比較困難。由于基極電壓升高，對(duì)另一管來講加上反向偏置電壓，所以該管處于截止?fàn)顟B(tài)。 互補(bǔ)推挽放大器 中的 “ 互補(bǔ) ” 是 指： 采用兩種不同極性的三極管，利用不同極性三極管的輸入極性不同，用一個(gè)信號(hào)來激勵(lì)兩只不同極性的三極管，這樣可以不需要有兩個(gè)大小相等、相位相反的激勵(lì)信號(hào)。 [9] 共發(fā)射極基本放大電路的采用的是 NPN 管。輸出端也應(yīng)相應(yīng)的接個(gè)端口，和輸入對(duì)應(yīng)。常用于電機(jī)或者伺服電機(jī)控制，以及信號(hào)放大。 2. 差分輸入級(jí) 差分放大電路是 由兩個(gè)參數(shù)特性相同的晶體管 以 直接耦合方式構(gòu)成的放大器。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動(dòng)直流，再經(jīng)濾 波后得到穩(wěn)定直流電壓。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。它的供電電壓大都是交流電壓，當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。通過改變變壓器滑動(dòng)接點(diǎn)位置穩(wěn)定輸出電壓。用晶閘管作功率調(diào)整元件 ,穩(wěn)定度高、反應(yīng)快且無噪聲 ,但對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備造成干擾。 終上所述， 應(yīng)將電路分為以下四個(gè)部分：穩(wěn)壓源電路，差分輸入級(jí)，中間放大級(jí)，互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)。 2) 動(dòng)態(tài)分析 (1) 當(dāng)輸入信號(hào)為正半周時(shí)， ui0，且大于 V1 的 偏置電壓 ，三極管 V1 導(dǎo)通， V2截止，管 V1 的射極電流 ie1 經(jīng) +VCC 自上而下流過負(fù)載， 在 RL 上形成正半周輸出電壓 ，uo0。它的特點(diǎn)是：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， 零輸入零輸出， 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， 為使零輸入零輸出特性，采用雙電源， 損耗低，效率高，保真度好， 成為當(dāng)今大功率放音設(shè)備的主流電路 [6]。 β 值下降到一定值時(shí)的 Ic 即為 Icm。一般情況下效率為 () 理想情況下 ，忽略 Uces，則 Uom≈ Vcc，得到 理想近似情況下 電路的最大效率為 ≈ % () 4) 管耗 Pv 直流電源提供的功率與輸出功率之差就是消耗在三極管上的功率，即 () 由分析可知，當(dāng) Uom=2Vcc/π≈ ，三極管總管耗最大，其值為 () 每個(gè)管子的最大功耗為 : () 5) 功率管的選擇 功率管的 選擇必須滿足其 極限參數(shù) 且保有一定的余量才能滿足實(shí)際情況即 有Icm、 Pcm 和 U(BR)CEO 等主要參數(shù) ， 還要考慮其工作環(huán)境及一些特殊 要求， 若想得到最大輸出功率，功率管的參數(shù)應(yīng)滿足下列條件： ，且要有一定的余量 ，即 ，即基極開路時(shí)集電極 發(fā)射極間的反向擊穿電壓。 以下參數(shù)分析均以輸入信號(hào)是正弦波為前提，且忽略電路失真。 但一般 情況下很難得到參數(shù)相同的 OTL（或 OCL）放大電路，所以經(jīng)常不易采用該放大電路。不論正半周或負(fù)半周，加于負(fù)載 RL 上的最大輸出電壓 Vcm均為 Vcc。設(shè)在輸入信號(hào)的正半周期間，倒相電路左邊輸出正信號(hào)使 VT1 導(dǎo)通，右邊輸出負(fù)信號(hào)使 VT4 導(dǎo)通，從而產(chǎn)生輸出電流 ic1流經(jīng) 負(fù)載，其流向?yàn)椋?Vcc 正極 → VT1 的 C 極 → VT1 的 E極 →RL→ VT4 的 E極→ VT4 的 C 極 →Vcc 負(fù)極，在 RL 上得到正半周的輸出信號(hào)。 它實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)特性對(duì)稱的 OTL放大器 (或 OCL放大器 )的 對(duì)稱 組合，其基本 簡(jiǎn)易 電路如 圖 23所示。 當(dāng)輸入正弦交流信號(hào) Ui時(shí) ,經(jīng) T1放大 .倒相后同時(shí)作用于 ,Ui的負(fù)半周使 T2管導(dǎo)通 (T3管截止 ),有電流通過負(fù)載 RL,同時(shí)向電容 C0充電 ,在 Ui的正半周 ,T3武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 9 導(dǎo)通 (T2截止 ),則已充好的電容器 C0起著電源的作用 ,通過負(fù)載 RL放電 ,這樣在 RL上就得到完整的正弦波。由于每一個(gè)管子都接成射極輸出器形式，因此具有輸出電阻低，負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于作功率輸出級(jí)。 圖 11 功率放大器的靜態(tài)工作點(diǎn) 為進(jìn)一步研究功放電路， 先 從比較 簡(jiǎn)單又 典型的 乙類功率放大器入手，下一章重點(diǎn)介紹該類電路，一般分為： OCL， OTL， BTL 三種功率放大電路。 克服失 真， 在結(jié)構(gòu)上采用兩只異型管組成對(duì)稱互補(bǔ)電路，但由于引起交越失真，所以又給電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使晶體管處于微導(dǎo)通，即 工作狀態(tài)介于甲類和乙類之間。在理想情況下，甲類放大電路的效率最高只能達(dá)到 50%。 但有較大的靜態(tài)工作電流， 無論有無輸入信號(hào)，三極管在 整個(gè)周期內(nèi)都導(dǎo)通，導(dǎo)通角為 360176。由于功率管 的管耗較大，在使用時(shí)一般要加散熱器，以降低結(jié)溫，確保三極管安全工作； 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 7 (4) 由于工作在大信號(hào)狀態(tài)下，功率管消耗的功率較大，在使用時(shí)必須考慮轉(zhuǎn)換效率和管耗問題。圍繞著改進(jìn)電壓推動(dòng)級(jí)的性能，人們相繼提出了多種結(jié)構(gòu)，共射 共基電路就是一個(gè)典型的例子。稍后，人們 從運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)中得到啟迪，將左右對(duì)稱的差動(dòng)式電路用于功率放 大 器的輸入級(jí)，電路的穩(wěn)定性和線性都得到改善，這一結(jié)構(gòu)直至今天都還有人采用。 三 . 現(xiàn)代 功放 的整體結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代 音樂講究各聲部之間的乎衡與統(tǒng)一，美術(shù)以色彩搭配均衡、和諧為美，在服裝設(shè)計(jì)中，常常采取看似不對(duì)稱的設(shè)計(jì)，其實(shí)質(zhì)也是為了取 得視覺上的均衡。在商品化的晶體管擴(kuò)音機(jī)中，相繼出現(xiàn)了一些 璀璨 奪目的名機(jī)，如 JBL的 SA600，Marantz 互補(bǔ)對(duì)稱電路 Model15 等等。 二 . 晶體管功放的發(fā)展和互調(diào)失真 隨著半導(dǎo)體工藝的逐漸成熟，大電流、高耐壓的晶體管品種日益增加，越來越多的功率放大器采用了無輸出變壓器的 OCL電路或 OTL 電路。 早期的放大器幾乎全用鍺管來制作，但由于鍺管工藝上的一些原因，使得放大器 中所用的晶體管，尤其是功放管性能指標(biāo)不易做得很高，例如，共發(fā)射極截止頻率的典型值為 4kHz，大電流管的耐壓值一般在 30V40V 左右。 Output capacitor less。 最后進(jìn)一步研究了該 OCL 功率放大電路， 達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。 (2)、 推動(dòng)級(jí) (激勵(lì)級(jí) )的作用是獲得足夠高的電壓放大倍數(shù)，以及 給 輸出級(jí)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，為此，可采用帶集電級(jí)的共射放大電路 ,其具有電壓電流放大能力 ，其靜態(tài)偏置電流比輸入級(jí)要大。 因此采用 OCL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)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加