电子课程设计.docx

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电子课程设计

新疆大学

课程设计报告

所属院系：

电气工程学院

专业：

自动化

课程名称：

电子技术基础

设计题目：

低频功率放大电路的设计

班级：

自动化091h

学生姓名：

廖建建

学生学号：

20092102029

指导老师:

程静、努尔买买提

完成日期：

2011.7.8

课程设计题目：

低频功率放大电路的设计

一.要求完成的内容：

1.熟悉低频功率放大器的基本组成，电路的工作原理，设计并画出系统电路原理图。

2.自行设计一个低频功率放大器，并使其达到各项指定指标。

3.调试整个电路的有关参数，并写出实训报告。

二.主要技术指标

（1）最大不失真输出功率Pom≥5W

（2）负载阻抗（扬声器）RL=4Ω；输入信号Vi<10V

（3）频率响应△f=50HZ—20KHZ；失真度γ≤3%

（4）输入短路时，静出噪声电压VN<15mV

（5）电源电压较大变化时，输出漂移△VO≤100mV

要求：

（1）根据设计要求，确定电路的设计方案，计算并选取电路的元件参数。

（2）分析、测量电路的相关参数，修改、复核，使之满足设计要求。

（3）综合分析计算电路参数，满足设计要求后，认真完成设计报告。

指导教师评语：

评定成绩为：

指导教师签名：

年月日

一、设计方案

低频功率放大电路是一种以输入低频信号，输出较大功率为目的的放大电路。

他一般直接驱动负载，带负载能力强。

从能量控制的观点来看，功率放大电路实质上是能量转换电路。

主要任务是使负载得到不失真（或失真较小）的输出功率。

综合以上条件考虑，现在拟定系统方案框图如下：

功率放大

低频输入信号

输出信号

1．根据拟定系统方案框图，现在提出两种方案如下：

（1）方案一：

图1OTL单电源互补对称电路

（2）方案二：

图2OCL双电源互补对称电路

2．两种方案的分析和比较：

第一种方案是采用OTL单电源互补对称电路的低频功率放大器，其利用两个二极管消除了交越失真，使波形接近为正弦波形，利用两个值较大的电容来提高其动态性能，但是其单电源稳定性不好，输出的波很容易失真；第二种方案在第一种方案的基础上进行了改进，采用OCL双电源互补对称电路的低频功率放大器，也用二极管消除了交越失真，其工作的稳定性比第一种方案的好，第二种方案完成的技术指标最完善的同时也是最简单、容易实现的，从选材的经济角度上讲，第一种方案也优于第一种方案。

于是我们选取第二种方案。

二、单元电路的设计

1、乙类双电源互补对称电路的基本单元电路如下：

图3乙类双电源互补对称电路

2、电路中加入的二极管和和三极管型号如下：

二极管

D1

1N5719

Q1

2SC945

三极管

D2

1N5719

Q2

2SA954

二、总体设计和计算

1、此种电路会发生交越失真，所以我们必须在输入端加入两个二极管以消除其交越失真，加入两个二极管以后的电路就能满足正常的低频功率放大了。

加上两个二极管以后的总体电路图如下：

图4双电源互补对称低频功率放大电路

确定电路中的直流工作电压：

一般的直流工作电压取值在12V到18V之间，故在此我们取直流工作电压为18V。

确定电路中的电阻阻值：

根据题目要求，输出功率Pom≥5W，在此我们取PO=7W,而所取三极管的β=10

Po=Io2×RL

故Io=（Po/RL）½=（7/4）½=1.32A

IE=IC=Io=1.32A

IB=IC/β=1.32/10=0.132A

R1=（VCC-2VBE）/IB=（18-2×0.7）/0.132=125Ω

所以我们取R1=R2=100Ω

2、输入输出波形处于不失真状态时的波形如下：

图5不失真状态时的输入输出波波形

3、当R1=R2=100Ω,VCC=18V,VDD=-18V,RL=4Ω时：

（1）功率放大后输出波形处于临界失真状态时的各个参数列出一组数据如下：

输入频率

100Hz

输入电压

10V

输出交流电压Vo

6.369V

输出交流电流Io

1.592A

负载功率Po

10.14W

失真系数

4.614%

其中失真系数直接测出，负载功率Po=Vo×Io计算得出。

（2）功率放大后输出波形处于不失真状态时的各个参数列出两组如下：

输入频率

100Hz

100Hz

100Hz

输入电压

9V

8V

7V

输出交流电压Vo

5.903V

5.13V

4.68V

输出交流电流Io

1.476A

1.328A

1.17A

负载功率Po

8.71W

6.81W

5.48W

失真系数

2.180%

1.919%

1.783%

其中失真系数直接测出，负载功率Po=Vo×Io计算得出。

4、当满足RL=4Ω，输入信号Vi<10V时：

实验结果达到题目要求Pom≥5W和γ≤3%的指标。

故此实验结果符合题目要求。

5、输入短路时，测量静出噪声电压VN

当VCC=18V,VDD=-18V时，测得VN=Vo=9.74mV

图6测量静出噪声电压VN的电路图

上述实验结果满足静出噪声电压VN<15mV的要求，故实验符合指标要求。

6、观测电源电压较大变化时，输出漂移△VO的值

当电源电压为25V时，输出静电压为Vo1=11.779mV

当电源电压为15V时，输出静电压为Vo2=89.298mV

当电源电压经较大变化从25V到15V时，输出漂移△VO为Vo2-Vo1=77.519mV

满足输出漂移△VO≤100mV的指标要求，实验满足要求。

六.各元器件清单

位置编号

名称

型号规格

数量

备注

1

函数信号发生仪

XFG1

1台

25˚C

1

示波器

XSC1

1台

25˚C

1

失真分析仪

XDA1

1台

25˚C

1，2

万用表

XMM1

2台

25˚C

R1,R2

电阻

100Ω

2个

25˚C

R4

电位器

1KΩ

1个

调节输出功率

D1,D2

二极管

1N5719

2个

消除交越失真

Q1

三极管

2SC945

1个

Q2

三极管

2SA954

1个

VCC

VDD

直流稳压源

+16V

2个

提供静态工作电压

二、小结

介绍了一种简单实用、价格低的低频功率放大器的电路设计方法,整套设计只需几十元。

从实验的各项数据分析,本电路具有很好的频率响应特性,从测得的带宽可以看出,该功率放大器可以很好地实现对低频信号的放大作用,能较好地达到实际要求,也符合理论上的要求。

这次课程设计是我对模拟电子技术这门学科有了进一步的认识，将所学的知识应用在具体时间中，而不只是单纯的学习其理论知识，还应该做到理论与实际相结合!

七.参考文献

1.童雅月主编李书旗副主编《电子技术基础实验》（上册）——模拟电子技术及其EDA机械工业出版社2004

2.康华光主编《电子技术基础（模拟部分）》高等教育出版社2009

3.林春方主编《电子线路学习指导与实训》电子工业出版社2003