自主設計一低頻功率放大器，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。

實驗具體要求如下：

（1）設計電路，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，測量負載電壓有效值，計算實際輸出功率，驗證是否滿足1W。

（4）測量電路電源輸出電流，計算電源輸出總功率和所設計功率放大器的效率。

（5）測量整個電路的通頻帶，記錄3dB帶寬的截止頻率，計算截止頻率的誤差。

實驗結果

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

圖5-1整機電路圖

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)，計算得到600Ω

帶通濾波器

要實現(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

此時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，測量負載電壓有效值（給出仿真圖），計算實際輸出功率，驗證是否滿足1W。
輸入信號有效值5mv，各運放外加電源+-12v的條件下，8Ω負載兩端電流為

8Ω負載兩端電壓為

實際輸出功率計算：

輸出功率=U2/R=10.5442/8=13.89W>1W

測量電路電源輸出電流，計算電源輸出總功率和所設計功率放大器的效率。
輸出電壓為12v

輸出電流=12/8=1.5A

輸出功率=12*12/8=18w

所以轉換效率η=13.89/18=77.16%

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

兩端誤差分別為：

Y1=（20.115-20）/20=0.5%

Y2=（20.161-20）/20=0.8%

實驗思考題

1、實測中功放的效率應該如何測量？

答：首先確定負載的阻值，然后測量負載的電壓或者電流，使用I2R或U2/R計算得出功率。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)點和缺點是什么？

答：、d類功放具有很高的能量使用轉換率，而且它的體積很小，具有很強的可靠性。d類功放的電池使用率可以達到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，其連接的負載阻抗最低值可以達到很低，另外不管負載阻抗值如何變化，其電池的轉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試，安全可靠。

5、d類功放可以直接實現(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

D類功率放大器雖然有很多優(yōu)點，但是也同樣有很多缺點，而且這些缺點嚴重影響著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。

1、D類功率放大器的沒有專 門 的 開關 ，若是安裝的功率晶體管和其他器件匹配的不好，會導致整個產(chǎn)品質量不過關。

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閉過程中，緊靠 地面 的電位會發(fā)生波動等情況，從而增加了噪音。

3、D類功率放大器的輸出電路有可能會出現(xiàn)死區(qū)等情況。

4、D類功率放大器的揚聲器可能會因為某種原因而出現(xiàn)失真等情況。