基于Proteus的音频放大电路设计与仿真(2)

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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文献综述、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理的理解,从而激发对课程的学习兴趣,调动学习的主动性。

3)应用Proteus仿真技术,可搭建感兴趣的各种应用电路,在仿真环境中验证电路可行性后,再进行硬件操作,既减少了硬件耗材成本,又培养了学生自主创新的能力。

4)当对所学的理论知识如何应用、应用在哪里完全没有概念时,就形成了理论与实践的脱节。以Proteus为教学媒介,在设计—仿真—实操的过程中,引导修改器件及其参数,通过对数据的分析,寻求问题产生的原因及解决的方法,更好地将理论与实践联系起来,实现从教学到实际工程应用的过渡。

3 音频放大电路系统设计源]自-751-!论~文"网·www.751com.cn/

3.1 设计要求

（1）具有音量调节的功能；

（2）每个声道具有10W的功率放大；

（3）双电源供电。

3.2 系统总体框架图

由于音频信号源的输出幅度设计性能，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[5]由3级构成，如图3-1所示。