声频功率放大器基础之三讲解.docx
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声频功率放大器基础之三讲解
声频功率放大器基础之三
电路仿真（重点）
九．EDA技术简介：
1．“EDA”，即所谓电子设计自动化。
这个技术的优点主要体现在高质量低成本快速的进行电子产品设计。
前面讲过的容差设计，为了保证某个主要参数指标离散在上下限公差带内，要在推导出的数学模型上作多次的求导，算极值，定边界，计算量大，非常复杂，繁琐。
现在有了EDA，这个必做的工作，可由相关的软件去执行。
2．这次培训用的EDA技术软件是OrCAD9.2。
这个软件包括4部分：
Capture；Express；PSpice；Layout。
本次培训重点是电路模拟仿真PSpice，为了电路模拟仿真，必需按Capture要求，进行电路原理图设计，因此，这部分必需先行学习。
3．电路原理图设计Capture，学习要点：
（9.2以后的版本CaptureCIS，和Capture是一个共用软件，区别是9.2以后的版本，OrCAD公司被Cadence公司收购，）在重点掌握好电路图编辑模块PageEditor的方法同时，对其它工具，也应同步掌握，在实践中学习最重要，结合电路模拟仿真来学习更容易提起兴趣。
元器件信息管理系统CIS模块，还具有因特网元器件辅助功能，（CIS）可以通过Cadence公司网站及其它相关公司，求得元器件信息帮助。
4．电路模拟仿真PSpice的学习内容：
基本的仿真功能有偏压点分析，直流扫描分析，交流扫描分析，暂态分析。
高级的仿真有温度分析，噪声分析，参数分析，傅立业分析，蒙地卡罗分析，最差情况分析等。
这些分析将结合具体产品设计，一一使用出来。
所有这些分析，都必需有输入激励信号波形设置，还有各类电源，地等，和整机电路组成一个可运行系统。
5．波形显示与分析模块Probe。
这是一个非常强大的分析工具，“图文并茂”，电路分析仿真的结果从这里显示出来。
这些重要内容将结合具体产品电路一一分析出来。
从这里还可以引出电路的优化设计模块：
PapiceOptimizer。
（指性能指标）。
6．仿真软件正确有效的使用，离不开电路理论基础，更离不开模拟技术的实践。
没有模拟技术实践的底蕴，没有较深厚的电路理论基础。
你是做不好仿真的，如电路的设计，你不知道目标参数和约束条件的电路关系，你怎么会正确设置去优化。
后面要介绍的最差情况分析，仿真软件因不会区别输出数据的单调性，往往出错，数据是否单调，是要你的电路理论去判断的。
知道了“软件”；“电路理论”；“模拟技术实践”三者关系，对于我们正确学习使用仿真软件，具有指导意义。
大家要想系统学习这个软件，可阅读OrCAD/PSpice9实用教程西安电子科技大学出版社贾新章等著。
这本书比较系统全面介绍了OrCAD/PSpice。
我学仿真，就从这本书开始。
这本书的“不足”，是比较沉闷，“活用”介绍太少，很难掌握重点和“精髓”，初学者有一定困难。
另一本讲实用的“全能OrCAD混合电路仿真PSpiceA/DV9”这本书比较容易上手，“活用”例子不少，结合前一本互为补充学，可收到较好效果。
我在开始提出用电路仿真来帮助基础理论的学习，有三层考虑，一是验证基础理论的结论；二是电路性能的定量分析;三是电路的瞬态过程分析，特别指的是电路的接通和断开这两个过程的分析。
“互动”6：
讨论如何学“电路仿真”
一些实际仿真电路介绍
十．实际仿真电路
1．专业功放全桥整流电路仿真：
Ch_4（ch5）
整流桥的峰值电流：
开始10mS内300A，稳态60-80A。
负载电阻R1上有效值电压91V电流是9。
2A
整流桥承受的反峰电压：
开始10mS内超过2倍电源峰值电压，稳态后2倍电源峰值电压。
正常工作整流桥的功耗；瞬间（3mS内）接近120W，有效值功耗超过30W，这是指一“臂”的功耗。
（图中D1）
C型滤波器的效果；±88V，纹波±10V。
滤波点容10000u
滤波电容变化纹波如何根随变化；下图是20000u，纹波减小。
电源电流谐波的形成；C型滤波，导通角减小，呈尖顶波，谐波大增。
如何改进电源电流谐波，使之符合3C要求。
改C型滤波为简化的L型滤波，就可使之符合3C要求。
上图可看出导通角加大，下图可看出最大的谐波下降到原来的1/5。
除电源电流谐要处理好外，另一个必需要处理的问题，就是防开机大电流冲击。
对于这类大容量电容滤波的大功率整流电路，用特慢熔断保险；在进线串接大功率负温电阻；延迟继电起动电路，都是可使用的方法。
下图是变压器进线电流的暂态分析，进线峰值电流，是6倍以上“长态电流”。
下面一组图，可帮你分析，通过滤波电容的电流，和滤波电容上的电压及负载电流关系。
加电感后的电感电流，滤波电容电流，负载电流之间的关系。
“互动”7：
通过这个分析，你如何选取大功率整流器件？
大容量滤波电容它在滤波过程通过的电流是什么波形，如何选取？
你在专业大功率功放设计整流电路，采用什么方法防大电流冲击？
还有一个问题，你们自己思考：
当整流桥不平衡时，会有什么“危机”？
不出现危害的不平衡条件是什么？
1．输入平衡转不平衡运放电路，“最大输入电平”仿真研究。
Ch15_6
下图是反相输入端波形Vi1和Vi3。
下图是同相输入端波形Vi2和Vi4。
注意Vi1和Vi3是反相的，Vi2和Vi4是同相的，±15V电源在上图条件下，最大输入电平近10V，峰峰值±14V。
不调整电路参数条件下，最大输入电平，和电源电压关系：
改变电源电压，最大输入电平同步增减。
这是±25V电源，最大输入电平电压近17V。
（有效值）
不改变电源电压，调整电路参数，改变最大输入电平：
R3，R4都改为5K。
从下图可看到，在输出不失真的前题下，最大输入电平从近10V增大到近20V。
R1，R2都改为15K
从下下图可看到，在输出不失真的前题下，最大输入电平从近20V增大到30V。
不失真输出不变，很明显，这是以降低增益为代价的。
下图是最大输入电平增大到近20V。
下图是最大输入电平增大到近30V。
有关估算：
基本电路，电源±15V输入网络电阻1比1，（10K比10K）最大输入电平电压10V；输入网络电阻2比1，（10K比5K）最大输入电平电压20V；输入网络电阻3比1，（15K比5K）最大输入电平电压30V；可以预期，输入网络电阻4比1，（20K比5K）最大输入电平电压40V。
“互动”8：
如果输入网络电阻比反过来，那会怎样变化？
认真分析，市场上音质反映“好”的功放，调音台，它们的平衡转不平衡电路，参数是如何设置的？
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