8Ω负载下15W功率放大器设计与分析

"本资源是一份关于功放设计与分析的资料，主要涵盖了功率放大器的基本要求、设计计算以及常用电路。资料中提到了在不同输入电压幅度、电源电压限制和负载电阻条件下，如何确定最大不失真输出功率、放大倍数和效率。同时，讨论了前置放大器和功率放大器在电路中的作用，并给出了使用运算放大器构建前置放大器的示例电路。" 在电子工程领域，功率放大器是至关重要的组成部分，主要负责将微弱的音频信号转换为足够驱动扬声器的功率信号。本资料中，我们聚焦于一个具体的功率放大器设计案例，其基本要求包括： 1. 输入电压范围：正弦信号输入幅度在5至700毫伏峰峰值（mVpp）之间，覆盖了广泛的音频信号强度。 2. 电源供应：使用双电源供电，电压不超过±20伏，但为了保证足够的输出能力和考虑三极管压降，实际选择±18伏电源。 3. 负载条件：等效负载电阻RL设定为8欧姆，放大器需提供至少15瓦的最大不失真输出功率（失真度小于5%）。根据功率公式P = V^2/R，可以计算出在8欧姆负载下，输出电压约为13.1伏。 资料还提到了其他设计指标，如带宽至少要覆盖40至20000赫兹，以确保音频信号的完整再现；在最大输出功率下的效率应高于50%，以及在前置放大级输入端短路至地时，负载上交流噪声不超过400毫伏。 在设计过程中，放大器的总放大倍数被设定为100倍，介于理论计算的最小值44.4倍和最大值6220倍之间。前置放大器通常使用运算放大器（如LM358）来实现，它的主要任务是电压放大，而功率放大器则主要负责电流放大，电压增益一般设定为1，以保持输出功率。 资料中还给出了一个使用运算放大器构建的同相前置放大器电路示例，该电路由电阻R1（1千欧）和R2（99千欧）组成，可提供100倍的电压增益。这个设计可以帮助工程师理解如何根据具体需求来设计和优化音频放大器系统，以满足不同的性能指标和应用要求。