低频功率放大器设计（快啊）

“OTL功率放大器”设计报告一个电子系统总要带上一定的输出系统，例如使扬声器发出声音等等。为了使负载能正常工作，与负载相连的最后一级放大电路不仅要向负载提供足够的电压，还要向负载提供足够的电流，即提供足够的功率，因此放大电路的最后一级一般称为功率放大器，简称为功放级。在通信系统和各种电子设备中有着广泛的应用。由于我家的收音机的功放部分坏了，我想设计一个功放修好它，看了几本参考书，知道了有关功放方面以下几个知识点：一、我对低频功率放大器的几点认识1、低频功率放大器的几个主要指标要求即：输出功率，效率和非线性失真。[1]输出功率要足够大。功率放大器的基本任务是放大信号功率，所以它是主要的技术指标也就是保证向负载输出足够大的信号功率。为此，要求晶体管必须提供尽可能大的电压和电流，它经常要早接近管子的极限状态下工作。这样设计功率放大器时，首先要根据输出功率的大小，选择合适的晶体管，以保证在大功率输出下管子能正常工作。[2]效率要高。功率放大器实质上是把小输入信号放大成大输出功率信号，这是一个将电源电能转化为信号能量，输送给负载的过程。因此在电路中，存在一个转换效率问题。如果能把电源供给的直流功率较多地变成交流输出功率则电路的效率就高。反之，电路效率就低。[3]非线性失真小。功率放大器的晶体管工作在大信号放大状态，管子输入和输出特性曲线都存在着非线性，不可避免地会产生非线性失真。应当正确选择管子的静态工作点和集电极等效负载电阻（RL’），另外根据输出功率的大小，适当选择激励级的内阻Rs（输出电阻），也可减少非线性失真。 2、功率放大器的种类和特点功率放大器由于三极管工作状态和电路形式不同，可分成不同的种类，按晶体管工作状态可分为：甲类，乙类和甲乙类。所谓甲类是指在整个信号周期内晶体管一直是导通的，它的集电极总有电流流过；乙类是指在信号的半个周期内晶体管导通，另半个周期晶体管截止；而甲乙类是公于甲类和乙类之间，晶体管导通时间大于半个周期，小于一个周期。按电路形式分：有输出变压器耦合功率放大器和（OTL）无输出变压器耦合功率放大器。无输出变压器的乙类推挽功率放大器简称为OTL电路。相当于采用输出变压器的乙类推挽功率放大器而言，OTL电路具有便于集成化，频率性好等优点。二、课题技术指标输出功率Po = 1W负载（喇叭阻抗）RL= 8 欧姆三、设计OTL功率放大器1、OTL功率放大器设计原则1、设计指标的给出：输出功率Po=1W；负载电阻RL =8欧姆2、电路设计图中，是我设计的功放输出级，它由互补对称电路组成，T1是NPN型管，T2是PNP型管，当Vi在正半周时，T2截止，T1导通。T1有放大作用，电流I1流过负载RL。在Vi负半周时，T1截止，T2导通。T2有放大作用，I2流过负载RL。这种电路无论哪个管子工作，都相当一个射级输出器，使输出电流足够大，而且输出电阻很小，负载可以得到很大的有效功率 。这种电路利用两只特性对称的反型管相辅组成，互相补足来完成推挽放大的功能，我们家他为互补对称电路。但是，由于每只管子输出电压Vbe和IC之间都不是理想线性关系，并且都是死区电压VT。为次，在管子的基极和发射级之间，应加有一定的静态偏压VBE，以便克服交越失真。 3、设计步骤 （1）决定电源电压Ec根据输出功率和负载的设计要求，已知Pom=1W ，RL=8欧姆所以 Ec=（8PomRL）1/2=10V（2）选取R16和R17R16和R17是射极电流电阻，主要用来稳定静态工作点，一般取：R16= R17=0.5欧姆。（3）选择大功率管T1和T2 SD05C选取大功率管只要考虑三个参数，即晶体管C-E极间承受的最大反向电压BVCEO，集电极最大电流ICM和集电极最大功耗PCM。（A）当电源电压EC确定之后，T1和T2承受的最大反压：VCEMAX=EC（B）若忽略管压降，每管最大集电极电流为：IC1MAX=（EC/（RL+R16））/2因为T1和T2的射级电阻R16和R17选得过小，符合管稳定性差，过大又会损耗较多的输出功率。一般取： R16=R17=（0.05-0.1）RL（C）单管最大集电极功耗：--

【1】能向负载输出足够大的不失真功率。

由于功率放大器的主要任务是向负载提供不失真的信号功率，因此，功率放大器应有较高的功率增益，即应有较高的输出电压和较大的输出电流。

【2】有尽可能高的能量转化率

功率放大器实质上是一个能量转化器，它将电源供给的直流能量转化成交流信号的能量输送给负载，因此，要求其转换效率高。

【3】尽可能小的非线性失真。

【4】功放管散热性要好。

不过话说1265倍。低频的放大1265倍，不知道做什么用，测心电么？测心电这种电磁环境很复杂的情况不是靠滤波器就能解决问题的。需要采集干扰信号进行叠加这些手段，我就没搞过了。

功放的高音和低音控制电路的作用主要是为了满足听音者自己的听音爱好，通过对声音某部分频率信号进行提升或者衰减，使整个的声场更加符合听音者对听觉的要求。一般音响系统中通常设有低音调节和高音调节两个旋钮，用来对音频信号中的低频成分和高频成分进行提升或衰减。比较高档的音响设备中多采用多频段频率均衡方式，以达到更细致地校正频响的效果。

高低音调节的音调电路，根据其在整机电路中的位置，可分为衰减式、负反馈式以及衰减负反馈混合式音调控制电路三种。这种电路一般使用高音、低音两个调节电位器；但在少数普及型机中，也有用一个电位器兼作高低音音调控制电路的。

图4所示为负反馈式高低音调节的音调控制电路。该电路调试方便、信噪比高，目前大多数的普及型功放都采用这种电路。图中C1、C2的容量大于C3，对于低音信号C1与C2可视为开路，而对于高音信号C3可视为短路。低音调节时，当W1滑臂到左端时，C1被短路，C2对低音信号容抗很大，可视为开路；低音信号经过R1、R3直接送入运放，输入量最大；而低音输出则经过R2、W1、R3负反馈送入运放，负反馈量最小，因而低音提升最大；当W1滑臂到右端时，则刚好与上述情形相反，因而低音衰减最大。不论W1的滑臂怎样滑动，因为C1、C2对高音信号可视为是短路的，所以此时对高音信号无任何影响。高音调节时，当W2滑臂到左端时，因C3对高音信号可视为短路，高音信号经过R4、C3直接送入运放，输入量最大；而高音输出则经过R5、W2、C3负反馈送入运放，负反馈量最小，因而高音提升最大；当W2滑臂到右端时，则刚好相反，因而高音衰减最大。不论W2的滑臂怎样滑动，因为C3对中低音信号可视为是开路的，所以此时对中低音信号无任何影响。普及型功放一般都使用这种音调处理电路。使用时必须注意的是，为避免前级电路对音调调节的影响，接入的前级电路的输出阻抗必需尽可能地小，应与本级电路输入阻抗互相匹配。

图5所示为衰减式高低音调节的音调控制电路。电容C1、C2的容量大于电容C3、C4；对于高音信号C1与C2可视为短路，而对于低音信号则可视为开路；C3与C4对于高音信号可视为短路，而对于中低音信号则可视为开路，具体原理分析读者可自行参考图4的情况分析。

图6所示为衰减负反馈混合式高低音调节的音调控制电路。低音输入衰减网络由R1、R2、W1左臂、C1组成，低音负反馈网络由R6、R3、W1右臂、C2组成；高音输入衰减网络由R1、R4、W2左臂、C3组成，高音负反馈网络由R6、R5、W2右臂、C3组成；C1、C2、C3的作用与图2中的完全一样。电路原理分析读者亦可自行参考图4的情况分析。

目前，许多中高档AV功放电路中都采用了专用音调控制IC，如LM1040 M62411FP、TDA7315、TDA7449等。图7所示的AV功放电路，使用了TDA7449，其内部含有高低音调节电路，它通过I2C总线由单板CPU输入控制数据来调节音调，高、低音调节范围均为±14dB，调节步进台阶为2dB每级；该电路外接元件少，控制简单、精确。

一、题目 音频功率放大器

二、电路特点

本电路由于采用了集成四运算放大器μPC324C和高传真功率集成块TDA2030,使该电路在调试中显得比较简单，不存在令初学者感到头疼的调试问题；与此同时它还具有优良的电气性能:

① 输出功率大:在±16V的电源电压下，该电路能在4Ω负载上输出每路不少于15W的不失真功率，或在8Ω负载上输出每路不少于10W的不失真功率，其相对应的音乐功率分别为30W和20W。

② 失真小：放大器在输出上述功率时，最大非线性失真系数小于1%，而频宽却能达到14kHz以上，音域范围内的频率失真很小，具备高传真重放的基本条件。

③ 噪音低：若把输入端短路，在扬声器1米外基本上听不到噪音，放送高传真节目时有一种宁静、舒适的感觉；另外由于使用性能优异的功率集成块，放大器的开机冲击声也很小。

该电路所采用的高传真功率集成块TDA2030是意大利SGS公司的产品，是目前音质较好的一种集成块,其电气性能稳定、可靠，能适应常时间连续工作，集成块内具有过载保护和热切断保护电路。电气性能参数如下：

电源电压Vcc

±6V～±18V

输出峰值电流

3.5A

功率带宽（-3dB）BW

10Hz～140KHz

静态电流Icco(电源电流)

＜60μA

谐波失真度

＜0.5%

三、电路图（另附）

四、电路原理

该电路是由前置输入级、中间级和输出级三部分组成的。

前置输入级是由集成运放1/4μPC324C组成的源级输出器，它具有输入阻抗较高而输出阻抗较低的特点。

中间级是由集成运放1/4μPC324C以及由R4、R5、R6；C4、C5、C6；Rw2、Rw3、组成的选频网络一起构成的电压并联负反馈式音调控制放大电路。它具有高低音提升或衰减功能。其工作原理如下：输入信号通过C4耦合，分两路输入运放，一路由R4、C4、Rw3输入到5反相端。集成运放B输出端经过R6、C5反馈到反相端，形成电压并联反馈；另一路由Rw2、C6、 R5、输入到反相端。在此电路中，选频网络中电容量较大的C4、C5对高频信号（高音）可看作短路，电容量叫小的C6对低频信号(低音)可看作开路，所有这些电容对中频信号（中音）可认为开路。根据反相比例运算关系可知，当Rw2、Rw3滑臂在中点时，放大倍数为-1。当Rw3滑点在A端，C4被短路，C5、Rw3并联与R6串联后阻抗增加，对低频信号来说负反馈增强，增益下降，其低音衰减过程，当Rw2滑至C处，R5、R6和R3并联后的阻抗减小，对高频信号负反馈削弱，增益提高，对高音起提升作用；在D点，R5、C6与R6并联后的阻抗减小，并联后阻抗减小,对高频信号负反馈增强，对高音起衰减作用。

输出级是功率放大器，它由集成运放TDA2030和桥式整流电路组成，其中组件C8、R9为电源退耦电路。

由于该电路为双声道功率放大器，所以下部分电路与上部分电路完全对称，故电路原理同上。

五、印刷电路板设计图（另附）

六、元器件清单及使用仪表工具

电阻：

R1

1K

R2

1K

R3

10

R4

100K

R5

100K

R6

3.3K

R7

100K

R8

3.3K

R9

10

R10

100K

R11

100K

R12

100K

R13

10K

R14

10K

R15

10K

R16

10K

R17

1K

R18

1K

R19

1.5K

R20

1.5K

R21

10K

R22

10K

R23

20K

R24

20K

R25

100K

R26

10K

R27

100K

R28

10K

电容：

C1

2200μ/16V

C2

2200μ/16V

C3

33μ/16V

C4

33μ/16V

C6

0.1

C7

220μ/16V

C8

220μ/16V

C9

10μ/16V

C11

10μ/16V

C12

10μ/16V

C13

33μ/16V

C14

33μ/16V

C16

10μ/16V

C17

0.033

C18

0.033

C19

3300

C21

10μ/6V

C22

10μ/16V

C23

0.047

C23

0.047

C25

300

C26

300

C20

3300

C15

10μ/16V

C5

0.1

C10

10μ/16V

其它组件：

TDA2030（两块）、QSZ2A50V、μPC324C（四块）、滑动变阻器Rw1、Rw2、Rw3、Rw4，散热片。

仪表工具：万用表。

七、电路制作及调试过程

首先在拿到电路图纸后,看清、弄懂逻辑电路图和印刷电路图。在熟知电路的原理和特性后，将印有印刷电路图的贴纸贴在所分发的金属板上，接着用小刀对其进行雕刻，将多余的贴纸刮去，并用盐酸和双氧水比例为1：3的溶液进行腐蚀。然后用清水把腐蚀后的电路板洗净，并在其上对照印刷电路板进行描点、打点，过后用砂纸将其打磨光滑，再用松香水均匀地涂抹在电路板上。收集齐所需的元件，并对元器件的质量进行判定。（注意：预留的集成块管脚的空间要准确，不能有太大的误差；同时二极管、电解电容的极性一定不能接反。）最后进行元器件的焊接，必须在集成块焊好的情况下才能接着对二极管、RC元件及导线等进行焊接。（因为集成块不能受热，所以动作一定要干净利落。）

在确认电路焊接无误后，开始进行电路的调试。先把电源接在③、④线上，⑥、①线接地，②、⑤线接入扬声器，用万用表对集成运放TDA2030和μPC324C的各引出管脚测出它们之间的电压与电流，并与其典型值进行对比，看看是否有明显的差距，判断集成电路工作是否正常。

液压伺服系统设计

在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下：

1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。

2）拟定控制方案，画出系统原理图。

3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。

4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。

5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。

6）选择液压能源及相应的附属元件。

7）完成执行元件及液压能源施工设计。

本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。

4.1 全面理解设计要求

4.1.1 全面了解被控对象

液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。

4.1.2 明角设计系统的性能要求

1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。

2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。

3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。

4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定；

5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求；

6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。

4.1.3 负载特性分析

正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。

4.2 拟定控制方案、绘制系统原理图

在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。

图36 阀控液压缸位置控制系统方块图

表6 液压伺服系统控制方式的基本类型

伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成

机液

电液

气液

电气液 模拟量

数字量

位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动

摆动运动

旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达

2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达

3.其它：步近式力矩马达

4.3 动力元件参数选择

动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。

动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。

4.3.1 供油压力的选择

选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。

常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。

4.3.2 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定

如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。

（1）动力元件的输出特性

将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换

绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。

图37 参数变化对动力机构输出特性的影响

a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化

图中 FL——负载力，FL=pLA；

pL——伺服阀工作压力；

A——液压缸有效面积；

υ——液压缸活塞速度，

；

qL——伺服阀的流量；

q0——伺服阀的空载流量；

ps——供油压力。

由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。

当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。

当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。

（2）负载最佳匹配图解法

在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。

（3）负载最佳匹配的解析法

参见液压动力元件的负载匹配。

（4）近似计算法

在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定

FLmax≤pLA=

，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算：

（37）

图38 动力元件与负载匹配图形

按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。

（5）按液压固有频率选择动力元件

对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。

四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为

（38）

二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为

（39）

液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。

计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。

4.3.3 伺服阀的选择

根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。

除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素：

1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。

2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。

3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。

4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。

4.3.4 执行元件的选择

液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。

4.4 反馈传感器的选择

根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。

传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。

4.5 确定系统方块图

根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。

4.6 绘制系统开环波德图并确定开环增益

系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。

改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。

4.6.1 由系统的稳态精度要求确定K

由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。

4.6.2由系统的频宽要求确定K

分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。

图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性

a）0型系统；b）I型系统

4.6.3 由系统相对稳定性确定K

系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。

实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。

4.7 系统静动态品质分析及确定校正特性

在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。

4.8 仿真分析

在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。