音频放大电路课程设计00.docx

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音频放大电路课程设计00

模拟电子技术

题目名称：

音频放大电路

姓名：

高巍巍

学号：

0401100441

班级：

电气1004

指导老师：

皮小力

音频放大电路的设计及调试

1设计指标要求

1.1、电压放大倍数：

Au=150。

1.2、最大输出电压：

Uo=2.3V。

1.3、频率响应：

30Hz—30kHz

1.4、输入电阻：

ri>15kΩ

1.5、失真度：

γ<10%

1.6、负载电阻：

RL=2kΩ

1.7、电源电压：

EC=12～36V

2.设计目的

2.1．培养大学生的实际动手操作能力

2.2．训练毅力和耐心。

培养独立思考问题的能力。

2.3．较好的把握电路图和实物之间的联系，并且会对造电路图检测错误。

2.4．根据原理图测出静态工作点。

3.设计步骤和方法

3.1、选择电路方案

对讲机放大电路的框图如下图所示，根据设计指标选择多级放大电路，前置级为电压放大，输出级为功率放大，主要对前置级电压放大电路进行设计。

电路方案的确定包括以下几个方面内容：

（1）根据总的电压放大倍数，确定放大电路的级数。

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

（3）根据三种耦合方式的不同特点，选用适当的耦合方式。

3.2、计算元器件参数

3.2.1、确定电源电压

为保证输出电压幅度能达到指标要求，电源电压EC应满足如下要求：

图1电源电压波形

EC>2Vom+VE+VCES

式中：

Vom为最大输出幅度

VE为晶体管发射级电压，一般取VE=1~3V。

VCES为晶体管饱和压降，一般取VCES=1V。

指标要求的最大输出电压Vo=1V，给定电源电压EC=24V，可以满足要求。

3.2.2、确定T2的集电极电阻和静态工作电流

因为这级的输出电压比较大，为使负载得到最大幅度的电压，静态工作点应设在交流负载线的中点。

如图1所示。

由图可知，Q点在交流负载线的中点，因此的T2静态工作点满

足下列条件。

（1-1）

因在晶体管的饱和区和截止区，信号失真很大，为了使电路不产生饱和失真和截止图2静态分析图

失真，VCEQ2应满足：

VCEQ2>Vom+VCES（1-2）

由（1-1）式消去ICQ2并将（1-2）式代入可得：

取VE=2V；VCES=1V

则：

图3静态工作点分图

取R8=6.2k

由（1-1）式消去VCEQ2可得：

3.2.3、确定T2发射级电阻

取R9=0.68k

3.2.4、确定晶体管

选取晶体管时主要依据晶体管的三个极限参数：

BVCEO>晶体管c-e间最大电压VCEmax（管子截止时c-e间电压）

ICM>晶体管工作时的最大电流ICmax（管子饱和时c-e回路电流）

PCM>晶体管工作时的最大功耗PCmax

由图一可知：

IC2最大值为IC2max=2ICQ2

VCE的最大值VCE2max=EC

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：

BVCEO>EC=24VICM>2ICQ2=5.8mAPCM>VCEQ2·ICQ2=43.5mW

选用S9011，其参数为：

BVCEO>30V；ICM>30mA；PCM>400mW；满足要求。

实测β=100。

3.3.5、确定T2的基极电阻

在工作点稳定的电路中，基极电压VB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R6和R7的IR大些，以满足IR>>IB的条件，保证VB不受IB变化的影响。

但是IR并不是越大越好，因为IR大，则R6和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；第二使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VB稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，一般计算时，按下式选取IR的值：

IR=（5~10）IBQ硅管

IR=（10~15）IBQ锗管

在上式中IR的选取原则对硅管和锗管是不同的，这是因为锗管的ICBO随温度变化大，将会影响基极电位的稳定，因此IR取值一般比较大。

对硅管来说ICBO很小，因此IR的值可取得小些。

本电路T2选用的是硅管，故取IR=5IBQ

则：

由图4知：

取：

R7=18kΩ；R8=150kΩ

图4基极电阻R6R7分析图

。

3.2.6、确定T1的静态工作点

因为第一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。

主要应考虑如何减小噪声，因输入级的噪声将随信号一起被逐级放大，对整机的噪声指标影响极大。

晶体管的噪声大小与工作点的选取有很大的关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，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，一般对小信号电路的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取：

ICQ1=0.1~1mA锗管

ICQ1=0.1~2mA硅管

VCEQ=（2~3）V

如果输入信号较大或输出幅度较大时不能用此方法，而应该具体计算。

计算方法与计算第二级的方法相同。

3.2.7、确定T1管的集电极电阻和发射级电阻

由图5知：

取：

VE1=2V；VCEQ1=3V；ICQ1=1mA

则：

取：

R3=20kΩ

图5电阻R3.R4.R5分析图

取：

R4=0.051KΩ；R5=1.8kΩ

3.2.8、选择T1管

选取原则与T2相同：

BVCE0＞Ec=24V；ICM＞2mA；PCM＞1.5mW，根据现有条件选用S9011，实测β1=100。

3.2.9、T1管基极电阻的选取

取：

IR=10IBQ，VE1=2V

由图6知；

取：

R1=220kΩ；R2=27kΩ

图6T1管电阻选取分析图

3.2.10、耦合电容和旁路电容的选取

各级耦合电容及旁路电容应根据放大器的下限频率f1决定。

这些电容的容量越大，则放大器的低频响应越好。

但容量越大电容漏电越大，这将造成电路工作不稳定。

因此要适当的选择电容的容量，以保证收到满意的效果。

在设计时一般按下式计算：

其中：

RS是信号源内阻，ri1是第一级输入电阻。

其中：

r01是第一级输出电阻，ri2是第二级输入电阻。

其中：

ro2是第二级输出电阻。

其中：

Rb=R6//R7//R3

由于这些公式计算繁琐，所以在工程计算中，常凭经验选取：

耦合电容：

2~10μF

发射极旁路电容：

150~200μF

现在用第二种方法确定C1、C2、C3、Ce1和Ce2

取：

C1=C2=C3=10μF

Ce1=Ce2=160μF

电容器的耐压值只要大于可能出现在电容两端的最大电压即可。

3.2.11、反馈网络的计算

根据深反馈的计算方法，由图七知：

∵

图7深反馈网络图

∴Rf=100R4-R4≈7.5kΩ

取：

Rf=7.5kΩ，Cf=10μF

根据上述结果，可得电路图（图8）

图8电路总图

4根据上述情况可得示波图形如下。

图9EWB电路仿真图

利用示波器作出电路的仿真波形图

图10EWB示波器输入输出波形图

图11幅频响应图

幅频特性：

随着频率的增加，赋值也增加。

当频率达到100Hz时，赋值趋于稳定。

相频特性：

随着频率的增加，相位角减小。

当频率达到1000Hz时，角度趋于稳定。

5、设计参数的理论验证

5.1确定静态工作点。

可由直流通路图得

图12

图13

5.2计算输入电阻，输出电阻及电压放大倍数。

由小信号模型图可知。

T1管

图14

T2管

图15

而原始数据；Av=150误差=150-144=6

误差在范围内:

5.3、整理数据得

（1）确定静态工作点

IB1=0.01mA　IC1=1mAVCE1=2.15VIB2=0.029mAIC2=2.9mAVCE2=4.05V

（2）计算输入电阻、输出电阻及电压放大倍数

ri1=6Kro1=20K　Av1=-22.7

ri2=1.034K　ro2=6.2K　Av2=-137

6.对收音机放大电路的调试

1.在电路；连接完成后，把电池安装上，把开关打开，开始没有声音，调节后发现出声。

2.调节频率信号比较强烈后，再调节T3中周信号由小到大，再调节中周（绿）信号由小到大，然后调节中周信号（黑）信号由小到大即可。

3.调节到不同的频率，反复操作2步骤2---3

7收音机安装、调试过程及体会

在此次组装收音机之前，我与同伴认真的学习课程材料，基本上了解了收音机的安装过程。

在正式开始组装时，我们基本上没用遇到太大的问题。

另外，在老师的耐心指导下，我们更是得心应手，不管是挑选材料、焊接、还是在外部结构的安装上。

我们都能很快的完成了任务。

通过此次试验，我学会了很多，掌握了如何焊接，更重要的是学会了如何与同学配合，共同完成任务。

我希望今后这样的机会在多些，

同时，也非常感谢老师的细心指导。

8.收音机元器件对照表

表1