基于Proteus的音频放大器电路设计与仿真全解

毕业论文

学生姓名尹有友学号171107078 学院物理与电子电气工程学院

专业电子信息工程

题目基于Proteus的音频放大电路设计与仿真指导教师付浩副教授/学士

2015 年 5 月

论文原创性声明内容

本人郑重声明：

本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。本论文除引文外所有实验、数据和有关材料均是真实的。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：

日期：年月日

摘要：音频放大电路具有电路元件多，电路逻辑规模大等特点，本文针对音频放大电路在设计时遇到的参数匹配性低、电路调试复杂等问题，借助PROTEUS仿真软件平台设计了一种效率较高、操作简单的音频放大电路系统。该电路系统由前置放大模块、音量控制模块、功率放大模块等模块组成，通过调整电路元件及其参数，在PROTEUS软件平台对各电路模块进行电路设计和仿真分析。本电路在PROTEUS仿真环境下最终可以使电路将微弱的音频信号进行高效率地放大、传输，实现音频放大的功能。该电路系统模块设计简单、结构清晰，成本低，对于生活中扩音器、功放设备等诸多领域中具有很好的推广价值。

关键词：音频放大电路，Proteus，仿真测试

Abstract:Audio amplifier has a circuit element. The scale of the logic circuit and other characteristics, this paper for audio amplification circuit encountered in the design of parameters matching, circuit debugging complex etc., with Proteus simulation software platform, designs a kind of high efficiency and simple operation, audio amplification system.The circuit system is composed of pre amplifier module, tone adjustment module, power amplifier module, through adjusting circuit components and parameters, in the Proteus Software Platform of each circuit module of circuit design and simulation analysis. In the PROTEUS simulation environment, the circuit can amplify and transmit the weak audio signal in high efficiency, and realize the function of audio frequency amplification.. The circuit module of the system design is simple, clear structure, low cost, has good popularization value for life amplifier, power amplifier equipment and many other fields.

Key words:Audio amplifier,Proteus,Simulation test

目录

1 前言 (3)

2 Proteus软件及其对实验教学的意义 (4)

2.1 Proteus软件 (4)

2.2 基于Proteus仿真技术的音频放大电路设计思路及其意义 (4)

3 音频放大电路系统设计 (5)

3.1 设计要求 (5)

3.2 系统总体框架图 (5)

3.3 总体设计图 (4)

4 功能模块的设计 (6)

4.1 前置放大模块 (6)

4.2 音量控制模块 (7)

4.3 功率放大模块 (7)

4.4 电源模块 (8)

5 Proteus设计与仿真 (9)

5.1 音频放大电路的Proteus设计与仿真 (9)

5.1.1 前置放大器电路仿真和分析 (9)

5.1.1.1 电路组成 (9)

5.1.1.2 电路测试与分析 (10)

5.2.1 音量调节电路仿真和分析 (10)

5.2.1.1 电路组成 (10)

5.2.1.2 电路测试与分析 (10)

5.2.2 OCL功率放大电路的仿真和分析 (12)

5.2.2.1 电路组成 (12)

5.2.2.2 参数测试 (13)

5.2.3 电源模块 (13)

5.2.4 音频放大电路 (14)

5.3 音频放大电路测试和分析 (15)

结论 (16)

参考文献 (17)

致谢 (18)

1 前言

音频放大器是音响系统中的关键部分，普遍应用于日常生活中，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。

音频放大电路是模拟电路中一个典型的综合性设计题目，它包含了功率放大器、前置放大器、电源等音响电路中经常涉及的电路，也涉及到电压、功率放大、容抗，阻抗匹配，负反馈和频率响应等重要概念和知识点。Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。本文以音频放大器的设计为例，介绍基于Proteus仿真技术[1-3]的音频放大电路的设计和仿真。

2 Proteus软件及其对实验教学的意义

2.1 Proteus软件

Proteus的ISIS是一款电路分析实物仿真系统,提供了30多个元件库,8000多种元件,以及各种虚拟仪器和图表分析[4],非常利于仿真电路的测量与调试。

2.2 基于Proteus仿真技术的音频放大电路设计思路及其意义

负反馈放大电路、集成运放的应用、功率放大电路及直流稳压电源是模电课中最重要的几个知识点。因此,本课程的实验教学设计思路是:采用项目驱动的方法,即以音频功率放大器的设计为例,将其分解为前置放大模块、音调调节模块、功率放大模块及直流电源模块4个项目,贯穿于平时的实验教学过程中,既验证了各个独立项目包含的基本应用电路,又能让学生通过对参数的调整、结果的分析加深对电路的工作原理等知识的掌握。在课程设计环节则将已验证的电路转化为一个实际的产品,充分的锻炼动手能力,以达到最终的教学目的。

在整个实验教学体系中,应用Proteus技术具有如下几个意义:

1)由于Proteus仿真中的各种虚拟测试仪器,如示波器、信号源等的操作方法与实际使用十分相似,有助于熟悉并掌握常用电子仪器的使用和测量方法。

2)Proteus验证如负反馈放大电路、功率放大电路等经典电路及其结论非常方便,甚至可以通过声卡输出音频效果,有助于获得更直观感性的认识,加深对整个音频电路工作原