仿真实验4-功率放大电路仿真实验

测控电路基础A仿真实验部分2013年PAGEPAGE4仿真实验四功率放大电路仿真实验一、实验目的（1）熟悉Multisim软件的使用方法。（2）掌握理解功率放大器的工作原理。（3）掌握功率放大器的电路指标测试方法二、实验平台Multisim10.0三、实验原理1.OTL功率放大器的原理图1所示为OTL功率放大器。其中由晶体三极管VT1组成推动级（也称前置放大级），VT2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功率放大电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。VT1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RP1(RP1)进行调节。IC1的一部分流经电位器RP2及二极管VD，给VT2、VT3提供偏压。调节RP2，可以使VT2、VT3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位，可以通过调节PR1来实现，又由于RP1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。C4和R构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。图1OTL功率放大器当输入正弦交流信号ui时，经VT1放大、倒相后同时作用于VT2、VT3的基极，ui的负半周使VT2管导通（VT3管截止），有电流通过负载RL，同时向电容C2(C2)充电，在ui的正半周，VT3导通（VT2截止），则已充好电的电容器C2起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波，其波形如图2.6.2所示。在仿真中若输出端接喇叭，在仿真时只要输入不同的频率信号，就能在喇叭中能听到不同的声音。2.OTL电路的主要性能指标1）最大不失真输出功率Pom：理想情况下，在电路中可通过测量RL两端的电压有效值UO或RL的电流来求得实际的2）效率η：PV-直流电源供给的平均功率，理想情况下，ηmax＝78.5％。可测量电源供给的平均电流IDC，从而求得Pv＝UCC•IDC，负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。在仿真平台上也可用功率表分别测出最大不失真功率和电源供给的平均功率。四、实验内容和要求（1）利用Multisim仿真软件设计如图所示功率放大电路。（2）测量各放大级的静态工作点。（3）测量最大不失真输出功率，理想情况下，最大不失真输出功率，在实验中可通过测量RL两端的电压有效值，来求得实际的。或通过测量流过RL的电流有效值，来求得实际的。（4）测量功率放大器的效率η，，其中是直流电源供给的平均功率。理想情况下，。在实验中，可测量电源供给的平均电流IDC，从而求得Pv＝UCC•IDC。（5）测量功率放大器的幅频特性。五、实验报告要求（1）分别调整R4和R1滑动变阻器器，使得万用表XMM2和XMM3的数据分别为510mA和2.5V，然后测试各级静态工作点填入下表：（注意，信号发生器的大小为0）Ic1=Ic2=7.56mA，U12=2.5V。Q1Q2Q3Ub3.267V1.794V0.842VUc5V0V1.794VUe2.549V2.549V0.164V（2）说明测量和计算最大不失真输出功率的方法，并给出其值。Pom=Uo*Io=0.874V*0.1A=0.0874W（3）说明测量和计算功率放大器效率的方法，并给出其值。PE=0.037*5=0.185Wη=Pom/PE*100%=0.0874/0.185*100%=47.24%（4）说明测量幅频特性的方法，并分别画出幅频特性曲线。使用Multisim软件提供的交流分析的功能，模拟在不同频率特性下节点12的幅频响应（5）请分析并总结仿真结论与体会。此次仿真实验电路为甲乙类单电源互补对称电路，在输入信号vi=0时，由于电路对称，ic1=ic2，iL=0，v0=0，从而使A点电位约等于Vcc/2。当有信号vi时，在信号的负半周，Q1到点，有电流通过负载RL，同时向C充电；在信号的正半轴，Q2导电，则已充电的电容C起着-Vcc的作用，通过负载RL放电。采用单电源的互补对称电路，每个管子的工作电压不是原来的Vcc,而是Vcc/2，所以计算式要将Vcc代换成Vcc/2.六、思考题1、分析实验结果，计算实验内容要求的参数。2、总结功率放大电路特点及测量方法。功率放大电路要求输出功率尽可能的大，效率尽可能的高，非线性失真要小。采用甲乙类互补对称功率放大电路，使得功放电路没有了交越失真的问题。测量最大不失真输出功率，理想情况下，最大不失真输出功率，在实验中可通过测量RL两端的电