信号与系统实验中心
实验四 集成运放音频功率放大电路
分析
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Gao Jianning
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总 述
音频功率放大电路的设计不仅要求对音频信号
进行功率放大以有足够的功率驱动扬声器发声，同 时要求音质效果良好。 要实现功率放大，不仅要求对电流进行放大， 而且要求有足够的电压放大倍数。 利用集成运放对电压信号进行放大，不仅可减 小元器件的数量，而且会使电路更加稳定。
端接一同相运算放大器作为推动电路。
同相运算放大器的电压放大倍数为 1
RV 2 ，调节R3的阻值， R9
可控制输出电压的大小，电阻RV2连接到输出端，引入了负
反馈，稳定电路系统。为了不使电阻上消耗太大的功率，R12和
R13的阻值应小于0.5Ω。输出端的扬声器阻值为8 Ω。 问题： 1、选择合适的运算放大器，说明选择的理由； 2、同相运算放大器的放大倍数如何选择？说明理由。
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功率放大器电路
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电路性能分析要求：
1、瞬态分析，即输入输出响应分析； 2、电路稳定性分析，即电路的零极点分析； 3、交流分析，即频率响应分析，测量截止频率，以及截止 频率处的相位差； 4、分析电路的直流小信号增益和输入、输出阻抗；

V
OM
V CC
一般为：0 . 6 ~ 0 . 8
V CC 1

V OM
1

2 POM R L
1 0 .6
2 2 2 8 13 . 3
考虑功放的供电电源大小，最后选择电源VCC为15V。
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为了保证电路安全可靠，通常使电路最大输出功率POM比额 定输出功率Po要大一些，则一般取
POM 1 . 5 ~ 2 PO
所以，最大输出电压VOM应根据最大输出功率POM来计算：
V OM 2 POM R L
考虑晶体管饱和压降等因素，放大器VOM总是小于电源电压。 令电源电压利用率：
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根据设计要求，在输入电压幅度为（5~10）mV、等效 负载电阻RL为8Ω时，放大通道应满足额定输出功率Po≥2W。 设输出电压有效值为Ursm，输出功率为Po，则
U rsm Po R L 4 V
4、分析电路的直流小信号增益和输入、输出阻抗；
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二级放大电路设计
二级放大电路的作用是进一步提供放大倍数，同时加入音色
处理电路，并可对输出的幅度进行调节，如图所示电路，为一个
电压放大倍数约为20倍的反相比例放大器。 要求二级放大电路的输入信号约为200mV、通带为 30Hz~130kHz。
所以，总体电路要求的电压放大倍数为预期的输出电压 有效值除以输出电压有效值再加上一定的设计余量，电压放
大倍数约为400~1000倍。
单级电路不易实现如此大的放大倍数同时保持电路性能，
所以需要采用多级放大电路。考虑到多级放大电路虽然可以
提高电路的增益，但级数太多也会使通频带变窄，所以，下 面采用三级放大设计。
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电压放大倍数为20的前置放大器电路
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电路性能分析要求：
1、瞬态分析，即输入输出响应分析； 2、电路稳定性分析，即电路的零极点分析； 3、交流分析，即频率响应分析，测量截止频率，以及截止频 率处的相位差；
前置放大电路设计
前置放大电路的作用是对微弱输入信号进行放大，如图所示
电路，为一个反相比例放大器，其电压放大倍数为20。
电路的输入信号约为10mV、20Hz~30kHz的交流信号。 音频功率放大器的设计要求电路有足够的带宽，噪声足够小， 以及谐波失真足够小，这就要求选择各级电路中合适的运算放大 器。 问题： 1、如何选合适的运算放大器？ 2、电路中的R1和R3电阻如何选择？
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电压放大倍数为20的二级放大器电路
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电路性能分析要求：
1、瞬态分析，即输入输出响应分析；
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实验报告要求
1、要求用西电实验报告封面，以及西电实验报告纸；
2、要求打印出仿真分析曲线，并要有分析结论； 3、对各级电路所提问题及电路性能分析要求均要进行解答；
4、对音频功率放大电路的设计方案有何更好的改进建议？
2、电路稳定性分析，即电路的零极点分析； 3、交流分析，即频率响应分析，测量截止频率，以及截止 频率处的相位差；
4、分析电路的直流小信号增益和输入、输出阻抗；
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功率放大电路设计
选择甲乙类（OCL）电路为输出功率放大器，其前
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综合电路分析
集成运放功率放大器综合电路
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电路性能分析要求：
1、瞬态分析，即输入输出响应分析； 2、电路稳定性分析，即电路的零极点分析； 3、交流分析，即频率响应分析，测量截止频率，以及截止 频率处的相位差； 4、静态工作点分析； 5、噪声分析； 6、失真分析；
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三级放大设计基本思路：
一级、二级电路组合以实现电压放大（各提供约20倍的放大
倍数），同时加入改善音质的设计（滤波器）；第三级功放放大 电流，同时对电压倍数进行调节。
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