基于multisim的音频功率放大电路分析与设计

图 7 输出信号电压波形
信息技术与信息化 电子与通信技术
摘 要 关键词
网络安全监测装置的设计与应用
刘晓亮 * 杨广建 刘志国 许文波 LIU Xiao-liang YANG Guang-jian LIU Zhi-guo XU Wen-bo
电力作为关系国计民生的重要基础设施领域 , 已被不少国家视为“网络战”首选攻击目标，电力监控系 统的网络安全形势日益严峻。国家各部委及国家电网公司相继出台了相关的政策来要求及指导电力监控 系统网络安全管理体系的建设。本文首先对电力监控系统网络安全监测装置的建设背景进行介绍，并对 PNSMD-1000 装置整体设计及关键技术进行详细的分析。目前装置已在全国各地部署应用，运行结果验 证了装置的可行性及有效性。
，
，
，如图 3 所示。由于
电路对称
，则有
，
， 则有：
Q4 管静态工作点合适时，UCE 为电源电压的近一半，即 ，则有：
差分放大电路、恒流源电路的三极管可以选取 2N5551，
其参数为
,
，
，可以电
路满足要求。R8、R14、C2 组成级间负反馈网络，使电路频带展宽， 电路稳定性提高。
按照设计要求，通过以上电路设计、元器件的选取和
，则有：
1.1 电压激励电路的确定 电压激励级可以采用共射组态放大电路，差分放大电路
和集成运算放大电路。共射组态放大电路即能放大电压，也 能放大电流。差分放大电路采用对称的共射放大电路，射级 连接在一起，对抑制零点漂移起到了很好的作用，因此电路 性能稳定。集成运算放大电路内部采用差分放大电路、中间 电压放大电路、输出电路和偏置电路组成，电路性能稳定且 功率消耗小。对于该电路设计由于功率放大电路采用 OCL 电 路是双电源分立元件电路，故电压激励级采用双电源的差分 放大电路，前后级电路均为双电源，电路设计和应用较为方 便。
1 功率放大电路的确定
复合管组成。 通过上述分析，单声道音频功率放大电路组成框图如图
1 所示。双声道音频放大电路，只是线路输入信号不同，左、 右声道电路组成完全相同。
图 1 单声道音频功率放大电路组成框图 2 元器件参数的计算和选取
2.1 功率放大电路三极管的选取 由于 OCL 功率放大电路输出功率
1.2 功率放大电路的确定 功率放大电路要求输出功率高，失真小。为消除交越失
真可以采用甲乙类 OCL 功率放大电路，该电路为射级输出， 没有电压放大作用，因此需要电流放大倍数较大，复合管电 流放大倍数是两只三极管电流放大倍数的乘积，电流放大倍 数得到极大提高，因此可以采用型号互补、参数一致的两个
从参考手册中可知达灵顿管 2N6038、2N6034，在温度
元器件型号、参数值选取合理，静态工作点合适，输入音频
信号得到不失真的放大输出。通过输出点 E 点的瞬时电压、
电流值可以计算得到瞬时输出功率为，基本达到电路设计要
求。
2020 年第 4 期 109
电子与通信技术 信息技术与信息化
图 4 仿真电路静态分析
图 5 仿真电路动态分析
图 6 输入信号和 A 点电压波形 110 2020 年第 4 期
电子与通信技术 信息技术与信息化
基于 multisim 的音频功率放大电路分析与设计
常书惠 * CHANG Shu-hui
摘 要 关键词
本文介绍了常用的音频功率放大电路的设计，元器件参数的计算和选取，并且在 multisim 仿真环境中对 设计的音频功率放大电路进行了仿真性能测试。通过测试可以看出元器件参数选取合适，电路静态分析、 动态分析正常，说明电路能够满足设计要求。
信息技术与信息化 电子与通信技术
， 算为：
，则
。Q3 管集电极电流经计
图 2 达林顿 2N6034（上图）、2N6038( 下图 ) 参数图
取
，当电流过大时可起到保险丝的作用，
熔断保护达灵顿管不被烧毁。
2.2 电压激励级元器件参数的选取
如果电压激励级选用三极管 2N5401，从参考手册中可以
查出，
真。用电流电压测量探针，放入 Q1、Q2、Q3 集电极、Q5、Q6 基极和输出端 E 点，通过测量探针可以方便地得到瞬时电流、
电压数值，如图 5 所示，
，
，
，
,
，说明瞬时电流、电
压值均正常。
输入信号电压 ui、A 点和 E 点输出电压波形如图 6、图
7 所示。由于 A、E 点输出电压波形正常，说明功率放大电路
参数值的计算后可以得到单声道音频功率放大电路。由于左
右声道处理音频信号的要求一致，因此两个声道电路完全一
致。
3 仿真电路测试
为了对设计的音频功率放大电路进行性能分析和测试， 使用 Multisim 14 仿真软件进行电路静态、动态情况分析。
3.1 仿真电路静态分析
按照确定的电路和计算的元器件参数，在 Multisim 14Βιβλιοθήκη T=25oC 时，,
, 放大倍数
，
，可以满足要求。达灵顿管 2N6038 是 NPN 型复合管，
2N6034 是 PNP 型复合管，两个管子性能参数如图 2 所示，性
能参数一致，完全符合甲乙类 OCL 功率放大电路工作时互补
推挽的工作要求。
* 济南职业学院 山东济南 250014 108 2020 年第 4 期
multisim 仿真；音频功率放大电路；电路设计
doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.04.036
0 引言
音频功率放大电路应用在很多地方，音频功率放大电 路属于低频功放，一般选用甲乙类功率放大电路，能消除 交越失真，效率最高能达到 78.5%。甲乙类功率放大的电路 有 OTL 功率放大电路和 OCL 功率放大电路，OTL 功率放大电 路为单电源，OCL 功放为双电源。在进行功率放大时，由于 前级信号为小信号，在功率放大电路前需要加激励级，进行 电压放大和电流放大。要求设计一个音频功率放大电路，推 动音箱工作。输入信号 1V，输出功率 20W，电源电压双电源 +12V、-12V，音箱阻抗 4 欧，双声道。
仿真环境中搭建电路如图 4 所示。为了方便分析静态工作点，
将输入信号 ，在电路中插入电流表 U1、U2 和电压表 U3、
U4。
通过仿真电路测得
,
，
,
,
，该仿真电
路中使用电流表、电压表进行仿真测量的结果与前述理论计
算结果接近，说明电路静态工作点正常。仿真电路静态分析
测试如图 4 所示。
图 3 三极管 2N5401 参数图
2.3 差分放大级电路元器件参数的选取
一般情况下线路输入信号阻抗小于 5KΩ，输入信号为
1V，取 R1 = 5KΩ。考虑到三极管输入电阻，取 R2=4KΩ。为
了扩大输出电流，且使 Q3 静态工作点正常，取
，
3.2 仿真电路动态分析
将
的交流信号输入电路，将示波
器 XSC1、XSC2 接入电路，观察输入、输出电压波形是否失