功率放大电路仿真（同相比例放大电路仿真）

立题简介：

内容：对同相比例放大电路进行仿真；

来源：仿真得出；

作用：对同相比例放大电路进行仿真；

仿真环境：Multisim 14.0；

日期：2019-03-27；

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立题详解：

本次对同相比例放大电路进行仿真，电路图如下所示：

如上图所示，“运放电路”中，“输入信号”送至“运放 极”，“运放-极”通过R1和R2构成“深度负反馈电路”；其中，“放大倍数”受R1与R2控制，公式为：“uo=A*ui”，其中A=1 R2/R1；

PS：图中所示，“放大倍数A=1 1k/1k=2”，则“uo=2*ui”；

1、仿真结果

对仿真结果而言，其结果如下所示：

波形图如下：

此时，“输入信号”与“输出信号”“同频同相”，两者对应的比例关系，即“放大倍数”为“A'=3.605/1.802=2”，与“电路设计值A=2”一致；

此时注意2点：

i）、采用“双电源供电”：即有“ 12V”和“-12V”供电，因为“输入信号”会出现“负半周期信号”；

ii）、“输入信号幅值”：即“输入信号V1”的“有效值Vrms=1V”，其最大/最小幅值为Vrms的sqrt（2）倍，即“根号2倍”，此处为“[-sqrt(2), sqrt(2)]”；

2、优化设计

对设计结果而言，可尽量避免“使用负电压”，可通过对“输入信号”添加“偏置电压”实现“不使用负电压”的目的；

核心要点为以下2点：

i）、“单电源供电”：对“输入信号”，其有“负半周期信号”，因此在“单电源供电”时，会对“负半周期信号”造成“削底效应”；

ii）、“提供直流偏置”：对“输入信号”提供“直流偏置”，使其“有效信号范围”均处于“正信号放大范围”；但此时需注意一点，由于“运放自身特性”，其在“单电源供电”时，对“基准点附近的信号”会产生“零点失真”，因此“偏置电压Voffset”必须满足条件为：“|Voffset-Vin_max|>Vref”，此处Vref可取“0.3V~0.7V”，具体视实际情况而定；

仿真结果论述为：

首先，“直接去除负电压”并“不添加偏置电压”，结果如下图所示：

波形图如下所示：

此时，“输入信号”存在“负信号周期”，且由于“运放问题”，导致“正信号周期小部分”也失真，即出现类似“底部失真”的效果，造成“信号失真”；

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然后，“直接去除负电压”并“添加小电压偏置”，结果如下图所示：

波形图如下所示：

此时，“输入信号”仍存在“负信号周期”，同时由于“运放问题”，导致“正信号周期小部分”也失真，即出现类似“底部失真”的效果，造成“信号失真”；

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然后，“直接去除负电压”并“添加合适电压偏置”，结果如下图所示：

波形图如下所示：

此时，“输入信号”不存在“负信号周期”且“最小值”略高于“GND”，此时信号实现了“无失真放大”的传输效果；