图4.1 脉宽调制模块仿真电路图
7、低通滤波模块仿真结果如下图图4.2所示。
图4.2 低通滤波模块仿真电路图
4.3 结果分析
1.从上述测试数据可以看到，功放效率和最大不失真效率与理论值还是存在一定的偏差。经过数据分析，我认为产生误差主要有以下几个大的方面：由4个电感产生的直流电阻引起的低通滤波模块的损耗；功放电路存在一定的静态损耗，其中包括音频前置放大电路、输出驱动电路、PWM调制器；功放输出电路的损耗对效率和最大不失真输出功率也均会产生误差。另外，H桥的互补激励脉冲达不到理论上的同步，便会产生功率损耗。
2.功率测量值存在较明显的误差，这里除了1:1变换电路引起的误差外，A/D转换器也会带来一定的误差。尽管在理论上设计的电路精度已经很高很精确，但是每一个操作流程和设计都会带来误差，而且不可避免，只能努力使其降低对实
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验结果分析的影响。此外，测量仪器本身也会带来一定的误差。
3.从表2中得到的测量数据可得在3dB通频带为300~3400Hz的前提下，Pmax
最小取值也为0.64W，即640mW，满足设计条件：最大不失真输出功率大于100mW。
4.从测试结果4可以看到满足设计条件：输入阻抗大于10kΩ，电压放大倍数1∽20连续可调(0∽22)。
5.从表3中得到的测量数据可看出虽然在P0等于100mW时效率仅为59%，但是当P0大于100mW时效率大于60%。满足设计条件：在最大不失真输出功率大于100mW时测量的功率放大器效率大于60% 。
6.从测试结果4可以看到满足设计条件：在输入端对地交流短路时测量的前提下，低频噪声电压(20kHz以下)小于10mV，并且电压放大倍数为10。
4.4 改进措施
总结以上仿真和测试中出现的不足与缺陷，并结合到实际中可能出现的问题，在后续的设计和完善中，我们可以从以下几个方面对设计加以改进：
1、设法减小电路中功率的损耗，其中又包括动态损耗和静态损耗。具体到每个模块实际的改动，可以减小运放和比较器的静态功耗、进一步减小低通滤波器模块里电感的直流电阻、选用导通电阻更小的VMOSFET管等等。
2、数字电路和模拟电路完全分开，且分别供电，并在各部分加上隔离环，以减小相互的影响。
3、充分考虑各器件的匹配性，尤其是模拟电路中器件的分布。 4、电阻、电容上少走线或不走线，以减少电流信号的干扰。
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第五章 电路调试
整个音频功放设计在通过仿真与测量后，接下来就需要进行电路调试。只有通过了正确的系统调试才能让各模块电路稳定正常工作。在本次设计中我所用到的具体的调试方法主要有：通电检查、测试与调整、不通电检查、整机联调。下面对其做具体介绍。
5.1 不通电检查
电路连线完成后，首先要检查连线是否正确，是否和原理图上的连线完全一样。包括多线、少线、错线的检查。导致这些问题的一般操作是由于在焊接时看错引脚或是在修改时忘了修改先前的线所造成的。这些是在操作过程中很常见的问题，而且在检查错误时又不容易发现，所以在连接线时一定要小心操作，对此，我在插线时是严格按照原理图逐一检查的连线，或者是按照实际的PCB连线版图检查每个元器件的引脚连线是否有误。当然，无论按照什么规则检查错误，都要注意将已经检查的线路标记区分出来。此外，其它的排错操作也要进行，如测量电源端和接地端的电阻阻值，检查接地端与电源电路是否有短接的情况等等。
5.2 通电检查
通电之前再整体检查一下电路有无其它异常情况。如无问题接通电源，通电后仔细观察电路是否有不正常的现象，比如电路内部有无异常声响、电路有无冒烟、芯片或元件有无发烫的情况、是否闻到异味、电源是否短路等等。其中特别要注意的是用手触摸元件或芯片时一定不能接触其引脚及其它导电部位，防止人体的静电对芯片或元件造成损害或对电路产生不良影响，只能触摸元件和芯片的塑胶外壳等其它不导电部分。通电后电路如果出现异常现象应当马上关掉电源，根据不同的现象判断故障出现的位置及原因，待故障排除后即可重新接入通电，以保证电路能正常工作。
5.3 测试与调整
测试阶段是在整个电路组装完成后对其电路参数以及工作状态进行测量。调整阶段就是指在测试的基础上对电路参数进行合理修正，以保证电路正常工作且误差在可控范围内。
本次设计在电路组装阶段我采用的是一边安装一边调试的方法，也就是把整个电路分模块进行安装调试。其中又包括静态调试和动态调试两个方案。
1. 静态调试 静态调试是指在没有外界信号输入的前提下测试电路中各
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个点的电位情况。比如以前学习模电时测量电路中的静态工作点时就用到了这个方法。把测出的数据与原设计值对比，如果超出了设计允许范围，则要分析其出现的原因并进行电路修改。
2. 动态调试 动态调试的原理是利用电路上级的输出信号作为下级的输入信号。主要包括信号的幅值、相位的关系、波形的形状、放大倍数、频率及输出的动态范围等等。虽然模拟电路的原理分析比较复杂抽象，但是只要器件选择合适，直流的工作状态正常，逻辑关系就不会有太大的问题。数字电路的调试相对模拟电路来说，由于集成度比较高所以调试的工作量一般不太大，主要来讲只有两个方面，即测试电平转换的效率以及测试电路的工作速度，需要注意的是在测试电平转换效率的时候要取有效电平进行测量和计算[6]。
5.4 整机联调
在将各个分立模块调试完成后，需要将个模块的电路连接起来，观察整体电路的动态现象，并将各个相关的测量仪器设备接入电路中相应的位置，将其测量结果一一与设计指标比较，找出其问题，做进一步修改与完善，直到完全符合设计要求为止。注意在调试过程中要以客观数据为依据，不能单凭感觉和印象作为调试结果。
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