放大器電路

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放大器電路范文第1篇

關(guān)鍵詞： Cadence；仿真；CMOS；放大器

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2012）0310020－03

0 引言

在電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，模擬電路設(shè)計(jì)（Design of Analog Circuit）是不可或缺的部分，而模擬CMOS集成電路設(shè)計(jì)（Design of Analog CMOS Integrated Circuit）已成為其核心。

當(dāng)模擬電路設(shè)計(jì)完成后必須進(jìn)行仿真驗(yàn)證，模擬、混合信號(hào)IC的仿真驗(yàn)證是IC設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。Cadence軟件提供非常完整的模擬、混合信號(hào)仿真驗(yàn)證的解決方案，因此現(xiàn)在工業(yè)界多使用Cadence軟件，那么學(xué)會(huì)使用Cadence將是非常有必要的。

剛開始學(xué)習(xí)CMOS模擬電路設(shè)計(jì)的大學(xué)生一定會(huì)遇到不小的難題，但是若在學(xué)習(xí)的同時(shí)使用Cadence來進(jìn)行仿真驗(yàn)證，這將對(duì)知識(shí)的領(lǐng)悟是大有裨益的。因此，本文旨在通過對(duì)三種簡(jiǎn)單CMOS放大器的設(shè)計(jì)與仿真來介紹一些便于理解的仿真思想，希望能幫助初學(xué)者學(xué)習(xí)和分析。

1 共源共柵放大器的設(shè)計(jì)與仿真

將欲搭建的器件、電阻、電源和地線按照?qǐng)D4構(gòu)造電路，下文中出現(xiàn)的符號(hào)（如M4）可通過圖4查看。電源設(shè)置5V，nmos選擇“mn”，pmos選擇“mp”，為了近似可以忽略溝道調(diào)制效應(yīng)，采用溝道長(zhǎng)度L=4 。

1.1 設(shè)定直流工作點(diǎn)以及各個(gè)參數(shù)

1.1.1 確定M4的直流電壓、電流和W（溝道寬度）

首先引出一個(gè)慣例：一般取 ，并且習(xí)慣設(shè)定管子的過驅(qū)動(dòng)電壓 。那么M4的

，Vb3=5V-1.2V=3.8V。現(xiàn)在開始確定M4的W，假設(shè)根據(jù)功耗要求

，先給W設(shè)定a*1 ，然后DC單獨(dú)掃描出a即可，單獨(dú)掃描的電路如圖1所示。DC掃描操作步驟：首先用Outputs中的To be saved將要檢測(cè)結(jié)點(diǎn)的電流保存，單擊該結(jié)點(diǎn)即可；再DC掃描一次；最后點(diǎn)擊ToolsCalculatordc，點(diǎn)擊第一步中To be saved保存的結(jié)點(diǎn)，選中 即可觀測(cè)a與 的關(guān)系。

備注：因?yàn)楣苍垂矕庞衅帘翁匦裕瑒t交流作用時(shí) 幾乎維持 不

變，為了獲得最大擺幅而將M4設(shè)定在臨界飽和附近，但為了保險(xiǎn)，給它留了0.1V的余度，因此圖1中電壓源設(shè)定為4.7V-0.1V=4.6V。

切記不能直接在電路圖中DC掃描，這樣M4的 受到下面還未確定參數(shù)的MOS管影響。所以一定要在旁邊單獨(dú)畫出電路來設(shè)定M4的W，其它MOS管也要這樣操作。我要指出一點(diǎn)：我們?cè)谠O(shè)置各MOS管的W時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)記M1和M4由于屏蔽特性要隨時(shí)工作在飽和區(qū)邊沿才能有最大擺幅，而M2和M3在直流時(shí)的 和 應(yīng)均分。

1.1.2 確定M1，M2，M3的直流電壓和W（溝道寬度）

現(xiàn)在來確定M1的參數(shù)，由于 ，則

還是對(duì)M1的W進(jìn)行掃描，保證，電路如圖2所示。

圖3中， ，電壓源V10=2.5V，掃描W使

現(xiàn)在來確定M2的參數(shù)，由于，則Vb1=1.0V+

瞬時(shí)（tran）仿真結(jié)果如圖4所示：

1.2 Ac掃描

增益幅度（分貝）掃描結(jié)果如圖5：

增益相位（度）掃描結(jié)果如圖6：

2 套筒式差動(dòng)放大器的設(shè)計(jì)與仿真

將欲搭建的器件、電阻、電源和地線按照?qǐng)D11構(gòu)造電路，下文中出現(xiàn)的符號(hào)（如M0）可通過圖11查看。電源設(shè)置5V，nmos選擇“mn”，pmos選擇“mp”，為了近似可以忽略溝道調(diào)制效應(yīng)，采用溝道長(zhǎng)度L=4 。

2.1 設(shè)定直流工作點(diǎn)以及各個(gè)參數(shù)

2.1.1 確定M0的直流電壓、電流和W（溝道寬度）

根據(jù)慣例，取由于一般正常工作時(shí)希望有較大的輸出擺幅，設(shè)定但是DC掃描W時(shí)應(yīng)給M0留出一點(diǎn)余度，所以取 來掃描（即圖7中）。

2.1.2 確定M1、M2的直流電壓和W（溝道寬度）

M1的

注意：當(dāng)直流工作時(shí)M1和M2的端電壓完全相同（可以看作并聯(lián)），所以干脆把右圖中M1的并聯(lián)數(shù)設(shè)定為真實(shí)套筒式差動(dòng)放大器電路中M1并聯(lián)數(shù)的兩倍（這時(shí)的M1代替M1和M2的共同作用，則是在 的條件下掃描出W的，這時(shí)的W放在真實(shí)套筒式差動(dòng)放大器電路中，流過M1的直流電

M2和M1的參數(shù)完全一樣。

2.1.3 確定M7和M8的直流電壓和W（溝道寬度）

備注：因?yàn)楣苍垂矕庞衅帘翁匦裕瑒t交流作用時(shí) 幾乎維持

不變，而為了獲得最大擺幅應(yīng)將M7設(shè)定在臨界飽和附近，但為了保險(xiǎn)，給它留了0.1V的余度，因此圖9電壓源設(shè)定為4.7V-0.1V=4.6V。

切記不能直接在電路圖中DC掃描，這樣M7的 受到下面還未確定參數(shù)的MOS管影響。所以一定要在旁邊單獨(dú)畫出電路來設(shè)定M7的W，其它MOS管也要這樣操作。

M8和M7的參數(shù)完全一樣。

2.1.4 確定M5和M6的直流電壓和W（溝道寬度）

M6和M5的參數(shù)完全一樣。

2.1.5 確定M3和M4的直流電壓和W（溝道寬度）

瞬時(shí)（tran）仿真結(jié)果如圖11所示：

2.2 Ac掃描

增益幅度（分貝）掃描結(jié)果如圖12：

增益相位（度）掃描結(jié)果如圖13：

3 結(jié)論

本文采用既聯(lián)系數(shù)學(xué)公式又考慮實(shí)際電路效應(yīng)的仿真思想，解決了為了得到較大的電壓擺幅而使某些管子在工作時(shí)進(jìn)入三極管區(qū)，導(dǎo)致增益降低；溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)和體效應(yīng)的影響；如何確定MOS管的溝道長(zhǎng)度L和溝道寬度W等初學(xué)者難以考慮到的問題。本文闡述的仿真思想在諸多復(fù)雜CMOS模擬集成電路的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證中都可供初學(xué)者借鑒。

參考文獻(xiàn)：

放大器電路范文第2篇

（曲阜遠(yuǎn)東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東曲阜273115）

摘要：從電路的穩(wěn)定性和可靠性出發(fā)，設(shè)計(jì)一款用于白光LED驅(qū)動(dòng)電路中的誤差放大器。結(jié)合DC/DC升壓式變換器的工作原理，在無錫上華（CSMC）的標(biāo)準(zhǔn)0.5 μm兩層多晶硅、三層金屬CMOS工藝下，采用比較簡(jiǎn)單的兩級(jí)運(yùn)放電路。通過Spectre軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，在2.5 V 的電源電壓下，得到開環(huán)增益為54.87 dB，共模抑制比為70.98 dB，電源電壓抑制比為63.15 dB。該設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，減小了芯片的面積，同時(shí)基本達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞 ：LED驅(qū)動(dòng)電路；誤差放大電路；兩級(jí)運(yùn)放；仿真驗(yàn)證

中圖分類號(hào)：TN72?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004?373X（2015）18?0155?03

0 引言

隨著手機(jī)智能化的迅速發(fā)展，白光LED 作為手機(jī)背光源，其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。誤差放大器是驅(qū)動(dòng)LED 電路中一個(gè)重要的模塊，其性能的好壞直接影響著驅(qū)動(dòng)電路輸出的穩(wěn)定性和精度。誤差放大器就是將反饋電壓與基準(zhǔn)電壓的差值放大，輸出誤差放大值到PWM比較器的輸入值。

目前，主要常用的運(yùn)算放大器包括套筒式共源?共柵運(yùn)放、折疊式共源?共柵運(yùn)放和簡(jiǎn)單的兩級(jí)運(yùn)放，前兩者運(yùn)放電路復(fù)雜，電路穩(wěn)定性差，輸出電阻大，導(dǎo)致電路驅(qū)動(dòng)能力和速度的下降[1]。誤差放大器用于檢測(cè)LED電流的反饋電壓，由于輸出端紋波電壓的存在，誤差放大器增益不需太高，一般取50～80 dB 即可。再者，本誤差放大器的電源電壓為2.5 V，若采用共源共柵放大器，將存在過驅(qū)動(dòng)電壓不足，晶體管無法工作在飽和區(qū)的問題。因此需要對(duì)其誤差放大器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

1 基本性能參數(shù)

誤差放大器主要的性能參數(shù)有7點(diǎn)：

（1）增益Av。運(yùn)放的開環(huán)增益Av 直接影響反饋系統(tǒng)的精度，進(jìn)而影響電路的輸出精度。在理想情況下，運(yùn)放具有無限大的差模電壓增益、無限大的輸入阻抗和零輸出阻抗，但是在實(shí)際中，由于受各種參數(shù)的影響，開環(huán)增益大于等于60 dB 就能滿足需求[2]。

（2）單位增益帶寬GB。單位增益帶寬GB 是運(yùn)放開環(huán)增益為1時(shí)的頻率。計(jì)算公式為：

一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)-3 dB 帶寬等于該閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)放的單位增益帶寬，必須滿足以下兩個(gè)條件：反饋網(wǎng)絡(luò)中不含頻率分量；單位增益帶寬頻率內(nèi)只有1個(gè)極點(diǎn)[3]。

（3）相位裕值PM。相位裕度主要是衡量負(fù)反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。它是指運(yùn)算放大器增益幅度為1時(shí)的相位，與-180°相位的差值。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，相位裕度至少要45°，最好是60°。

（4）建立時(shí)間。建立時(shí)間（Settling Time）表示從跳變開始到輸出穩(wěn)定的時(shí)間，主要反映運(yùn)放的反應(yīng)速度。增大單位增益帶寬，可以縮小建立時(shí)間。由上文可知，增大單位增益帶寬就等于增大了負(fù)反饋系統(tǒng)的-3 dB帶寬，可以根據(jù)芯片建立時(shí)間的要求，設(shè)計(jì)芯片的單位增益寬度[4]。

（5）轉(zhuǎn)換速率SR。轉(zhuǎn)換速率定義為最大輸出電壓變化的速率，轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：

由式（2）可以看出，其性能取決于運(yùn)放的尾電流Iss和負(fù)載電容C 的值。如果要求誤差放大器的轉(zhuǎn)換速率大，其尾電流必將變大。

（6）共模抑制比。共模抑制（CMRR）比表示誤差放大器抑制共模信號(hào)放大差分信號(hào)的能力，其定義為放大電路差模信號(hào)的電壓增益Avd 與共模信號(hào)的電壓增益Avc 之比的絕對(duì)值，計(jì)算公式為：

由式（3）可見，差模信號(hào)的電壓增益Avd 越大，共模信號(hào)的電壓增益Avc 越小，則共模抑制比CMRR越大，放大電路的性能越好。在理想情況下，共模抑制比CMRR為無窮大。

（7）電源抑制比。實(shí)際使用中，電源經(jīng)常有噪聲存在，電源抑制比（PSRR）正是表征抵制電源噪聲的能力，定義為運(yùn)放輸入到輸出的增益與電源到輸出的增益之比，其計(jì)算公式為：

式中Vdd = 0 和Vin = 0 分別指的是電源電壓和輸入電壓的交流小信號(hào)為零。

2 誤差放大器的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以大概確定MOS 的寬長(zhǎng)比和補(bǔ)償電容C1 的大小：

（1）要滿足相位裕度60°，米勒補(bǔ)償電容C1 取值應(yīng)滿足：C1 > 0.22CL ，CL 為負(fù)載電容值，取C1 = 2 pF ；

（2）此誤差放大器由兩級(jí)運(yùn)放組成，第1級(jí)運(yùn)放尾電流IM2 為：IM2 = SR·C1 ；第2 級(jí)運(yùn)放尾電流IM5 為：IM5 = SR ? CL ；

（3） 計(jì)算M3 管和M4 管的寬長(zhǎng)比，gM4 = GB ? C1 ，W L = g2M4 (2K4 ID1)，MOS管M3和M4寬長(zhǎng)比相等；

（4）確定M1 管和N1 管的寬長(zhǎng)比，以確定電流偏置電路所能給兩級(jí)運(yùn)放提供的偏置電壓；

（5）由輸入共模范圍最小值CCMR=-1.5 V，計(jì)算出N2管和N3管的寬長(zhǎng)比[5]；

（6）一般情況下為得到合理的相位裕度，gN4/CL>2.2 GB ，近似可以得到MOS管N4的寬長(zhǎng)比；

（7）檢查電路功耗：

2.2 設(shè)計(jì)方案

本文設(shè)計(jì)的誤差放大器由兩級(jí)運(yùn)放組成[6]：第1 級(jí)運(yùn)放由M3，M4，N2，N3 組成單端差分放大電路，其中M3，M4組成差分輸入對(duì)，N2，N3組成NMOS電流鏡；第2級(jí)運(yùn)放由M5，N4 組成的共源放大電路。M1 和N1 構(gòu)成電流偏置電路，通過M2和M5為運(yùn)放提供偏置，如圖1所示。

電路中米勒補(bǔ)償電容C1的作用是用來改善運(yùn)放的頻率響應(yīng)和相位裕度特性[7]。

3 仿真驗(yàn)證

（1）增益和相位。圖2 是電源電壓為2.5 V 時(shí)，誤差放大器增益和相位仿真結(jié)果，從仿真結(jié)果波形可以看出，開環(huán)增益在頻率小于10 kHz時(shí)為54.87 dB，在10 kHz以后，運(yùn)放增益隨著頻率的增大而下降。單位增益帶寬為8.684 MHz，相位裕度為60°，滿足設(shè)計(jì)要求[8]。

（2） 共模抑制比。圖3 是誤差放大器在-25～100 ℃范圍的共模抑制比仿真結(jié)果，從仿真結(jié)果中可以看出，溫度在-25 ℃時(shí)，共模抑制比最小，但同時(shí)在低頻時(shí)仍可以達(dá)到64.77 dB。在常溫下，誤差放大器的共模抑制比為70.98 dB，滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）電源抑制比。圖4是誤差放大器在-25～100 ℃范圍的電源抑制比仿真結(jié)果，從圖中可以看出，在此溫度范圍內(nèi)，低頻電源電壓抑制比最小為62.83 dB，但電源抑制比也大于60 dB，滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）建立時(shí)間。圖5 是在-25～100 ℃溫度范圍內(nèi)對(duì)階躍小信號(hào)的響應(yīng)曲線，借助Calculator中settlinTime函數(shù)計(jì)算建立時(shí)間，將1 ns時(shí)的輸出電壓作為初始值，190 ns時(shí)的輸出電壓作為結(jié)束值，容差范圍為2%，可得建立時(shí)間[9]為0.278 μs。

（5）轉(zhuǎn)換速率。圖6 是常溫下輸出電壓的時(shí)域響應(yīng)曲線，借助Calculator中slewRate函數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)換速率，可得誤差放大器的轉(zhuǎn)換速率為0.793 V/μs。

4 結(jié)論

本文通過比較套筒式共源?共柵運(yùn)放、折疊式共源?共柵運(yùn)放和簡(jiǎn)單的兩級(jí)運(yùn)放的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的兩級(jí)運(yùn)放作為本芯片的誤差放大器作為白光LED驅(qū)動(dòng)電路誤差放大器。本文根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)要求，設(shè)計(jì)出一種誤差放大電路，通過Spectre軟件進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電路的合理性，為成品的白光LED 驅(qū)動(dòng)電路中誤差放大器的設(shè)計(jì)提供了一種新的參考[10]。

參考文獻(xiàn)

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[8] 趙少敏，韓雨衡，張國(guó)俊，等.一種基于降壓DC?DC轉(zhuǎn)換器的高性能誤差放大器設(shè)計(jì)[J].電子元件與材料，2015（1）：1001?1004.

[9] LEE C S，KO H H，KIM K S. Integrated current?mode DC?DCboost converter with high?performance control circuit [J]. Ana?log Integrated Circuits & Signal Processing，2014，80（1）：105?112.

放大器電路范文第3篇

關(guān)鍵詞：壓電傳感器；電壓放大器；電荷放大器；運(yùn)算放大器

中圖分類號(hào)：TN721.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2013）02-0027-03

0 引 言

傳感器是感知各種信號(hào)的最直接工具。自產(chǎn)業(yè)革命以來，各式各樣的機(jī)器不斷地出現(xiàn)，代替了以前很多由人直接從事的勞動(dòng)，人類社會(huì)也因此逐步進(jìn)入了工業(yè)社會(huì)時(shí)代。為了改善機(jī)器的性能以及提高機(jī)器的智能化程度，需要實(shí)時(shí)地測(cè)量反映機(jī)器工作狀態(tài)的信息，并利用這些信息去控制機(jī)器，使之處于最佳工作狀態(tài)。為了便于測(cè)量和控制，傳感器就成了必不可少的信號(hào)拾取工具，它能將各種被測(cè)控量（信息）檢出并轉(zhuǎn)換成便于傳輸、處理、記錄、顯示和控制的可用信號(hào)（一般為電信號(hào)）。

目前，傳感器種類繁多，幾乎各個(gè)領(lǐng)域都有傳感器的影子。在眾多的傳感器中，壓電傳感器以其具有工作頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、體積小、重量輕等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工程力學(xué)、電聲學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)測(cè)量。

弄清壓電傳感器的工作機(jī)制及信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)于更好地使用壓電傳感器進(jìn)行各種測(cè)試具有十分重要的意義。

1 壓電傳感器的工作原理

2 壓電傳感器前置放大電路

2.1 壓電傳感器等效電路

2.2 壓電傳感器的兩種前置放大電路

壓電傳感器的前置放大器有兩個(gè)作用：一是把壓電式傳感器的高輸出阻抗變換成低阻抗輸出；二是放大壓電傳感器輸出的微弱信號(hào)。壓電傳感器的輸出信號(hào)可以是電壓，也可以是電荷。因此，前置放大器也有兩種類型：一種是電壓放大器，它的輸出電壓與輸入電壓（傳感器的輸出電壓）成正比；另一種是電荷放大器，其輸出電壓與傳感器的輸出電荷成正比。

3 結(jié) 語

壓電傳感器是動(dòng)態(tài)測(cè)試的重要工具，由其產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)信號(hào)極其微弱，所以在用一般的測(cè)試儀表對(duì)其進(jìn)行測(cè)試以前必須進(jìn)行放大，否則傳感器所檢測(cè)到的信號(hào)就無法得到。通過本文的分析可知，用于壓電傳感器的前置放大電路有兩種，即電壓放大和電荷放大，這兩種放大方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。電壓放大器的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是受電纜的影響大；而電荷放大器的優(yōu)點(diǎn)是與電纜長(zhǎng)度無關(guān)，因而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電荷放大器的這些缺點(diǎn)可以克服，所以，電荷放大器將成為壓電傳感器的主要前置放大器。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭愛芳，王恒迪.傳感器原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[2] 何道清.傳感器與傳感器技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

放大器電路范文第4篇

【關(guān)鍵詞】Multisim10.0 OTL音頻功率放大器 性能 仿真實(shí)驗(yàn)

OTL音頻功率放大器是功率放大器中極為重要的一種，其電路大多采用的是分立元件，與一般實(shí)驗(yàn)相比復(fù)雜性更高。長(zhǎng)期以來，OTL音頻功率放大器實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)不夠理想，這在很大程度上是由于電路性能參數(shù)誤差及電路參數(shù)選擇不當(dāng)造成的。當(dāng)前，Multisim10.0仿真軟件在OTL音頻功率放大器性能研究中得到了廣泛地應(yīng)用，其對(duì)于硬件電路設(shè)計(jì)有著極為重要的指導(dǎo)作用。

1 OTL音頻功率放大器電性能理論推導(dǎo)分析

目前，常用的OTL音頻功率放大電路為AB類OTL功率放大電路，如圖1所示。該OTL功率放大電路的效率接近B類功率放大電路，最大能夠達(dá)到78.6%，其性能明顯優(yōu)于甲類功率放大器的25%及變壓器甲類功率放大器的50%，與此同時(shí)，它還能在一定程度上降低B類功率放大器的交越失真，應(yīng)用范圍非常廣。通常情況下，對(duì)AB類OTL音頻功率放大器的分析需要從B類功率放大器_始。

B類功率放大電路如圖2所示，其在Multisim10.0基礎(chǔ)上進(jìn)行搭建，為了便于理論分析，選用OCL電路，其采用的是雙電源供電，在本質(zhì)上與單電源供電相同。圖2中，當(dāng)輸入信號(hào)V3為正半周，T2導(dǎo)通，T3截止，RL能夠得到一個(gè)相同幅度的正半周信號(hào)。負(fù)半周情形則與之相反，可以得出負(fù)載RT電壓：，功率放大電路管T2導(dǎo)通時(shí)的瞬間管耗計(jì)算公式為：

，T2僅有半周導(dǎo)通，平均管耗計(jì)算公式為

，當(dāng)時(shí)，

，輸出最大功率，管耗最大值

，兩路電源總功耗的計(jì)算公式為

，B類功率放大電路的效率則為

。若Vp=Vcc，此時(shí)B類功率放大器電路的效率最大，可通過

計(jì)算，約為78.6%。

上述推導(dǎo)并未考慮B類放大電路受功能放大管T2與T3導(dǎo)通電壓造成的交越失真現(xiàn)象，因此，為了便于分析，采用雙電源供電，單、雙電源供電下AB類功率放大器電路的最大效率都接近78.6%。研究對(duì)AB類、B類功率放大器電路的仿真結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果顯示AB類功率放大器能夠?qū)4、V5電壓改為0.75V，避免交越失真現(xiàn)象的發(fā)生，其輸出功率也有所增加，電源電流變大。另外，在輸出電壓為達(dá)到電源電壓時(shí)，功率放大器效率已達(dá)到56%。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

Multisim10.0仿真軟件對(duì)OTL音頻功率放大器性能的實(shí)驗(yàn)仿真電路如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)中還增加了多個(gè)測(cè)試儀表，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)OTL功率放大器電路的調(diào)節(jié)于測(cè)試。首先要對(duì)供電電壓及T1選擇進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化、調(diào)整，對(duì)R4進(jìn)行調(diào)試，確保T2與T3的E級(jí)電壓能夠達(dá)到10V；然后根據(jù)實(shí)際情況對(duì)R6、R5進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使兩個(gè)功率放大器基極間壓差能夠控制在1.5V左右，仿真結(jié)果見圖2，從圖中可以看出該OTL音頻功率放大電路不存在交越失真現(xiàn)象，且能夠在一定的總諧波失真度情況下，達(dá)到1W的功率輸出，當(dāng)總諧波失真度在11%的條件下，該電路能夠達(dá)到4W的功率輸出，此時(shí)其效率能夠達(dá)到62%。

OTL音頻 功率放大器的通頻帶仿真結(jié)果如圖3所示，當(dāng)處于40Hz～1.45MHz的條件下，通頻帶能夠通過增大電路中的電容值延伸到20Hz以下。除此之外，還需要對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行合理選擇，采用虛擬儀器中的萬用表、示波器等，對(duì)功率放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。

經(jīng)過實(shí)際電路操作，其電路圖與調(diào)試方式與仿真電路一致，得出的結(jié)果與仿真結(jié)果一致。

3 結(jié)論

此次研究通過理論推導(dǎo)、Multisim10.0電路仿真等方式與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以得出OTL音頻功率放大電路的工作原理，結(jié)論如下：

（1）OTL音頻功率放大電路的最大工作效率可達(dá)到78.6%；

（2）仿真實(shí)驗(yàn)得到的OTL音頻功率放大電路效率接近78.6%，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

該仿真實(shí)驗(yàn)方法能夠有效克服傳統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的不足，提升實(shí)驗(yàn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]王翠珍，唐金元，紀(jì)明霞等.基于Multisim10.0的非線性電路分析方法仿真研究[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2015，14（08）：66-69.

[2]牛康，李平，曹洪奎，等. 基于Multisim的紅外光音頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真[J].電子世界，2014，26（19）：143-143.

[3]唐金元，史風(fēng)隆，王翠珍.基于Multisim 10.0的高電平調(diào)幅電路仿真研究[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2013，32（06）：86-88.

[4]宋冬萍.Multisim 7和Protel 99 SE在OTL電路設(shè)計(jì)中的聯(lián)合應(yīng)用[J].商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，09（05）：56-58.

放大器電路范文第5篇

【關(guān)鍵詞】中職電子；線性運(yùn)放；三步分析法

集成運(yùn)算放大器是一種具有高開環(huán)放大倍數(shù)并帶有深度負(fù)反饋的多級(jí)直接耦合放大電路，自20世紀(jì)60年代初第一個(gè)集成運(yùn)算放大器問世以來，該電路廣泛應(yīng)用于信號(hào)運(yùn)算、信號(hào)處理、信號(hào)測(cè)量等方面。在江蘇省中等職業(yè)教育電子電工類專業(yè)規(guī)劃教材《電子線路》中，對(duì)集成運(yùn)算放大器的特性與數(shù)學(xué)方面的應(yīng)用作了闡述。

為了讓學(xué)生在學(xué)習(xí)這一部分知識(shí)時(shí)，能簡(jiǎn)潔、明了地掌握線性運(yùn)放的特性與應(yīng)用，本人在教學(xué)過程中對(duì)一般線性運(yùn)放電路的分析方法作了一點(diǎn)總結(jié)，歸納出分析計(jì)算一般線性集成運(yùn)算放大電路分析計(jì)算的“三步分析法”， 為學(xué)生在分析線性集成運(yùn)算放大電路時(shí)提供了有效的方法保證。

一、集成運(yùn)算放大器的理論基礎(chǔ)

1.集成運(yùn)算放大器的概述：集成運(yùn)算放大器的電路常分為輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四個(gè)基本組成部分，它具有開環(huán)放大位數(shù)高、輸入電阻高（約幾百千歐）、輸出電路低（約幾百工歐）、漂移小、體積小、可靠性高等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為一種通用器件，廣泛運(yùn)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。

2.集成運(yùn)算放大器理想特性：在分析集成運(yùn)算放大器時(shí)一般將放大器看成理想運(yùn)算放大器，理想特性為（開環(huán)電壓放大位數(shù)Auo=∞；差模輸入電阻Ri=∞；開環(huán)輸出電阻RO=∞；Vi=0 時(shí)VO=0；頻帶寬度BW從0到∞）。

3.集成運(yùn)算放大器在線性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)推論：①虛斷，由運(yùn)算放大器差模輸入電阻Ri=∞，推導(dǎo)出兩個(gè)輸入端的輸入電流為i+-i-=0；②虛短，由于運(yùn)算放大器開環(huán)電壓放大位數(shù)Auo=∞，而輸出電壓為一個(gè)有限值，故Auo==∞，u+-u-=0，則u+=u-。

二、集成運(yùn)放線性應(yīng)用“三步分析法”

根據(jù)集成運(yùn)算放大器在線性使用時(shí)的重要特性，對(duì)集成運(yùn)算放大器在信號(hào)運(yùn)算方面的分析進(jìn)行歸納總結(jié)，通過一定的例題分析總結(jié)出“三步分析法”，具體方法如下：

第一步：確定集成運(yùn)算放大器反相輸入端電位（本步驟主要利用兩個(gè)重要推論中的“虛斷”概念）；

第二步：確定集成運(yùn)算放大器同相輸入端電位（本步驟主要利用兩個(gè)重要推論中的“虛短”概念）；

第三步：列寫出同相輸入端相關(guān)電流方程，進(jìn)一步求解未知量。

三、集成運(yùn)算放大電路“三步分析法”應(yīng)用舉例

例一：電路如（圖一）所示，求出電路的輸出電壓uO。

解：根據(jù)題意，從電路圖上可知運(yùn)算放大器的偏置參數(shù)，按照“三步分析法”來解題。第一步：根據(jù)“虛斷”概念可知i+-i-=0，u+=uO；第二步：根據(jù)“虛短”概念可知u+=u-，故u-=uO；第三步：列寫出同相輸入端電流方程，i1=i2，=，uO=7.5V，問題解決。

例二：已知（圖二）所示的電路，求該運(yùn)算放大電路的的電壓放大倍數(shù)Auf。

解：根據(jù)題意，從電路圖上可知運(yùn)算放大器的偏置參數(shù)，按照“三步分析法”來解題。第一步：根據(jù)“虛斷”概念可知i+-i-=0，u+=0；第二步：根據(jù)“虛短”概念可知u+=u-，故u-=0，在計(jì)算時(shí)可以將電路中間的兩個(gè)1KΩ電阻看作是并聯(lián)的。則得到

；第三步：列寫出同相輸入端電流方程 ，

問題解決。

例三：已知（圖三）所示的電路，ui=5V，求輸出電壓uO 。

解：根據(jù)題意，從電路圖上可知運(yùn)算放大器的偏置參數(shù)，按照“三步分析法”來解題。第一步：根據(jù)“虛斷”概念可知i+-i-=0， ；第二步：根據(jù)“虛短”概念可知u+=u-，故u-=ui，則得到 ，

；第三步：列寫出同相輸入端電流方程 ，ui=5V，則uO=10V，問題解決。

四、集成運(yùn)算放大電路“三步分析法”應(yīng)用小結(jié)

集成運(yùn)算放大電路的“三步分析法”實(shí)質(zhì)就是以利用線性運(yùn)算放大電路的理想特性以及兩個(gè)重要推論為依據(jù)，將集成運(yùn)算放大電路的電壓放大倍數(shù)計(jì)算、輸出電壓的計(jì)算、偏置參數(shù)的線性計(jì)算歸納到運(yùn)算放大器的反相端的電流關(guān)系上來，利用方程式求解未知量。

授予學(xué)生一個(gè)簡(jiǎn)潔、適用的分析方法，猶如給了學(xué)生一把披荊斬棘的利劍，為學(xué)生的學(xué)習(xí)掃平障礙，全面提高學(xué)習(xí)效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]秦曾煌.電工學(xué)下冊(cè)電子技術(shù).高等教育出版社，1999.