設(shè)計及仿真調(diào)試過程
一．設(shè)計過程
（一）基本功能設(shè)計
1.輸入部分
由于大多數(shù)放大電路存在溫漂問題（0輸入的時候不是0輸出），所以在電
路的輸入級采用差分放大電路，用三極管設(shè)計一個恒流源來提供靜態(tài)偏置。采
用雙端輸入，單端輸出的形式。實際情況下，很少用原理講解中那樣的電路來
連接信號與電路，直接使用集成運放放大原件可以更直接又便捷的解決此題，本次仿真我采用同相比例放大器做輸入級，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器可以調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)1-20。
2.通頻帶的設(shè)置
本次實驗要求3dB通頻帶為300～3400Hz，輸出正弦信號無明顯失真。于是我采用高通低通濾波器分別實現(xiàn)下限與上限截止頻率的設(shè)置。
3.功率放大器的選擇
功率放大器種類繁多，按照晶體管在整個周期導通角的不同，可以分為甲類、乙類、甲乙類、丙類、丁類。按照電路結(jié)構(gòu)不同，可以分為變壓器耦合、無輸出變壓器OTL、無輸出電容OCL、橋式推挽功率放大電路BTL。本次仿真中我采用甲乙類雙電源互補輸出電路。根據(jù)題目要求設(shè)置負載為8Ω。
（二）發(fā)揮功能設(shè)計
無
二．仿真及調(diào)試過程
（一）基本功能仿真與調(diào)試
- 所用元器件
表1、元器件使用情況
集成運放 | 4個 | 1μF電容 | 2個 |
二極管1N914 | 2個 | BJT-NPN | 1個 |
10kΩ電阻 | 2個 | BJT-PNP | 1個 |
1000Ω電阻 | 3個 | 100Ω電阻 | 2個 |
47Ω電阻 | 1個 | 530Ω電阻 | 1個 |
190KΩ滑動變阻器 | 1個 | 8Ω負載 | 1個 |
- 仿真實現(xiàn)過程
圖1、電路原理圖
- .輸入端的放大電路
圖2、輸入端放大電路
設(shè)置信號源頻率500hz，幅值5V，通過如下公式：
根據(jù)比例調(diào)R4電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)1-20倍電壓放大倍數(shù)。
- 、低通、高通濾波器的設(shè)置
仿真電路如圖3所示。
圖3、通頻帶設(shè)置電路
設(shè)低通、高通濾波器中電容為1uF，通過如下公式：
計算可得：
將二者級聯(lián)可得如圖2所示電路。
- 、功率放大電路
圖4、功率放大電路
仿真原理圖如圖4所示，由圖中數(shù)據(jù)計算可得：
達成題目要求的Pom≥1W的要求。
圖5、20倍放大時輸入與輸出波形圖
由圖5可知，在20倍放大后經(jīng)過調(diào)節(jié)已解決波形失真。
圖6、總電路仿真原理圖
- 調(diào)試過程中遇到的實際問題及解決措施
該電路使用的原件類型少，電路連接簡單，實現(xiàn)電路要求也較為簡單。但是最初經(jīng)測試后，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果不是很理想，失真較為嚴重。經(jīng)過反復推敲，對功率放大電路進行小幅修整。
在設(shè)置通頻帶時也遇到了諸多問題，比如輸出電壓不符合計算數(shù)值，波形嚴重失真，通過替換集成運放芯片與改變電阻電容數(shù)值得以完成通頻帶的設(shè)置。
（二）發(fā)揮功能仿真與調(diào)試
- 所用元器件
- 仿真實現(xiàn)過程
- 調(diào)試過程中遇到的實際問題及解決措施
內(nèi)容總結(jié)
- 設(shè)計心得
通過本次設(shè)計，認識到了自己所學知識的不足。在課本中學習，在實驗中檢驗。在試驗中發(fā)現(xiàn)，用課本知識去分析。興趣就在這一個個的試驗中激發(fā)了。在搭建電路的過程中補償自己的不足，在調(diào)試電路的過程中體會電路的工作原理，使得自己的能力得到提升。感謝能有這次機會讓我再次使用這個仿真環(huán)境，這個軟件提供了全新的學習模式，給我們提供了解模擬電路的機會。通過這次的音頻放大電路的設(shè)計與仿真的過程，我學到了很多東西，這次實驗可以全面調(diào)動學生的主觀能動性，融會貫通學生們平常課上學習的東西，不在只是學一學理論而不去實踐，這次的設(shè)計與仿真就是一種實踐，一種對于自己所學知識的實踐練習，從而進一步的把書本知識與社會實踐結(jié)合起來。
在設(shè)計中，我遇見了很多難以解決的問題，但也學會了很多的東西，比如掌握了放大電路的原理、如何去檢查電路是否導通、進一步熟練運用萬用表等等的知識，同時也明白了團隊合作的重要性，當你一個人完成不了的時候你就不得不去尋求同事的幫助，同時在設(shè)計與仿真的過程中我也鞏固了自己許許多多的專業(yè)知識，而且也在實踐中對專業(yè)知識進行了印證，也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處。這次的音頻放大電路設(shè)計與仿真我對于自己在這之中的行為還是較為滿意的，自己進行了實踐也學會了許多書本上沒有的知識，希望之后自己能夠更多的接觸到類似的實踐任務(wù)與研究，讓自己有更多的機會去進步。
- 對前5章所涉及放大電路的理解和認識
（一）對三極管的認識（BJT）
三極管的共射，在基極輸入，在集電極輸出，輸入和輸出公用發(fā)射極，所以叫共射電路。是我們經(jīng)常用到的基礎(chǔ)放大電路。基本的共射電路增益高、輸入輸出反向。輸入電阻小、輸出電阻大，帶負載能力差。高頻響應(yīng)低。 而且靜態(tài)工作點極其不穩(wěn)定，所以我們在后續(xù)的學習中加入了各種的穩(wěn)定條件，比如反饋和分壓式連接。
三極管的共集，基本共集放大電路（電壓跟隨器、射極跟隨器） 電路特點：
信號從射極輸出，又叫射極輸出器；輸出信號與輸入信號同相位，又叫跟隨器；電壓放大倍數(shù)小于等于1，電流放大倍數(shù)大，適合作功率放大器的射極輸出； 輸入阻抗高，輸出阻抗小，適用于輸入級作阻抗變換用；
三極管的共基，共基放大電路電路特點：電流放大作用，Au與共射相同，輸入電阻比共射小，輸出電阻與共射相同，高頻性好，無電流放大作用。
（二）對場效應(yīng)管的認識（FET）
場效應(yīng)管的共源電路的特點：
電壓放大倍數(shù)小于且接近于1；價輸入電阻較高；輸出 電阻較低；輸入與輸出反相；電壓放大倍數(shù)低；類似于BJT的共射電路；噪聲低，能把輸入信號都降落在電路上。
場效應(yīng)管的共漏電路的特點：
電壓放大倍數(shù)小于且接近于1；輸出電壓的相位與輸入電壓的相位相同，輸出電壓的波形和輸入電壓的波形一樣，故又名源極跟隨器；共漏組態(tài)放大電路的輸入電阻高，輸出電阻低，具有阻抗變換的特點，有較強的帶負載能力，常用于多級放大電路的輸入級和輸出極。
場效應(yīng)管的共柵電路的特點：Ai≈1，AV=gm(RD //r0) ，AV同CS放大器相當；輸入阻抗低，有阻抗變換特性。輸出阻抗高，可用于提高增益和構(gòu)成高性能恒流源；由于沒有密勒效應(yīng)，頻帶最寬，常同CS聯(lián)合構(gòu)成CS—CB放大器，用于高速運放作差分輸入放大級。
