模电实验文档讲解Word文档格式.docx
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系统原理方框图如图1所示。
图1系统方框图
1.2各模块方案的确定
1.2.1前端放大模块
此模块使用了一个ne5532中的两个运放，第一级放大10倍，第二级放大倍数可调，采用了一个定值电阻10k与一个10k的电位器，总放大倍数在10到500可调。
第一级输入信号后在运放前采用一个大电容10uf与一个小电容1uf并联滤波，以达到带宽Bw>
50~20000Hz的要求。
1.2.2前置放大模块
方案一：
本次试验将使用三个运放达到放大，其中前两个运放以对称结构形成差分输入，第三个运放进行差分放大，并且实现信号的双入单出转换。
运放选取ua741。
ua741有无频率补偿要求、短路保护、失调电压调零、低功耗等优点，适合与本次试验中使用。
方案二：
使用仪表放大器即集成芯片INA118来实现。
INA118它具有精度高、功耗低、共模抑制比高和工作频带宽等优点，适合对各种微小信号进行放大。
INA118独特的电流反馈结构使得它在较高的增益下也能保持很高的频带宽度。
由三个运算放大器组成差分放大结构。
内置输入过压保护，且可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益，应用范围很广。
因此选用INA118来实现放大。
最终决定选取方案一，INA118虽然使用简单，仅仅需要一个电阻以及正负电源及接地既可以达到放大要求。
但是方案一更能锻炼我们的实验能力且在实验过程中巩固模电知识。
1.2.3OCL功率放大电路
复合三极管构成的准互补对称OCL功率放大电路，三极管T1、T3组成的复合管为NPN型，三极管T2、T4组成的复合管为PNP型，而复合管中的T3、T4均为同类型的NPN管，其特性参数容易对称。
当电路输入正弦交流信号时，正半周期间，三极管T1、T3导通；
负半周期间，三极管T2、T4导通，即一对复合管轮流导通工作，共同完成一个周期的信号输出。
采用电位器及二极管组成的电路来确定确定各个三极管的的工作状态。
采用集成功放LM384，其工作可靠、使用方便。
只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。
最终决定采用方案一,方案一因为涉及器件众多可能会出现问题，但是在大致电路图明确情况下问题可一一排除。
且在实验过程中可以对所学知识的另一个升华。
1.2.4自制稳压电源
直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。
整流部分由4个in4007组成，稳压电路由集成稳压器LM7812、LM7912实现正负12V的输出，它们具有输出电压性能稳定、结构简单、外围元件少等特点。
电路中稳压器两端还接由保护二极管，实现短路保护。
二系统的硬件设计
本设计中主要分为前端放大电路、前置放大电路、功率放大电路。
前端放大电路：
将信号放大，并使其通频带在要求范围内。
前置放大电路：
进一步放大信号并且抑制共模信号，放大差模信号。
功率放大电路：
为负载喇叭提供足够大的并且使其工作在要求的范围内。
稳压电源电路：
通过变压器及该电路输出正负12v的电压。
2.2前端放大电路的设计
电路图如图2所示
IN为信号的输入端，OUT为放大信号的输出端，VDD为-12V电源的输入端，VCC为12V电源的输入端
图2前端放大电路
2.2前置放大电路的设计
电路图如图3所示
在U3的调零端接了51KΩ的调零电阻VR2；
理论上采用10k的R4与1k的可调电阻，但是在实际制作板子时，为了方便与精准我们将可调电阻及R4换成了610Ω的固定电阻。
U1和U2两端的电路及电阻的阻值完全一致。
图3前置放大电路
2.3功率放大电路的设计
电路图如图4所示
电阻R1、电位器RW1和电阻R2用于调节电路输出端O点的静态电位。
图4功率放大电路
2.5稳压电源电路的设计
电路图如图5所示
J8的三个端口分别对应变压器上的三个接线口，J1表示接地。
J123、J234分别为+12V和-12V，给其他模块供电。
图5稳压电源电路
实物图如下：
三测试方案与测试结果
3.1前端放大的测试结果
3.1-1输出电压的测量
测试仪器：
示波器，数字发生器
测量方法：
输入40mv最小输出424mv最大输出21.8v
测量结果：
如下图所示
3.1-2通频带的测量为38hz到100khz
测试仪器：
设定输入信号为40mv，频率为1kHz，调节滑动变阻器使其输出电压为10v,然后改变输入信号的频率使其输出电压下降到7.02v左右，记下其频率，由此测出了我们的下限频率为38hz,在测上限频率是当频率为100kHz电压仍是10v当频率高于100kHz时输出波形就失真了，所以我们的上限频率为100kHz。
测量结果：
3.2前置放大的测试结果
电源，万用表
调节滑动变阻器是u1,u2输出的差值改变，测量输出电压
共模电压和差模电压测试
A点电压
Va
B点电压
Vb
共模电压Vc=（Va+Vb）/2
差模电压Vd=Va-Vb
1
98.5
97.0
97,75
0.75
2
89.3
87.9
88.60
0.70
3
89.6
88.1
88.85
直流信号差模输入测试
Vb
差模输入电压Vid=Va-Vb
输出电压Vod
差模增益
AVD=Vod/Vid
96.6
97.1
0.5
165
330
96.3
96.9
0.6
188
314
96.0
210
350
交流信号差模输入测试（Vb接地）
组数
Va（峰峰值）
Vb（峰峰值）
差模输入电压Vid=Va-Vb
输出电压Vod（峰峰值）
40
13.1
328
50
16.6
332
55
18.2
331
3.3功率放大测试结果
数字发生器，示波器，万用表
令输入为0，调节滑动变阻器使输出为0，用万用表测部分器件的电压，输入4v交流电压，用示波器测输出电压3.18v，输入40mv经过前置放大及功率放大输出11.5v。
UD1
UD2
UB1B2
T1-Ube
T2-Ube
T3-Ube
T4-Ube
参考值（V）
0.5-0.6
1.8-2
-0.6
测量值（V）
0.576
0.575
1.82
0.605
0.618
0.452
0.449
数据计算：
输入功率：
=2.68W
输出功率：
=
=2.01W
效率：
100%=76.8%
3.4稳压电源的测试结果
3.4-1测试仪器
变压器，万用表，示波器
3.4-2测试方法
1）硬件调试时，可先检查印制板及焊接的质量是否符合要求，有无虚焊点及线路间有无短路、断路。
然后用万用表检测，检查无误后，可通电检查。
2）用万用表检两个输出端口是否能输出正负12V，并检测纹波电压。
3.4-3测量结果
稳压器的输入电压
稳压器的输出电压
纹波电压
Ui1
Ui2
Uo1
Uo2
290mv
23.8
-23.8
12.1
-12.1
四总结
在本次试验中，通过组员的分工合作，我们了解了音响放大器各个模块的制作过程，以及pcb的制作，其间出现过很多问题，我们都尽量去解决。
但由于有些元器件摆放或布线的不合理，导致测量结果并不太精确，比如纹波电压偏大等。
在以后的学习中，我们将争取做得更好。
【参考文献】
1.模拟电子技术基本教程——华成英主编
2.模拟电路设计——邹学平主编
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