一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握功率放大器的設(shè)計(jì)方法。

了解功率放大器的測(cè)試方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

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(hào)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(hào)有效值為5mV下，測(cè)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(cè)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(cè)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。

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。

整機(jī)電路圖

示波器顯示如下，可以看到達(dá)到功率放大要求且輸出信號(hào)沒有失真

電路分為3個(gè)部分：

前置放大部分，為反向比例放大電路，需放大150倍，所以電阻選擇R1=90.9k，R2=600，90.9k/600=150。

帶通濾波器部分，由一個(gè)低通和高通濾波器構(gòu)成，由于通頻帶為20Hz~20kHz，由查表法可以選出電阻。

由查表法得到R5=1.422KΩ，R6=5.399KΩ，C4=6500pF，C1=1588pF;C2=4uF，C3=7uF，R7=2.251KΩ，R8=1.125KΩ。

功率放大部分，為反向比例放大電路，需放大10倍，所以電阻選擇R9=3k，R10=30k，3k/30k=10。

(2)在輸入信號(hào)有效值為5mV下，測(cè)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)證是否滿足大于1W。

整體仿真圖如下：

8Ω兩端電流:

8Ω兩端電壓：

(3)測(cè)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。

電源輸出電流：15V/8Ω=1.875A

電源輸出電壓：15V

電源輸出功率為Pi=15^2/8=28.125W

實(shí)際電路輸出功率如圖：

同樣計(jì)算可得到相同值Po=13.372^2/8≈22.4W

所以轉(zhuǎn)換效率η=22.4/28.125=79.64%

(4)測(cè)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。

仿真結(jié)果如圖滿足3dB帶寬要求：

?

由查表法得到的元器件值和Ap值，計(jì)算過程如下：

理論低通與高通濾波器通帶增益均為：Ap=1+0=1

理論低通濾波器上限截止頻率：fc=1/(2πR2C1) ≈ 18572.8Hz=18.5728kHz

理論高通濾波器下限截止頻率：fc=1/(2πR4C3) ≈ 20.2Hz

計(jì)算得出下限截止頻率誤差≈2.39%，上限截止頻率誤差≈8.45%。

三、實(shí)驗(yàn)思考題

1、實(shí)測(cè)中功放的效率應(yīng)該如何測(cè)量?

答：測(cè)量實(shí)際輸出功率，需要音頻信號(hào)發(fā)生器和音頻電壓表(或示波器等)，根據(jù)其在固定負(fù)載件下的輸出電壓幅度計(jì)算。

2、D類功率放大器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么?

答：

優(yōu)點(diǎn)：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類功放可以直接實(shí)現(xiàn)群控、遙控、監(jiān)測(cè)等功能,而不需要添加任何的裝置。

D類功放沒有高頻、中頻、低頻的相對(duì)變化,它的聲音非常清晰,而且聲響有很準(zhǔn)確的定位。

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轉(zhuǎn)換率基本不變。

缺點(diǎn)：D類功放保真度比甲類和甲乙類功放差