运算放大器设计与仿真-安超群
射频功率放大器设计、仿真与实现
书中首先介绍了射频功率放大器的理论基础，包括其工作原理、性能指标以 及设计流程。这部分内容为读者提供了必要的背景知识，帮助他们理解后续章节 中的内容。
在理论部分之后，书中详细介绍了各种射频功率放大器的设计和仿真方法。 这些方法包括晶体管的选择、偏置网络的设计、阻抗匹配的实现以及效率优化等 等。书中还通过大量的实例，向读者展示了如何使用这些方法来实现不同类型的 射频功率放大器。
本书介绍了射频功率放大器的基本概念和理论，包括射频信号的特点、放大器的性能指标、以及 射频功率放大器的基本工作原理。这些基本理论为后续的设计和仿真提供了基础。
本书详细介绍了射频功率放大器的设计和仿真技术。在设计中，包括电路设计、元件选择、匹配 网络设计等环节，同时也详细介绍了如何利用计算机仿真软件进行电路仿真，预测放大器的性能。 本书还提供了多个实际设计案例，这些案例既有简单的电路设计，也有复杂的系统设计，使读者 能够从实践中学习和掌握射频功率放大器的设计方法。
这一章介绍了射频功率放大器的背景和重要性，为读者提供了本书后续内容 的背景知识。
这一章深入浅出地介绍了射频功率放大器的基本原理，包括其工作机制、性 能指标等。
这一章详细介绍了射频功率放大器的设计过程，包括设计目标、方案选择、 器件选择等。
这一章讲解了如何使用仿真工具对射频功率放大器进行建模和性能预测，包 括常用的仿真软件和步骤。
书中的另一个亮点是对于仿真的介绍。作者通过使用业界主流的仿真软件， 向读者展示了如何对射频功率放大器进行精确的仿真。这些仿真包括电路级别的 仿真、系统级别的仿真以及电磁级别的仿真。通过这些仿真，读者可以验证设计 的正确性，预测可能出现的问题，从而减少试制和调试的时间。
书中还涵盖了射频功率放大器的实现细节。这部分内容涉及到了制造工艺、 版图设计、装配测试等环节。作者通过介绍业界通用的做法，帮助读者了解如何 在实际中实现射频功率放大器。
两级阻容耦合放大器的设计与仿真
西安科技大学课程设计（论文）任务书题目：两级阻容耦合放大器的设计与仿真课程：模电综合实验院（部）：通信与信息工程学院专业：电子信息工程班级：1002班学生姓名：王坏东学号：1007050229设计期限：2012.6.27指导教师：吴文峰课题 两级阻容耦合放大器的设计与仿真一、设计目的及要求 (1)设计目的1、进一步熟悉multisim 仿真软件的使用方法；2、掌握测试多级放大器的电路参数及性能指标的方法；3、能够较全面地巩固和应用“模拟电子技术”课程中所学的基本理论和基 本方法，并初步掌握电路设计的全过程（设计-仿真-PCB 板制作-调试安装）。
4、培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的模拟电子系统的能 力。
5、培养独立设计能力，熟悉multisim 工具的使用 (2)设计任务与要求 已知条件 (1)Vcc=12V(2) 输入信号为Vi=4mV ，f=1kHz 的正弦波电压 (3)晶体管用2N2222A 技术指标(1)放大器不失真电压V o ≥1V ，即放大倍数|Au|≥250 (2)BW=300Hz-80kHz (3)放大工作点稳定 二、原理简述为了尽可能保证不失真放大，采用两级放大电路。
阻容耦合放大器是多级放大器中最常见的一种，其电路原理图如图 1 所示。
两级之间通过耦合电容及下级输入电阻连接，故称为阻容耦合，由于电容有隔直作用，使用前、后级的直流工作点互相不影响，各级放大电路的静态工作点可以单独计算。
每一级放大电路的电压放大倍数为输出电压U o 与输入电压U i 之比，其中，第一级的输出电压U o1 即为第二级输入电压U o2，所以两级放大电路的电压放大倍数为AV=VV iO 2=V V iO 1*VV O O 12=*1AV AV 2利用MultiSim 软件绘制如图所示的多级放大器实验电路。
图1 两级阻容耦合放大器的原理图备注：电容值的选择将影响放大器的频率响应，通常所使用的电容值，即C =24nF，提供了合适的交流特性。
BJT单管放大器设计仿真及实验
信
号 源
+ V&s
―
放
大 器
+ V&oRo
―
S+ V&oL RL
―
Ro = ( Vo − 1)RL VoL
(2 -16)
图 2.5 Ro测量电路
4． 放大器通频带的测量及幅频特性绘制
放大器的通频带是指放大器能够正常放大信号的频率范围，它是由上、下限频率fH和 fL之差决定的，即 BW=fH−fL 。因此测出上、下限频率fH和fL就能计算出通频带BW，再结合 测出的中频增益AV就可近似绘制幅频特性曲线。
对放大器的仿真内容主要有以下几方面： 1． 静态工作点的测试； 2． 正弦稳态响应分析及相关性能指标的测试； 3． 频率特性的测试。
五、电路安装与调试
1． 电路布局与安装技巧 在多孔实验板上装配电路时，首先应熟悉其结构。正确选择连接导线，一般选直径为 0.6mm 的单股线。为了保证导线与插孔接触可靠，导线长度应尽量短，导线两端的绝缘皮 不能剥去太长或过短，一般以（7～8）mm 长为宜，所有导线都应弯成弧形而不要成直角。 利用导线弧形的张力可以确保与插孔间的接触良好。 电路的布局应与主要元器件为中心，按信号流向从左至右合理设计。电路与外接仪器
RB2
RC
CB
+VCC CC
用硅管；
I1
由放大器上限频率fH确定管子的频率参数（fT）； Vi 根据放大器的负载大小选择管子的最大功率PCM 和最大电流ICM参数；
RB1
RE1 RE2
RL Vo CE
根 据 放 大 器 的 电 源 VCC 选 择 管 子 的 耐 压 参 数 V(BR)CEO。
图 2.2 设计的 BJT 共射放大器
音频功率放大器的设计仿真与实现全解
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 音频功率放大器的设计仿真与实现初始条件：可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。
直流电源±12V，或自选电源。
可用仪器：示波器，万用表，毫伏表等。
要求完成的主要任务:（1）设计任务根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。
完成对音频功率放大器的设计、装配与调试。
（2）设计要求1 输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。
2 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
3 利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。
4 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。
5 选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。
时间安排：1 第18周前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。
2 第18周后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。
指导教师签名：年月日日月年系主任（或责任教师）签名：目录1 设计任务与要求……………………………………………………………………………..错误！未定义书签。
1.1设计任务…………………………………………………………………………………...错误！未定义书签。
1.2设计要求…………………………………………………………………………………...错误！未定义书签。
2 设计方案………………………………………………………………………………………...错误！未定义书签。
3 选择器件与参数运算………………………………………………………………………错误！未定义书签。
3.1运放NE5532介绍……………………………………………………………………..错误！未定义书签。
3.2 TDA 2030介绍………………………………………………………………………….43.3功率计算 (5)4 单元电路设计 (6)4.1主电源电路 (6)4.2调音电路 (6)4.3功率放大电路 (7)5 电路设计仿真 (9)5.1仿真电路图 (9).9…………………………………………………………仿真结果5.2．6 心得体会 (10)7 参考文献 (11)附表一：电路原理图………………………………………………………………………….错误！未定义书签。
BJT单管放大器设计仿真及实验
β VBQ
I1 (5 ~ 10)ICQ
RB2 ≈ VCC − VBQ RB1 VBQ
(2 - 9) (2 -10)
耦合电容CB、B CC、和旁路电容CE的参数主要根据放大器的下限频率fL指标来计算。 工程设计中，通常以每个电容单独存在时的转折频率为基本频率，再降低若干倍作为下限
频率。各电容的计算如下：
信
号 源
+ V&s
―
放
大 器
+ V&oRo
―
S+ V&oL RL
―
Ro = ( Vo − 1)RL VoL
(2 -16)
图 2.5 Ro测量电路
4． 放大器通频带的测量及幅频特性绘制
放大器的通频带是指放大器能够正常放大信号的频率范围，它是由上、下限频率fH和 fL之差决定的，即 BW=fH−fL 。因此测出上、下限频率fH和fL就能计算出通频带BW，再结合 测出的中频增益AV就可近似绘制幅频特性曲线。
管子β值的选择应考虑放大器的增益要求，一般要大于AV值。β值越大，β的变化对
放大器增益的影响就越小。但应注意，β值过大也会导致放大器的工作不稳定。通常选β
在 100 左右为宜。
2.静态工作点 Q 的确定
放大器静态工作点最重要的参量是ICQ，ICQ小电路静态功耗小、噪声低。对于小信号 放大器，一般取ICQ=(0.5～2)mA。
晶体管毫伏表 信号发生器
直流稳压电源
+
―
+
+VCC
+
vi 被测放大器
vo
―
―
双踪示波器 CH1 CH2
图 2.3 测试放大器性能指标的接线图
基于HSPICE的二级运放设计与仿真PPT课件
图8 AC仿真 图形
观察波形，此时的相位裕度为60.1°，满足要求。查看AC的参数，如图9所示，发 现增益为81.86dB，单位增益带宽GBW为32.18MHz满足要求。再进行零极点分析， 此时次极点约为单位增益带宽GBW的2倍。而零点与极点较为接近，所以能够对相 位裕度的提升具有重要作用。
注可以采用mill补偿运放，加零点补偿运放、cascode运放等形式
两种操作方法：1、根据公式进行仿真 2、分析后将CMRR表示成第一级的共模抑制比
数模混合设计课题组
Hspice自带的计算器
数模混合设计课题组
.print ac vDB(vout1) vDB(vout2) 用Hspice自带的计算器可以算出CMRR
数模混合设计课题组
输பைடு நூலகம்公式
数模混合设计课题组
电源抑制比（PSRR）
2.5V
（VDD+VSS）/2
开环直流增益
81.9dB
≥80dB
单位增益带宽
32.2MHz
≥30MHz
相位裕度
60.1degree
≥60 degree
转换速率
28.7V/μs
≥30 V/μs
静态功耗
258μA
≤1mA
负载电容
3pf
=3pf
数模混合设计课题组
共模抑制比（CMRR）
对于运放共模抑制比，有：CMRR=|Adm/Acm|
图2 DC仿真的网表文件
数模混合设计课题组
具体的静态工作点如图3所示：
图3 DC仿真晶体管静态参数
数模混合设计课题组
基于Multisim的音频功率放大器设计与仿真
信息工程学院课程设计报告书题目: 基于Multisimde 音频功率放大器设计与仿真课程：电子线路课程设计专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：2015 年 1 月 3 日信息工程学院课程设计任务书信息工程学院课程设计成绩评定表摘要TDA2030功率放大电路具有失真小、功率大、所需元件少、制作简单、效果良好等优点，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或MP4等小型功放再合适不过，本论文便是用TDA2030来制作音频功率放大器原件。
高效率的音频功率放大器不仅仅是在便携式设备中需要，在大功率的设备中也占有较大的比重。
随着人们居住条件的改善，高保真音响设备和高档的家庭影院也逐渐兴起。
音频功率放大器在这些设备中起到了很重要的作用。
关键字：TDA2030功率放大电路、音频功率放大器、高效率AbstractTDA2030 power amplifier circuit with small distortion, high power, which needs few components, simple fabrication, the advantages of good effect, can use it to make power computer amplifying part or MP4 small power is again appropriate however, this thesis is to make use of TDA2030 audio poweramplifier original. Audio power amplifier with high efficiency is not only the need in portable devices, also account for a large proportion in high power devices. With the development of people's living conditions improve, high fidelity audio equipment and high-end home theater also gradually on the rise. Audio poweramplifier plays a very important role in these devices.Keywords: TDA2030 power amplifier circuit, audio power amplifier, high efficiency目录1前言 (1)1.1音频放大器的发展 (1)1.2 音频放大器设计背景 (1)1.3 音频放大器设计意义 (1)2任务与条件 (3)2.1初始条件 (3)2.2要求完成的主要任务 (3)2.3设计方案 (3)3选择器件与参数运算 (4)3.1运放NE5532介绍 (4)3.2 TDA 2030介绍 (5)3.3功率计算 (6)4单元电路设计 (7)4.1主电源电路 (7)4.2调音电路 (7)4.3功率放大电路 (8)5电路设计仿真 (10)5.1仿真电路图 (10)5.2仿真结果 (10)总结 (12)参考文献 (13)1前言1.1音频放大器的发展上个世纪80 年代以前，输出功率仅几瓦的声频功率放大器都要采用分立元件来制作。
高频谐振功率放大器设计与仿真-visionouc
丙类谐振功率放大器模块
丙类谐振功率放大器原理图如图所示
谐振功率放大器的特点： （1）放大管是高频大功率晶体管，能承受高电压和大电流 （2）输出端负载回路为调谐回路，既能完成调谐选频功能 ，又能实现放大器输出端负载的匹配。
（3）基极偏置电路为晶体管发射结提供负偏压，使电路工 作在丙类状态。 （4）输入余弦波时，经过放大，集电极输出电压是余弦脉 冲波形。 （5）晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流 能量的过程中起开关控制作用，谐振回路LC是晶体管的 负载。
高频谐振功率放大器设计与仿真
指导老师：郑海永 小组成员：夏文杰 李潇 章磊
一、任务要求 二、设计思想 三、仿真过程与成品展示
1.1课程设计的任务
在无线电信号发射过程中，发射 机产生高频信号功率很小，因此在它 后面要经过一系列的放大，如缓冲级、 中间放大级、末级功率放大级等，获 得足够的高频功率后，才能输送到天 线上辐射出去。本次课程设计的任务 就是设计一高频谐振功率放大器。
甲类 :电路中管子的导通时间是整 个信号周期,集电极电流导通角为 180度。
放大器的 工作状态
乙类 :集电极电流导通角为90度。
丙类 : 集电极电流导通角小于90度。
系统框图
信 号 输 入 信 号 输 出
两级 甲类 放大器
工作在 丙类状态的 谐振放大器
选择两级甲类放大器放大输入 电压，再由丙类放大器获得较高的功 率和效率，并由具有滤波作用的调谐 回路获得近似不失真的正弦波信号。
系统整体电路图
丙类谐振功率放大器
Pcb板的电路搭建
进行所有元件的封装与布局
进行布线
进行最后的收尾
Pcb板的焊接
碰到的问题和困难
1.软件的使用困难 2.前期准备不足带来的麻烦 3.Pcb板和元件购买的困难 4.焊接的难度和对工艺了解的不足
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1.反馈络中不含有频率分量
2.单位增益带宽频率内只含有一个极点
3.运放性能参数
开环增益，增益带宽积，相位裕度，增益裕度
开环增益:低频工作时（<200Hz），运放开环放大倍数； 增益带宽积：随着频率的上升，会开始下降，下降至0dB时的频率即为GBW； 相位裕度：为保证运放工作的稳定性，当增益下降到0dB时，相位的移动应小于
二、运放的设计和仿真
设计流程： 1、确定运放在系统中的作用，确定运放的负载 2、确定运放的指标 3、选择合适的运放 4、手动计算各管子的宽长比 5、使用软件进行调试
以一个简单的二级运放为例，介绍如何进行手动计算。
确定CC 确定第一 级电流 确定M3 确定M1 确定M5
确定M6
确定M7
如何确定uCox以及沟长调制系数λ？
• 3.建立时间
做TRAN分析，将运放结成单位增益负反馈，输入小的阶跃信号，观察 输出波形
使用caculator中的settling time 函数计算建立时间。
4、转换速率（SR）
做瞬态分析，将运放结成单位增益负反馈，输入大信号，观察输出。
直接测量或使用caculator中的slew rate函数计算转换速率。
运算放大器的设计与仿真
2012年3月5日
• 运放基础知识 • 运放的设计与仿真 • 运放的稳定性 • 应用于DC-DC中的误差放大器
一、运放基础知识
• 几种常见的运放结构 • 负反馈的基本原理 • 运放性能指标参数
1.运放的基本结构
套筒式
折叠式
两级运放
2.负反馈基本原理
H(S)称为开环传输函数 Y(S)/X(S)称为闭环传输函数
1.确定每个管子在饱和区
做DC分析，通过观察DC OPERATING POINTS，查看管子的工作状态，保证每 个管子都工作在饱和区。
2.增益，相位裕度，增益裕度，增益带宽积
做AC分析，仿真原理图如下：
gm1=156u Rout1=1/(474.1n+640.2n) gm2=9.979m Rout2=1/(8.06u+9.25u) AV=gm1Rout1gm2Rout2=98.138dB P1=1/2*pi*gm2Rout2CCRout1 CC不只是4p，应包括M6的CGD=4.136p P1=37.81
5.失调电压（offset）
将电路结成单位增益负反馈，做瞬态分析，输出即为失调电压。
6、输入共模范围
做DC分析，观察运放在要求的输入共模范围是否能满足每 个管子都在饱和区。
7、输出范围
做瞬态分析，将运放接成电阻反馈形式，输入正弦信号进行放大，观察 输出。
8、共模抑制比
做AC分析，仿真电路如下所示：
当输出电压接近VIN时，M2管 重新导通，并回到饱和区， 电路回到线性工作状态。
共模抑制比(CMRR)
实际电路中，运放既不可能是完全对称的，电流源的输出阻抗也不可 能是无穷大的，因此共模输入的变化还是会引起输出电压的变化。 CMRR定义为差模电压增益与共模电压增益之比
电源电压抑制比(PSRR)
在实际使用中的电源也含有噪声，为了有效抑制电源噪声对输出信号的影响， 需要了解电源上的噪声是如何体现在运算放大器的输出端的。把从运算放大 器输入到输出的增益除以电源到输出的增益定义为运放的电源电压抑制比 （PSRR）
180度，一般取余量应大于60度，即相位的移动应小于120度； 增益裕度：为保证运放稳定性，除相位裕度外，还应保证：当相位移动达到180
度时，增益要小于0dB，一般要由10dB裕量，即当相位移动达到180度时， 增益要小于-10dB。
失调电压（voltage offset）
定义：实际运放中，当输入信号为0时，由于输入级的差分对不匹配及 电路本身的偏差，使得输出不为零，而为一较小值，该值为输出失 调电压，折算到输入级即为输入失调电压。
选一个电路，对其进行DC仿真，查看NMOS和 PMOS的DC OPERATING POINTS,即可得左图， 其中， betaeff=μcoxW/L gds=λID
如何使用软件进行仿真完善设计？仍然以两级运放为例。
用途：缓冲器 负载：20p电容 指标：增益：80dB
建立时间：2.08u 输入输出摆幅：-3.7V到3.7V 摆率：3V/us
转换速率(slew rate)
•由图可以看出，输出电压Vout 在跳变后的一段时间内并没有 按照指数规律变化，而是表现 出具有不变斜率的线性斜率。 这就是负反馈电路中使用的运 放表现出的所谓转换大信号特 性。输出响应中的“斜坡”部 分的斜率成为“转换速率”
ΔV增加到使M1吸收全部的尾 电流，使M2关断，负载电容 被大小等于尾电流的镜像电 流充电，结果产生了斜率为 ISS/CL斜坡输出。
在主极点频率时
主极点频率处即为3dB带宽
增益带宽积（GBW）
随着频率的上升，会开始下降，下降至0dB时的频率即为GBW
假设运放只有一个极点，那么该运放的传递函数为
当增益降至0dB时，s=AVW0 即运放的增益带宽积为
则闭环系统的传递函数为 由该运放构成的负反馈闭环系统的增益带宽积为
条件：
结论：开环的增益带宽积与闭环的增益带宽积一致。
9、电源电压抑制比
三、运放稳定性
对一个系统稳定性的判断，可以采用“巴克豪森判据”，即一个稳定的负反馈系 统需要满足的条件是在环路增益为1时，反馈信号的相位变化小于180deg；或当 反馈信号相位变化达到180deg时，环路增益小于1。其数学表达式如下：
建立时间(settling time)
建立时间是衡量运算放大器反应速度的重要指标，它表示从跳变开始 到输出稳定的时间。它主要针对运放的小信号特性，在整个跳变过程 中，运放仍保持线性。
βAVw0为反馈系统的3dB带宽，若定义反馈系统的响应时间常数
如果认为输出电压和最终值之间的误差小于2%，则认为输出稳定，那么建立时间最小 为4个响应时间常数。 在设计时，可以通过对系统响应速度的要求，获得对所需要设计的运放单位增益带宽 的要求
T定义为环路增 益
增益误差是实际闭环增益与理想值偏差的百分数
例：图中的电路被设计成额定增益为10，即1+R1/R2=10。要 求增益误差为1%，确定开环增益的最小值。
β=1/10 100/Aβ<1% A>1000
带宽
3dB带宽
下式给出了更一般的多极点运算放大器的传递函数。为便于分析，忽 略了零点对运放传递函数的影响，并假设主极点w0远远小于其他极点。