模拟电子技术课程设计报告Word格式.docx

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10％；

6负载电阻：

RL=2KΩ；

7电源电压：

VCC=12V；

2.功率放大器（输出级）技术指标

1最大输出功率：

Pom≥0.25W；

2负载电阻：

RL=8Ω；

3失真度：

γ≤5％；

4效率：

η≥50％；

5输入阻抗：

Ri≥100KΩ；

三、对讲机放大电路设计原理分析

简易对讲机工作原理如下图所示，放大器是核心部分，它的作用是把话筒送来的微弱信号放大到足以使扬声器发出声音。

Y1、Y2为扬声器，K为双刀双掷开关，利用开关K的切换作用，可以改变Y1、Y2与放大电路连接的位置，使Y1、Y2交替作为话筒和扬声器使用。

图中，K处在图中所示位置，Y2通过K接到放大器的输入端成为话筒，Y1则接到输入端为扬声器，此时有人对着Y2讲话时，Y2把声音信号转换成电信号加到放大电路的输入端，经放大器放大后可带动扬声器Y1发出声音，从而可在Y1处听到Y2的讲话，当K拨到另一位置时，则可以在Y1处讲话，Y2处收听。

通过K的开关控制，能够实现双向有线通话，称为对讲机。

前置级

图1-2放大器方框图

对讲机放大器的电路组成方框图如上图所示，电路由输入级、中间级、输出级构成。

前置级由两级放大器组成，放大器第一级输入端与传感器相连（作为话筒时的Y1和Y2），故也称为输入级，放大器的第二级把输入级的输出的电压信号进行放大再传给输出级，这一级也称作中间级。

输入级由OTL功率放大器组成，把前置级的电压信号进行功率放大，带动扬声器。

四、对讲机放大电路的设计步骤及方法

基本设计方案:

1.确定前置放大级电路方案的几个方面：

1）.确定放大电路的级数

根据总电压放大倍数，确定放大电路的级数，为使放大电路的性能稳定，引入一定深度的负反馈，所以，放大倍数应留有一定余量。

2）.确定晶体管的组态

根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定晶体管的组态（共射、共基、共集）及静态偏置电路。

本电路电压增益为100倍，考虑到电路的输入电阻不很高（Ri>

15KΩ），输入阻抗也不太低，负载取的电流也不大（RL=2KΩ），因此前置级电路采用共射级电路。

由于单级放大电路的电压增益为35db左右，两级放大电路的增益为65db左右，考虑到要引入一定深度的负反馈（一般为1+AF=10左右），而电路的增益要求为100倍，所以前置级用两级共射级电路组成，静态偏置采用典型的工作点稳定电路。

3）.选用适当的耦合方式

根据三种耦合方式（阻容耦合、变压器耦合、直接耦合）的不同特点，选用适当的耦合方式。

本电路级间耦合采用阻容耦合方式。

图1-3前置放大级原理图

3.确定功率放大器的电路方案：

功率放大器的电路方式很多，有双电源的OCL互补对称功放

电路、单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推免功放电路和变压器耦合功放电路等。

这些电路各有特点，可根据要求和具备的实验条件综合考虑，作出选择。

本方案的输出功率较小，可采用单电源供电的OTL功放电路，

OTL功率放大器由推动级，输出级组成。

推动级采用普通的共射级放大电路，输出级由互补推动输出，工作在甲乙类状态下，得到较大的输出功率。

图1-4是一个OTL功放电路，T4是前置放大级，只要适当调节

Rp，就可以使IR11、UB5和UB6达到所需数值，给T5、T6提供一个合适的偏置，从而使A点电位UA=UC6=VCC/2。

当Ui=Uimsinωt时，在信号的负半周，经T4放大反相后加

到T5、T6基极，使T6截止、T5导通，这时有电流通过RL，同时电容C5被充电，形成输出电压Uo的正半周波形，在信号的正半周，经T4的放大反相后加到T5、T6基极，使T5导通、T6截止，则已充电的电容C5起着电源的作用，并通过RL，和T5放电，形成输出电压Uo的负半周波形。

当Ui周而复始变化时，T5、T6交替工作，负载RL上就可以得到完整的正弦波。

为使输出电压达到最大峰值Ucc/2,采用自举电路的OTL功放

电路。

当Ui=0时，UA=VCC/2，UB=VCC-iR11R2，电容C3两端电压

UC3=UB-UA=VCC/2-iR11R2。

当R11C4乘积足够大时，则可认为UC4基本为常数，不随Ui而变化。

这样，当Ui为负半周时，T5导通，UA向VCC/2更正的方向变化。

由于B点电位UB=UC4+UA，B点电位也将自动随着A点电位升高。

因而，即使输出电压Uo幅度升高也有足够的电流流过T5的基极，使T5充分导电。

这种工作方式称为“自举”，意思是电路本身把UB提高了。

计算元件参数:

电路方案确定以后，要根据给定的技术要求进行元件参数的选择。

在确定元件参数时，可以先从后级开始，根据负载条件确定后级的偏置电路，然后再计算前级的偏置电路，进一步有放大电路的频率特性确定耦合电容和旁路电容的电量，最后由电压放大倍数确定负反

馈网络的参数。

1.确定电源电压

为保证输出电压幅度达到指标要求，电源电压Vcc应满足如下要求：

Vcc>

2Vom+VE+VCES

Vom为最大输出幅度，Vom=

Vo=1.4V，VE为三极管发射极电压，一般取1-3V，VCES为晶体管饱和压降，一般取1V。

2.前置放大级参数确定

⑴确定T2级的参数

a．确定T2级发射极、集电极电阻参数及静态工作点：

因为T2级是放大电路的输出级，输出电压比较大，为使负载

得到最大的输出幅度，静态工作点应设在负载线的中点，如图所示，满足条件：

图1-5交直流负载线

b.晶体管的选取主要依据晶体管的三个极限参数:

BVCEO>

三极管c-e间最大电压VCEmax,ICmax>

三极管工作时的最大电流ICmax;

PCM>

三极管工作时的最大功耗PCmax。

由图1-5可知，IC2的最大值为IC2max为IC2max=2ICQ2

VCE最大值为VCEmax=Vcc

根据甲类电路的特点，T2的最大功耗为：

：

PCmax=VCEQ2-ICQ2

因此T2的参数应满足：

12V，ICM>

2ICQ2=4mA，PCM>

VCEQ2，ICQ2=4.8mW

选用3DG系列小功率三极管可以满足要求，β2=80

c．确定T2级基极电阻参数：

在工作点稳定的电路中，基极电压VB2越稳定，则电路的稳定性越好，因此，在设计电路时应尽量使流过基极电阻的电流大些，以满足IR》IB的条件，保证VB2不受IB变化的影响。

但是IR并不是越大越好，因为IR大，则R6、R7的值必然要小，这时将产生两个问题：

第一增加电源的消耗；

第二是第二级的输入电阻降低，而第二级的输入电阻是第一级的负载。

所以IR太大时，将使第一级的放大倍数降低。

为了使VB2稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，一半计算时，按下式选取IR的值：

IR=（5-10）IBQ硅管

IR=（10-15）IBQ锗管

本电路选用硅管，取IR=5IBQ

R7=VBQ2/IR=VE2+VBE2/IR=3+0.6/5IBQ2=28.8KΩ

IBQ2=ICQ2/β2=2mA/80=0.025mA

R6=Vcc/IR−R7=67.8KΩ

取标称值，R7=30KΩ，R9=68KΩ。

a）确定T1级的参数

T1级发射极、集电极电阻及静态工作点：

因为T1级是放大器的输入级，其输入信号比较小，放大后的输出电压也不大，所以对于第一级失真度和输出幅度的要求比较容易实现，主要考虑如何减小噪声，三极管的噪声大小与工作点的选取有很大关系，减小静态电流对降低噪大关系声是有利的，但对提高放大倍数不利，所以静态电流不能太小。

在工程计算中，一般对小信号的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取：

ICQ1=0.1~1mA硅管

ICQ1=0.1~2mA锗管

VE1=3V,VCEQ1=3V，ICQ1=0.5mA

R3=Vcc−（VE1+VCEQ1）/ICQ1=12−6/0.5mA=12KΩ

R4+R5=VE1/ICQ1=3/0.5Ma=6KΩ

取标称值：

R3=12KΩ，R4=56Ω，R5=5.6KΩ

b）确定T1级三极管参数：

T2的参数应满足：

BVCEO>

12V，ICM>

0.5mA，PCM>

1.5mW:

选用3DG—，三极管可以满足要求。

确定T1级基极电阻参数：

取IR=10IBQ1，VE1=3V

R2=VBQ1/IR=VE1+VBE1/IR=3+0.6/10IBQ1=56.7KΩ.

IR=IBQ1=ICQ1/β2=0.5mA/80=0.00625mA

R1=VCC/IR−R2=134.4KΩ

取R1=130KΩ，R2=56KΩ。

c）耦合电容和旁路电容的选取

下限频率fL决定耦合电容及旁路电容，电容的容量越大则放大器的低频响应越好。

工程计算中，常凭经验选取。

耦合电容：

2～10μF

发射极旁路电容：

150～200μF

d）反馈网络的计算

Rf=100R4-R4=5.5K

取Rf=5.6K，Cf=10μF，

根据上述计算结果,得到电路图1-6,可将电路仿真,如不能达到设计要求,修改电路使其达到设计要求。

然后将仿真后的电路时间装调试。

图1-6前置放大级电路图

3.功放级参数确定

1）确定电源电压：

为了保证电路安全可靠的的工作，通常使电路的最大输出功率pom比额定输出功率po要大些，一般取：

Pom=（1.5～2）po

所以最大输出电压应根据pom来计算，为：

电源电压必须大于vom，因为输出电压为最大值时，输出管已经接近饱和，考虑到管子的饱和压降，以及发射极电阻的压降作用，我们用下式表示电源电压和输出电压的最大值的关系：

其中η称为电源利用效率，一般取：

η=o.6～0.8

要根据管子的材料、发射极电阻值和扬声器阻抗来选定η值。

如果上述因素使输出电压降低很多时，η可选低些；

反之可选高些。

此设计中Pom=0.25w,RL=8欧，效率η≥50%，

所以，

由此可以确定12∨的电源可满足放大电路和OTL功率放大电路的要求。

2）确定输出级功放管参数：

选择合适的功率管，并使两管β5=β6，参数尽量对称，大功率管还应考虑其工作环境的温度以及散热片的问题，为了满足电路性能要求，并便于设计计算，本课题功率管选择硅管，其极限参数应满足：

PCmax=0.2Pom=0.2*0.25w=50mw。

因此可选用一般大功率三极管可以满足要求。

3）计算推动级电路：

确定T4的工作电流，为保证信号不失真，T4工作在甲类放大状态，静态工作点应设在负载线的中点要求：

确定R15=250欧。

β4取80，选取电阻标称值R15为270欧，R14为5.1千欧，Rp为10K电位器。

4）确定输出级静态工作点及电阻参数：

静态时，OTL电路的A点电位，VA=1/2VCC=6V，VBQ5=6.5V,VBQ6=5.5V。

则：

确定电阻为标称值R11为120欧，R12为430欧。

根据上述计算结果，可以得到功放输出级电路图1-7.

图1-7功放输出级电路图

五、对讲机的安装和调试

1.仿真调试步骤：

通过仿真测试，如不能达到设计要求，则应修改电路。

使其满足要求。

1）使用仿真软件画出电路原理图，标出节点。

2）对电路进行直流分析，判断放大电路及功放级的电路状态。

3）对电路进行交流分析，通过对不同节点的分析观察期幅频特性和相频特性是否满足设计要求。

4）对电路进行瞬态分析（示波器），观察放大及输出的波形，波形不失真，输出电压、失真度、带宽等指标达到要求。

2.实际电路调试

在仿真的基础上，焊好电路并检查无误后，即可进行调试。

如果设计正确，前置放大级一般不必调整就可以正常工作。

3.OTL输出及的简单调试方法：

1）调节RP是A点电位为Vcc/2.

2）调节R13是Icq4.5=（5-10）mA

其中1、2两步要反复调试，直到达到要求为止。

经上述调试后，放大器就能正常工作。

按图1-1接好线路，k波在图中位置，对着Y2讲话时，Y1处应该能听到Y1放出的清晰、洪亮的声音。

当k拨到另一位置时，对着Y1讲话时，Y2处应能听到Y1处的清晰、洪亮的声音。

最后需要说明的是，如按图1-1接好线路后，扬声器中有广播电台的声音，则应放在放大器的输入端与地之间接一电容，其容量为0.01uf，也可由实试验确定。

实验过程:

1.按照试验指导书所示电路原理图在电路板上正确焊接电路。

2.电路正确焊接无误后，仔细检查个个元器件是否连接有虚短的情况。

3.检查无误后在功放级两端加六伏电压，调节Rp使A电电位为3V。

4.之后断开前置放大级与功放级的连接调节、测试放大级的静态工作点、输入电阻、电压增益、频带宽度。

5.静态工作点调试测量无误后，连接放大级与功放级。

加12伏电压，测输出功率。

6.整理实验数据，等待检查。

六、实验所得数据

静态工作点测量：

T1：

VCE=2.9V，VC=6.1V，VE=3.1V，VB=3.5V

T2：

VCE=2.6V，VC=5.6V，VE=2.9V，VB=3.5V

T3：

VCE=6V，VC=12V，VE=5.3V，VB=5.2V

T4：

VCE=2.8V，VC=5.2V，VE=2.4V

T5：

VCE=6.4V，VC=12V，VE=6.4V

T6：

VCE=6.4V，VC=6.4V，VE=0V

电压增益：

AV=（2.69V/27mV）*1000=99.6

上限频率：

fH=2MHZ

下限频率：

fL=26HZ

输入电阻：

Ri=10/（10.2-10）=50K

最大不失真电压：

2.463V

七、课程设计的仿真

利用EWB软件制作的本次课程设计的电路图如下:

上述图中，各元器件参数如下：

C1：

33ufR1：

130KR2:

56K

R3:

12KR4:

56ΩR5:

5.6K

R6:

68KR7:

30KR8:

3.3K

R9:

1.5KR10:

3KC2:

10μF

Cf:

10ufCe1:

100ufCe2:

100uf

T1:

2N222T2:

2N222T3:

2N222

Rf:

5.6K

T3设计输出器中，电容为10uf，滑动变阻器为15kΩ。

八、对讲机放大电路的心得体会

经过本次课程设计，我对模拟电子技术有了新的认识，看着自己动手制作的完成的电路板在示波器的检测下能顺利通过，十分有成就感。

课程设计安排在快要期末考试的时间对我们是一种考验，但是大家还是认真对待了本次课程设计，都能有机会和信心完成自己的作品，体现了工科生应有的沉稳和理智。

在焊接过程中，走了一些弯路，如果再给我一次焊接的机会，我会用更少的时间完成。

我和同组的同学和红磊在周二的下午，从14:

00一直焊到19:

30，总算是焊接完成，比起其他同学也不算慢，而且效果也不错，基本没有什么错误，对于后来的调试工作也做了好的铺垫，焊接点没有出现虚焊漏焊的情况，这是一个好的开局。

通过本次课程设计，我亲身实践了有关模拟电子技术的电路焊接、调试，对有关知识理解更加深刻，提高了动手能力以及与同学的合作精神，将所学知识运用到实践中是一种乐趣，很荣幸自己做的板子能够达到老师要求的标准。

在课程设计中，难免有些疑惑的问题，我们班的同学互相帮助，解答疑问，形成了良好学习氛围，勇于挑战困难解决困难，更加促进了同学间的关系融洽为以后进入大三更多有作用，有意义的实践活动提前做好准备，而不是把实践活动当作走过场，那就彻底违背了实践活动的初衷。

所以我坚信这次课程设计我学到了东西，并且受益匪浅，以认真的态度，合格的成品经过调试，顺利通过了检验。

所用仪器设备

1.计算机及电路仿真软件。

2.信号发生器。

3.示波器。

4.稳压电源。

5.晶体管毫伏表。

6.万用表

参考文献：

⒈华中科技大学华中工学院电子学教研室编，康华光主编.电子技术基础.修订5版.北京：

高等教育出版社，2005

⒉《实用电子电路手册（模拟电路分册）》编写组编.实用电子电路手册（模拟电路分册）.北京：

高等教育出版社，2001

⒊彭介华编.电子技术课程设计指导.北京：

高等教育出版社，2007

⒋清华大学电子学教研组编.童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础.第3版.北京：