自主設(shè)計(jì)一低頻功率放大器，滿足如下要求：

（1）輸入正弦信號電壓有效值為5mV，在8Ω電阻負(fù)載（一端接地）上，輸出功率大于1W，輸出波形無明顯失真；

（2）通頻帶為20Hz~20kHz；

（3）輸入電阻為600 Ω。

實(shí)驗(yàn)具體要求如下：

（1）設(shè)計(jì)電路，利用Multisim軟件繪制電路原理圖。

（2）闡述功率放大原理。

（3）在輸入信號有效值為5mV下，測量負(fù)載電壓有效值，計(jì)算實(shí)際輸出功率，驗(yàn)證是否滿足1W。

（4）測量電路電源輸出電流，計(jì)算電源輸出總功率和所設(shè)計(jì)功率放大器的效率。

（5）測量整個(gè)電路的通頻帶，記錄3dB帶寬的截止頻率，計(jì)算截止頻率的誤差。

2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）在下方列出所設(shè)計(jì)電路的原理圖，并進(jìn)行電路原理的闡述，說明電路放大倍數(shù)和輸入電阻的設(shè)計(jì)原理。

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圖5-1整機(jī)電路圖

電路組成：前置放大部分，濾波部分，功率放大部分

前置放大部分，采用反向比例放大電路，根據(jù)反向比例放大公式Av=Vout/Vin= - R2/R1

取R2為10kΩ，R1為100Ω，算得放大倍數(shù)為100倍，輸入電阻通過R20與R21并聯(lián)，計(jì)算得到600Ω

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帶通濾波器

要實(shí)現(xiàn)的功能為20Hz-20kHz的帶通濾波，由于帶寬較寬且要求通帶平坦，四階帶通濾波器并不適用，所以選擇四階高通濾波器與四階低通濾波器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)四階帶通濾波的功能。

?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??二階低通VCVS電路元件值

根據(jù)查表法，確定濾波器部分各元件值為如圖所示

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此時(shí)3DB帶寬為20-20kHz

功率放大部分

采用反向比例放大電路，放大10倍，所以電阻選擇R9=3k，R7=30k，3k/30k=10

在輸入信號有效值為5mV下，測量負(fù)載電壓有效值（給出仿真圖），計(jì)算實(shí)際輸出功率，驗(yàn)證是否滿足1W。

輸入信號有效值5mv，各運(yùn)放外加電源+-12v的條件下，

8Ω負(fù)載兩端電流為 ??????????????????????8Ω負(fù)載兩端電壓為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???????????????????????????????????????

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實(shí)際輸出功率計(jì)算：

輸出功率=U2/R=10.5442/8=13.89W>1W

測量電路電源輸出電流，計(jì)算電源輸出總功率和所設(shè)計(jì)功率放大器的效率。

輸出電壓為12v

輸出電流=12/8=1.5A

輸出功率=12*12/8=18w

所以轉(zhuǎn)換效率η=13.89/18=77.16%

測量整個(gè)電路的通頻帶（給出幅頻特性圖），記錄3dB帶寬的截止頻率，計(jì)算截止頻率的誤差。

兩端誤差分別為：

Y1=（20.115-20）/20=0.5%

Y2=（20.161-20）/20=0.8%

三、實(shí)驗(yàn)思考題

1、實(shí)測中功放的效率應(yīng)該如何測量？

答：首先確定負(fù)載的阻值，然后測量負(fù)載的電壓或者電流，使用I2R或U2/R計(jì)算得出功率。測量需要使用電壓表，示波器等儀器。

2、D類功率放大器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？

答：、d類功放具有很高的能量使用轉(zhuǎn)換率，而且它的體積很小，具有很強(qiáng)的可靠性。d類功放的電池使用率可以達(dá)到90%以上，符合綠色環(huán)保的要求。

2、d類功放的使用范圍很廣，其連接的負(fù)載阻抗最低值可以達(dá)到很低，另外不管負(fù)載阻抗值如何變化，其電池的轉(zhuǎn)換率基本上可以說是不變

3、d類功放沒有高頻、中頻、低頻的相對變化，它的聲音非常清晰，而且聲像有很準(zhǔn)確的定位。

4、d類功放非常適合產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。只要確保安裝對元器件，就可以使產(chǎn)品具有的很好的一致性，而且生產(chǎn)的過程中不需要任何的調(diào)試，安全可靠。

5、d類功放可以直接實(shí)現(xiàn)群控、遙控、監(jiān)測等功能，而不需要添加任何的裝置。

D類功率放大器的缺點(diǎn)

D類功率放大器雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也同樣有很多缺點(diǎn)，而且這些缺點(diǎn)嚴(yán)重影響著D類功率放大器的發(fā)展，下面我就具體來說說D類功率放大器的缺點(diǎn)。

1、D類功率放大器的沒有專 門 的 開關(guān) ，若是安裝的功率晶體管和其他器件匹配的不好，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)。

2、D類功率放大器的功率晶體管在其剛開始連接和最后的關(guān)閉過程中，緊靠 地面 的電位會(huì)發(fā)生波動(dòng)等情況，從而增加了噪音。

3、D類功率放大器的輸出電路有可能會(huì)出現(xiàn)死區(qū)等情況。

4、D類功率放大器的揚(yáng)聲器可能會(huì)因?yàn)槟撤N原因而出現(xiàn)失真等情況。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于运放的功率放大器设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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