基于Proteus的音频功率放大器的设计与仿真

第２９卷第１期佛山科学技术学院学报（自然科学版）Ｖ０１．２９Ｎｏ．１２０１１年１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｊａｎ．２０１１文章编号：１００８一０１７１（２０１１）０１一００５８～０５

基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的音频功率放大器的设计与仿真

骆旭坤

（黎明职业大学计算机与信息工程系，福建泉州３６２０００）

摘要：开发了一种音频功率放大系统的硬件设计，该系统由前置放大电路、音调调节电路及功率放大电路３部分组成，借助Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真软件平台对电路进行仿真和性能测试分析。实验证明，仿真结果与实测结果非常接近。达到设计要求，证明这种设计方法可提高设计效率。节约成本，具有很好的可实现性。

关键词：音频功率放大电路；前置放大电路；音调调节电路；功率放大电路；Ｐｒｏｔｅｕｓ软件

中图分类号：ＴＮ７２２文献标志码：Ａ

音频功率放大器是音响系统中的关键部分，已广泛应用于日常生活中，具有很强的实用性，其主要功能是将微弱的音频信号进行放大、传输，最终以足够的强度去推动扬声器使原声重现。

为了更好地提高电路设计性能，改善音频信号的传输效果，本文借助Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真技术［１寸］，对电路各组成部分进行仿真分析，最终得到正确的设计电路和元器件参数，非常有利于仿真电路［‘］的测量与调试。整个设计过程简单方便，大大节约设计成本，缩短设计周期，且仿真结果与实际调试结果非常接近，证明该方法对电子电路的设计和应用具有很好的推广价值。

１系统设计

由于音频信号源的输出幅度往往很小，不足以满足功率放大器输出额定功率，因此第一级为前置放大电路，主要是对信号源进行阻抗匹配并实现一定的电压放大。第二级为音调控制电路，主要是对信号进行适当的音色处理，实现高低音的提升和衰减。第三级为功率放大电路，实现电路技术指标要求。最终可确定整个音频放大系统‘５３由３级构成，如图１所示。

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Ｉ施级Ｈ音调控制电路Ｈ。ｃ燃放大电路Ｈ＼

围１音频功率放大器系统结构框图

１．１前置放大电路的仿真和分析

１．１．１电路组成

前置放大电路要求输入阻抗较高、输出阻抗较小，具有信号传输能力较好和带负载能力强的特点，以便对后面音调控制网络的正常工作影响较小。前置放大电路设计见图２，由场效应管的共源放大电路和源极跟随电路两部分组成。此外，电压源需经过一级滤波器滤波，以减小电源对前置级的影响。１．１．２电路测试与分析

（１）静态工作点测试。在图２输入端接入信号发生器，将幅值调至ｏＶ，打开仿真开关可测得两级放收稿日期：２０ｌｏ－０９．１７

基金项目：泉州市科技计划重点资助项目（２００８Ｇ１５）作者简介：骆旭坤（１９８０．）．男．福建泉州人，黎明职业大学讲师．在读硕士研究生．

幂ｌ期骆旭坤：基于Ｐｒｏｔｅｕ８的音麓功率最太嚣的设计与仿真５９雕露

佛＾科学技术学魔革报（自持科学版）

为一２６ｄＢ。由图６ｃ、６ｄ可知，高音据升量约为１５８第２９喜ｄＢ。

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１电路粗点

囝７为一典型ＯｃＬ功率放大电路，电路采用双电豫供电。第一级为采用恒谎长尾式差动电路，用来Ｉ＿３提高共模抑制比．Ｒｖ，用来摸拟输人信号大小的调节（音量大小调节）。ＲⅥ用来谰零．Ｒｖ５用于消赫变越失真．电路中还引＾探麈空瀛电压串联负反馈，用来提高功故的辖＾电阻、使＾点电位维持稳定．改善放大嚣性能ｔ提高电路的带负载能力。

ｌ＿３２摹教测试

（１）电路韧始状态调节．静态时，谮节ＲⅥ使［“一ｏ．Ｒｖ，用来筷拟音量调节．此时讽至有赦输＾信号最大，竭节Ｒｎ至量小值．在辖＾靖接＾，一ｌｋＨｚ、＊一２０ｍｖ的正茁信号，鹿察糖出技形．若出现如圈

第１期骆旭坤：基于Ｐｍｔｅｕ５的音并自丰放大罩的设计与仿真

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ｚＥ墓ｌｄ。审８所示的交越失真，则缓慢增大Ｒｖ。当交越失真刚好消失时．捧止调节Ｒｖｓ。再测试静态时＾点电位是否为ｏｖ．反复调节ｍ．和Ｒｖ”直至同时满足零点和交越失真．（２）静态测试，逐渐谓大输＾信号“井通过示波器观寨输出波形，直到输出渡形达到最大不失真输出时停止增大输人信号。此时，测得电路静卷参数为：ｕｃ日Ｔ－１４Ｖ．ｕｃ孙＝１４

４４９５Ｖ，ｕｃ咖＝１４ｌｖ，Ｕ…产１４９８ｖ。三援管处于徽导通状卷．Ｖ “。一９Ｖ 可计（３）动卷测试。接＾输＾倌号，通过示波器观察输出波形．如图９所示。‰＝Ｏ

算得到：＾。＝２０．Ｐ。。＝ｓｗ．ＰＥ＝８

１＿４音频功率放大嚣毒试和分析６ｗ．＿＝５８“．

将３郭分电路整合，渭节电路雌其刷好消除交越失真．且静卷辅出为ｏＶ。各指标测试数据如下：最人辅出功率Ｐ。＝ｊｗ；狂无高低音提升和衰减时，频率响应范围可进２０Ｈｚ～５０ｋＨｚＩ在低音１００Ｈｚ和

６２佛山科学技术学院学报（自然科学版）第２９卷

图８交越失真波形图图９功率放大电路输入一输出波形

高音１０ｋＨｚ处有士１５ｄＢ的调节范围；输入阻抗＞１ＭＱ，失真度ｙ＜３％，测试结果满足设计指标。根据仿真的电路进行实际操作，实际测试结果与仿真结果非常接近，证明该电路设计具有可行性。

２结论

本文系统地介绍了音频功率放大电路的设计思想、给出了实现过程，并对结论进行了分析。实验证明，Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真平台可任意更改电路元件及参数，使电路设计更加简单方便，既验证电路设计及参数匹配的可行性和正确性，又能节约耗材成本，提高设计效率，具有很好的推广意义。

参考文献：

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２３７—２７０。

【责任编辑：任小平ｒｅｎｘｐ９０＠１６３．ｃｏｍ】

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