第一篇：模電課程設計

模電課程設計

姓名： 學號： 班級：

模電課程設計

前言

課程設計是理論聯系實際的重要實踐教學環節，是對學生進行的一次綜合性專業設計訓練。學習完了模電，我們要通過不斷的實踐來學習模電的專業知識，應用所學的知識，要通過仿真，來實際的真切的掌握模電這門課程在實際中的意義。本次課程設計主要注重的是電子電路的設計、仿真、調試等綜合于一體的一門課程，意在培養學生正確的設計思想方法以及思路，理論聯系實際的工作作風，嚴肅認真、實事求是的科學態度,培養學生綜合運用所學知識與生產實踐經驗，分析和解決問題的能力。作為一名大學生不僅需要扎實的理論知識，還需要過硬的動手能力，所以認真做好課程設計，對提高我們的動手能力有很大的幫助做到。

一．設計任務和要求

1.設計任務

1.1單管放大電路分析 按圖繪制電路原理圖 1.2帶阻濾波器

（1）設計一個雙T型帶阻濾波器，要求中心頻率fo?870Hz。（2）繪制電路圖，其中運算放大器可以使用μa741。μa741的4管腳接V-=–15V，7管腳接V+ =+15V； 2.設計要求（即需要解決的問題）

2.1單管放大電路分析

（1）利用示波器觀察電路的輸入、輸出波形，讀取波形峰值粗略估算放大倍數，并與（3）中的放大倍數作比較；

（2）靜態工作點分析，求取IBQ，ICQ，UCEQ；說明電阻RB1，RB2，RC的阻值變化以及電容的容值變化對電路的影響（包括對放大倍數、動態輸出范圍、輸出波形等的影響，），試分析其原因；

（3）分析該電路在正弦交流小信號下的對數頻率響應曲線。并分別求出上限截至頻率fH和下限截至頻率fL，以及放大倍數、輸入阻抗和輸出阻抗。頻率變化范圍1Hz~10GHz，增量10Hz。2.2帶阻濾波器

（1）進行交流掃描分析。

（2）分析電阻對中心頻率fo的影響

（3）分析Q值對阻帶寬度的影響

二、問題分析 2.1問題的重要性分析

通過對模電課程的學習，熟悉在放大電路中靜態與動態的工作點，與其放大電路中出現的上下限截止頻率，及其頻帶寬度，與輸出，輸入電路的細致學習。自己設計一個雙T型帶阻濾波器。再通過NI Multisim11的詳細的學習，了解模電的詳細的過程。

2.2問題的思路分析

對于第一題：只需按圖繪制原理圖，并按步驟操作即可；

對于第二題：關鍵是原理圖的設計和參數的設置，完了后按題目要求逐步向下做即可。

三．題目的原理及操作步驟

3.1題目一的操作步驟（1）放置元器件。

（2）找到對應的元件庫，可按要求型號選擇各元器件并放置在圖紙中。選電容器時，注意普通電容與電解電容的區別。此例中需使用電解電容。選接地，要選Ground（絕對地）不能選DGND（數字地）。（3）按照原理圖中元件的位置，將各元器件擺放好。（4）改變參數值使其滿足題目要求，連好線。

（5）利用示波器觀察輸入輸出信號：點擊菜單欄上的“船形開關”或綠色的三角形按鈕，打開電源。

（6）點擊“Reverse”按鈕，可轉換窗口背景色。

（7）共射放大電路的靜態分析：利用“Add”按鈕增加需要分析的電流電壓值；需要經過計算才能得到的值，可用“Add expression”來編寫公式。按下“Simulate”可得分析結果。（8）拖動鼠標觀察輸入輸出波形的峰值，并粗略計算電壓放大倍數。（9）共射放大電路的動態分析：設置橫縱坐標分析計算電壓放大倍數，電壓放大倍數的頻率特性，找出電壓放大倍數，找出上下線截止頻率和頻帶寬，求輸入、輸出電阻。3.2題目二的原理及分析

濾波器是一種只傳輸指定頻段信號，抑制其它頻段信號的電路。濾波器分為無源濾波器與有源濾波器兩種：

如圖1（a）所示，這種電路的性能和帶通濾波器相反，即在規定的頻帶內，信號不能通過（或受到很大衰減或抑制），而在其余頻率范圍，信號則能順利通過。在雙T網絡后加一級同相比例運算電路就構成了基本的二階有源BEF。

(a)電路圖(b)頻率特性

電路性能參數:通帶增益 A0=1+1Rb 中心頻率 f0?

2?RCRa帶阻寬度fBW?fH?fL?f0/Q 品質因數Q?電路的傳輸函數：

2(2?A0)Uo(s)A0[1?(sRC)2]A0(s2??02)A(s)=??Ui(s)1?2(2?A0)RCs?(sRC)2s2??0s??20Q當|A|=0.707A0時，可求得濾波器的上，下限截止頻率：

fH?f0f(1?4Q2?1)fL?0(1?4Q2?1)2Q2Q四．問題的求解

問題一的求解 4.1連接線路圖：

實現電路的靜態與動態電路的分析。如下原理圖

4.2用示波器觀察輸入與輸出信號的波形并估算放大倍數。

A為輸10mv/div則峰值為9.997mv B為輸出則峰值為725.221Mv，則放大倍數為72.543而下面分析計算出的放大倍數為79.0695，估算的稍微小點。且輸入與輸出滿足反向關系。4.3靜態工作點分析結果。

輸出電流IQ（IC）=737.24778uA, IQ（IB）=5.59439uA,I(RC)=737.4671uA, 電壓U(BE)=V1-V2=723.71085mV, U(CE)=V3-V2=6.53151V 二．動態工作分析狀態

1.電壓放大倍數的頻率特性及放大倍數。

動態分析 電壓放大倍數頻率特性 則放大倍數為79.0695倍 2.電路中的上下限截止頻率和頻帶寬

0.707Au?0.707?79.0695?55.902V fH?9.2415MHzfL?38.2280HzfBW?fH?fL?9.24146MHz

UCEQ?UCES),2ICQR?動態輸出范圍Uopp?min?2(C

增大改變旁路CE對下限截止頻率fL影響大，射極容值不夠會使放大倍數Au很小 3.求輸入電阻

輸入電阻 Ri?R1?R24.0911?4.1478?k??4.11945k? 224.輸出電阻的原理圖

5.輸出電阻的分析情況

輸出電阻 R?4.1170k?

o問題二的求解 1.原理圖 RC=12?f0?1.82936 故取R?18.29?C?10uF

2.幅頻及相頻圖

由圖知f0?876.553Hz 與題目要求相差不大，可認為滿足題意 增益為-36.241dB 相位角為141.994Deg.3.利用示波器觀察輸入輸出信號波形并估算其放大倍數

估算其放大倍數As=9.889mV?4.3

2.294mV

4.找出上下線截止頻率和頻帶寬 由圖fH?1.8308kHzfL?423.0848HzfBW?fH?fL?1.4077kHz 5改了雙T的電阻 將電阻R?18.29?改為R?40?幅頻特性如下

中心頻率f0?419.061Hz 增益為-36.241dB 相位角為87.646Deg.由此可見電阻R變大電容C不變，濾波器的中心頻率f0變小。

6.改變了影響Q的電阻值（如下）

A0=1+RbR11?1?2?3 Q??? RaR12(2?A0)2fH?1.9736kHzfL?364.0613HzfBW?fH?fL?1.6095kHz?1.4077kHz

所以Q減小，頻帶寬度變大；Q值越大，通頻帶越窄。五．實驗的誤差分析

5.1雙T電路中的電阻值用了計算出的18.29?而元件庫里沒有該阻值的電阻，應用與他最接近的18.2? 5.2示波器太靈敏，垂直光標不拉到所需參數的精確位置造成誤差。六．實驗心得（總結）

通過對模電的實踐性的學習，讓我們更深刻的掌握了運用NI Multisim11軟件來操作動靜態電路問題，掌握在中頻段電路的工作方式。利用公式法設計有源二階帶阻濾波器。我查了課本和資料找到了解決問題的方法，用了波特圖對帶阻濾波器進行了掃描分析，培養解決問題的能力，積累設計經驗，使我獲得很多，我學到了很多知識，跨越了傳統方式下的教與學的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關的文獻，培養了自學能力和動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。在以往的傳統的學習模式下，我可能會記住很多的書本知識，但是通過課程設計，學會了如何將學到的知識轉化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結合的問題。對所學知識有了更深的認識和體會。

對于出現的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。

在設計電路過程中，理論知識很重要，理論知識決定了設計的方法，設計電路的成敗。所以需要查找很多資料，需要足夠的耐心、細調試的過程中要有平和的心態，遇見問題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，要堅信“凡事都是有辦法解決的”和“問題出現一定有它的原因”，這樣最后一定能調試成功。

第二篇：模電課程設計

門鈴對講系統

課題名稱：門鈴對講設計

姓名： 何偉偉 專業： 電子信息科學與技術 班級： 2008-1 學號： 0801050107

指導教師：王桂海

信息科學與工程學院電子信息系

2010

年

07 月

05 日

門鈴對講系統

摘要：

本課題設計了一個以設計對講電路為核心的樓宇式門鈴對講系統。該門鈴對講系統主要短時間按鍵有效、用戶響鈴設計、電壓放大器設計、無輸出變壓器的功率放大器設計（OCL電路）、雙向對話模塊等組成。采用了LM386集成運放（由于仿真時Multisim軟件無法找到，故用分離元件代替）和OP07集成功放、JK鎖存器、繼電器、電阻、電容元件、直流電源及各種測量仿真器件等，實現了訪客用戶選擇、呼叫、雙向對講功能，同時還添加了按鍵亮燈指示、鍵盤熒光顯示及免打擾功能等，其靜態功耗可達0.5W, 真正實現了超低功耗，使該門鈴對講系統更加人性化和實用化。

與傳統的門鈴對講系統相比，該設計具有保真度高、可靠性高、可擴展性強、易操作性好等特點，可用于普通小區或樓宇使用。

關鍵詞：門鈴

樓宇

雙向對講

門鈴對講系統

前言

如今社會發展迅速，人民生活水平日益提高，早已超越滿足溫飽的需要，現在講究如何更好的生活，我國很大一部人分人居住小區，居民都希望有著良好的環境和安全感，過上更加安逸的生活。社區的發展需有這些基本條件才能吸引購買力，房地產發展商將面臨一些實際問題：對于如何保障社區的安全及在管理上的方便，即能保障發展商的利益又能保障居住社區人員的需求及安全感、歸屬感，這是一個新的課題，讓發展商去面對和解決好。小區門鈴對講系統方案設計，在保障資金投入合理的情況下讓社區形成一個安全、舒適的文明社區。另一方面，最近五年的時間內，隨著中國內地經濟的穩步發展，人民生活水平有了很大程度的提高，大量商品房推向市場。隨著商品房的大量推出，地產商直接的競爭也越來越激烈，要實現商品房的良好銷售業績，推向市場的樓盤開始需要有良好的概念才能在市場競爭中取得成功。于是智能小區的概念幾年前開始導入中國內地并迅速蔓延，以至于出現不是智能小區樓盤很難銷售的情況。

隨著城市的不斷發展，現代生活小區作為一種新穎的居家理念及物業管理模式越來越成為社會的需求及認同。智能樓宇管理和樓宇可視對講系統及產品的生產商應及時跟蹤市場需求，不斷創新，在各方面力求做到最好。智能建筑是未來建筑的發展方向，特別是隨著21世紀的到來，現代高科技和信息技術正在由智能大廈走向智能住宅小區，進而走進家庭。

技術方案比較：

(一)音頻運算放大器的選擇：

門鈴對講系統

方案一OP37為低噪聲高速精密運放，轉換速率很高，帶寬很大，適合做音頻放大，但它的價格高，成本大，故不采用。

方案二：OP07是一種高精度單片運算放大器，具有很低的輸入失調電壓和漂移。OP07的優良特性使它特別適合作前級放大器，放大微弱信號。使用OP07一般不用考慮調零和頻率問題就能滿足要求，價格低廉，故選此方案。

方案三：利用分立元件實現，即可以熟悉Multisim軟件，又可以對課本中有關三極管的知識加以鞏固，故優先選擇；

本課題設計重點、難點：

系統中如何正確分使用立元件完成特定功能關鍵；

分立元件中三極管、電阻、電容是構成所有電路的基礎，故能充分理解它的特性不是易事，這需要很扎實的基本功，否則實驗起來很浪費時間，就像筆者遇到的困難一樣，對于電壓放大倍數、飽和失真、截止失真、動態特性、靜態工作點的選取、互補功率放大器的設計、放大倍數計算、功率計算，由于失調電壓及失調電流的存在，運放輸入為零時輸出往往不為零。對于內部無自動穩零措施的運放需外加調零電路，使之在零輸入時輸出為零。對于單電源功電的運放，常需在輸入端加直流偏置電壓，設置合適的靜態輸出電壓，以便能放大正、負兩個方向的變化信號。電路自激震蕩的消除也是一個涉及的難點。

門鈴對講系統

目錄

第一章 總體設計思路

1.1總體描述與系統框架： 1.2設計框圖;第二章 有關樓宇和用戶的設計

2．1 確保短時間按鍵有效的設計 2．1用戶響鈴設計

第三章 對講電路的設計

3.1 電壓放大器設計 3.2 功率放大器設計

第四章 設計總結

4.1 實驗結論

4．2 參考文獻

4.2 實驗心得

第五章 附錄及說明

門鈴對講系統

第一章 總體設計

1.1總體描述與系統框架：

該門鈴對講系統的設計主要應用模擬電子技術和數字電子技術的知識，旨在實現樓宇門鈴對講功能。功能實現流程如下：

圖1-1 1.2設計框圖：用總實驗圖代替：

門鈴對講系統

第二章 有關樓宇和用戶的設計

2．1確保短時間按鍵有效的設計

課題選用JK鎖存器復位功能由異步JK觸發器的異步復位端控制。異步JK鎖存器的特性如下描述：

J=0,K=0,保持；J=0,K=1,置0；J=1,K=0,置1；J=1,K=1,翻轉；沒有時鐘觸發也是保持；

實驗圖如下：

原理:開關打向上為1，打向下為0，只要是按了（打向上），鎖存器就是所存起來，后來雖為0，但是它一直保持，故Q輸出一直為1，知道后來復位。

2．2 用戶響鈴設計

實驗圖如下：

門鈴對講系統

原理：按鈴前開關A處于斷開狀態，按鈴后開關接通，利用555定時器構成多諧振蕩器，其中利用了電容C3的充放電，電流的方向使得D1、D2輪流導通（二極管的單向導電性），充放電時構成回路的電阻不同其充放電時間也不一，電流大小不同，由喇叭發出聲音不同，有兩種叮、咚聲音，這就是用戶聽到的聲音。

結論：發出了咚聲音。

第三章 對講電路的設計

3.1電壓放大器： 實驗圖如下：

說明：本課題用0.3v電壓代替從話筒傳出的信號大小（經驗值），頻率用一千赫茲，聲音信號含有較多頻率成分，但是本放大器對一切頻率都有相同作用，說明了此放大器的實用性，門鈴對講系統

結論：電壓經放大之達到4.3v（由上圖示波器所示），使得信號傳到用戶時可以直接經功率放大器輸出。

3.2功率放大器：

實驗圖如下：

門鈴對講系統

結論：圖最右邊為Speker,阻值為8歐姆，圖中所示電壓值大小為4.3v，本課題采用互補式功率放大器，能克服交越失真，功率計算為：

p?u22R?4.322?8?1.1156w

由計算可得P=1.1156w,滿足了驅動聽筒的要求，故方案可行。

第四章 設計總結

4.1 實驗結論：

實驗每個部分均較理想，實現了相關功能，詳細請見每部分實驗圖

4．2 參考文獻：

童詩白 華成英 模擬電子技術基礎（第四版）高等教育出版社 1980年 4．3實驗心得

通過做本課題的內容，前前后后花費兩個星期，自知，內容較為簡單，但做起來并非如想象得那樣順利，每一個小小的錯誤（電容、電阻的大小）就會導致沒有結果，什么也沒有，故聯想到，要想學好本門課程知識，得從基礎抓起，先分立，后集成，只有這樣，才能為以后所學課程做好準備，同時，也堅定了自己要好

第五章 附錄及說明

（1）電壓放大器：純屬用三極管、電阻、旁路電容構成。

（2）低功率音頻放大：功率放大電路通常作為多級放大電路的輸出級。要求放大電路有足夠大的輸出功率，驅動揚聲器，使之發聲。

門鈴對講系統

（3）用戶選擇控制：方案可如下：

A/D轉換器、譯碼器、D/A轉換器構成，純屬數字電路課程內容，很容易即可實現，這里就不作為設計的內容，故略。

（4）電磁繼電器：

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。

說明：繼電器在本課題中有用到，但是在軟件中無法找到適合本課題的電磁繼電器，原理很簡單（利用電流磁效應來工作），與模擬電路課程無直接關系，故可略去。

第三篇：模電課程設計

要求: 按照課程設計報告書的格式，要求有原理設計，元件選擇，原理仿真，電路設計，調試及測試，結果分析等。

作品在本學期考試結束后進行課程設計答辯之后交給老師。

模擬電子技術課程設計——小型模擬電子系統設計與制作，參考題目如下：

1．多路輸出直流穩壓電源的設計與制作

要求設計制作一個多路輸出直流穩壓電源，可將220V/50HZ交流電轉換為多路直流穩壓輸出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A，+5V/3A及一組可調正電壓。

2．高保真音頻功率放大器的設計與制作

要求設計制作一個高保真音頻功率放大器，輸出功率10W/8Ω，頻率響應20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。

3．函數發生器的設計與制作

要求設計制作一個方波－三角波－正選波發生器，頻率范圍 10～100 Hz，100 Hz～1 KHz，1KHz～10 KHz；正弦波Upp≈3v，三角波Upp≈5v，方波Upp≈14v，幅度連續可調，線性失真小。

4．水溫控制系統的設計與制作

要求設計制作一個可以測量和控制溫度的溫度控制器，測量和控制溫度范圍：室溫～80 °Ｃ，控制精度 ± 1 °Ｃ，控制通道輸出為雙向晶閘管或繼電器，一組轉換接點為市電220ｖ，10Ａ。

5．雙工對講機的設計與制作

采用集成運放和集成功放及阻容元件等構成對講機電路，實現甲、乙雙方異地有線通話對講；用揚聲器兼作話筒和喇叭，雙向對講，互不影響；電源電壓＋9v，功率≤0.5W，工作可靠，效果良好。

第四篇：模電課程設計

安陽師范學院

綜合設計性實驗報告

課程名稱 模擬電子技術課程設計 實驗名稱 串聯型直流穩壓電源 學生學院 物理與電氣工程學院 專業班級 11級自動化2班 學 號

111102063

學生姓名 劉晨陽

指導教師 馮麗娜

2012 年12 月13日

一、題目名稱：串聯型直流穩壓電源

要求：設計并制作用晶體管和集成運算放大器組成的串聯型直流穩壓電源。指標：

1、輸出電壓6V、9V兩檔，正負極性輸出；

2、輸出電流：額定電流為150mA，最大電流為500mA；

3、紋波電壓峰值▲Vop-p≤5mv；

二、方案設計及電路框圖

1、方案比較

方案一：如圖1，先對輸入電壓進行降壓，然后用單相橋式二極管對其進行整流，整流后利用電容的充放電效應，用電解電容對其進行濾波，將脈動的直流電壓變為更加平滑的直流電壓，穩壓部分的單元電路由穩壓管和三極管組成（如圖2），以穩壓管D1電壓作為三極管Q1的基準電壓，電路引入電壓負反饋，當電網電壓波動引起RL兩端電壓的變化增大（減小）時，晶體管發射極電位將隨著升高（降低），而穩壓管端的電壓基本不變，故基極電位不變，所以由可知將減小（升高）導致基極電流和發射極電流的減小（增大），使得R兩端的電壓降低（升高），從而達到穩壓的效果。負電源部分與正電源相對稱，原理一樣。

圖1 方案一的穩壓部分電路

方案二：經有中間抽頭的變壓器輸出后，整流部分同方案一一樣采用四個二極管組成的單相橋式整流電路，整流后的脈動直流接濾波電路，濾波電路由兩個電容組成，先用一個較大阻值的電解電容對其進行低頻濾波，再用一個較低阻值的陶瓷電容對其進行高頻濾波，從而使得濾波后的電壓更平滑，波動更小。濾波后的電路接接穩壓電路，穩壓部分的電路如圖3所示，方案二的穩壓部分由調整管，比較放大電路，基準電壓電路，采樣電路組成。當采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然后與同相輸入端的電位進行比較放大，運放的輸出電壓，即調整管的基極電位降低（升高）；由于電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩定。

圖2 方案二穩壓部分單元電路

對以上兩個方案進行比較，可以發現第一個方案為線性穩壓電源，具備基本的穩壓效果，但是只是基本的調整管電路，輸出電壓不可調，而且輸出電流不大，而第二個方案使用了運放和調整管作為穩壓電路，輸出電壓可調，功率也較高，可以輸出較大的電流。穩定效果也比第一個方案要好，所以選擇第二個方案作為本次課程設計的方案。

2、電路框圖

整體電路的框架如圖3，先有22V-15V的變壓器對其進行變壓，變壓后再對其進行整流，整流后是高低頻的濾波電路，最后是由采樣電路、比較放大電路和基準電路三個小的單元電路組成的穩壓電路，穩壓后為了進一步得到更加穩定的電壓，在穩壓電路后再對其進行小小的率波，最后得到正負輸出的穩壓電源。

圖3 串聯型直流穩壓電路方框圖

（1）變壓器的設計和選擇

本次課程設計的要求是輸出正負9伏和正負6伏的雙電壓電源，輸出電壓較低，而一般的調整管的飽和管壓降在2-3伏左右，而 12-3=9V為輸出最大電壓，6V 為最小的輸入電壓，以飽和管壓降 為3伏計算，為了使調整管工作在放大區，輸入電壓最小不能小于12V,故可以選擇220V-15V的變壓器

（2）整流電路的設計及整流二極管的選擇

由于輸出電流最大只要求500mA，電流比較低，所以整流電路的設計可以選擇常見的單相橋式整流電路，由4個串并聯的二極管組成，具體電路如圖4所示。

圖4 單相橋式整流電路

二極管的選擇：當忽略二極管的開啟電壓與導通壓降，且當負載為純阻性負載時，我們可以得到二極管的平均電壓為 0.9V 其中15V為變壓器次級交流電壓的有效值。我們可以求得 U0=15×0.9=13.5v。

對于全波整流來說，如果兩個次級線圈輸出電壓有效值為15V，則處于截止狀態的二極管承受的最大反向電壓將是15×錯誤！未找到引用源。，即為21.1V。考慮電網波動（通常波動為10%，為保險起見取30%的波動），最大反向電壓應

27.4V。在輸出電流最大為500mA的情況下我們可以選擇額定電流為1A，反向耐壓為1000V的二極管IN4007。

（3）濾波電容的選擇

當濾波電容偏小時，濾波器輸出電壓脈動系數大；而偏大時，整流二極管導通角θ偏小，整流管峰值電流增大。不僅對整流二極管參數要求高，另一方面，整流電流波形與正弦電壓波形偏離大，諧波失真嚴重，功率因數低。所以電容的取值應當有一個范圍，由前面的計算我們已經得出變壓器的次級線圈電壓為15V，當輸出電流為0.5A時，我們可以求得電路的負載為30 歐，我們可以根據濾波電容的計算公式：

來求濾波電容的取值范圍，其中在電路頻率為50HZ的情況下，T為20ms則容的取值范圍為1250-2083uF，保險起見我們可以取標準值為2200uF額定電壓為35V的鋁電解電容

（4）穩壓電路的設計

穩壓電路組要由四部分構成：調整管，基準穩壓電路，比較放大電路，采樣電路。當采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然后與同相輸入端的電位進行比較放大，運放的輸出電壓，即調整管的基極電位降低（高）；由于電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩定。由于輸出電流較大，達到500mA，為防止電流過大燒壞調整管，需要選擇功率中等或者較大的三極管，調整管的擊穿電流必須大于500mA，又由于三極管CE間的承受的最大管壓降應該大于12-6=3V，考慮到30%的電網波動，我們的調整管所能承受的最大管壓降應該大于10V，最小功率應該達到 10×0.5=5W。綜合以上參數，我們可以選用功率三極管TIP41，它的最大功率為60W,最大電流超過6A，所能承受的最大管壓降為100V，遠遠滿足調整管的條件。負極的調整管則選擇與之相對應的的中功率三極管TIP42。基準電路由1個4.3v IN4731A的穩壓管進行穩壓和4.7KΩ的保護電阻組成。由于輸出電壓要求為6伏和9伏，如果采樣電路取固定值則容易造成誤差，所以采樣電阻最好應該做成可調的，固采樣電路由兩個電阻和一個可調電阻組成，根據公式：

如上圖，把R2= 10Ω（相當于公式中的R1）,R7=1kΩ（相當于公式中的R2）,R3=620Ω,錯誤！未找到引用源。=4.3V代入以上公式可求的電路的輸出電壓為4.255-11.118V。可以輸出6V和9V的電壓，運放選用工作電壓在12V左右前對電壓穩定性要求不是很高的運放，由于LM358的工作電壓可達+15V～-15V，范圍較大，可以用其作為運放，因為整流后的電壓波動不是很大，所以運放的工作電源可以利用整流后的電壓來對其進行供電。為了使輸出電壓更穩定，輸出紋波更小，需再對輸出端進行再次濾波，可在輸出端接一個47uf的電解電容，這樣電源不容易受到負載的干擾。使得電源的性質更好，電壓更穩定

(5)保護電路

過流保護電路能夠在穩壓管輸出電流超過額定值時，限制調整管發射極電流在某一數值或使之迅速減少，從而保護調整管不會因電流過大而燒壞。在過流時使調整管發射極電流迅速減小到較小數值的電路，稱為截流型過流保護電路。如下圖（a）所示為截流型過流保護電路，T1為調整管，Ro為電流采樣電阻，它與T2,R1和R2構成保護電路，當Io增大，UBE2將隨之增大。未過流時，UBE2< Uon，使T

2截止。當Io增大到一定數值或輸出端短路時，T2導通，對調整管T1的基極分流，使Io減少，從而導致輸出電壓Uo減少；此時雖然UB隨Uo的下降而下降，但是Uo下降的幅值大于UB，使得T2的電流進一步增大，T1的電流進一步減少，最終減少到較小數值。輸出特性如下圖（b）所示。通常，在截流型過流保護電路啟動后，均有一個正反饋過程，使輸出電流迅速減少。

四、總體的電路圖

五、電路的調試及仿真數據

正負輸出的可調的最大值和最小值電壓數據如下圖：

理論值為4.215-11.117V，而實際的測量值存在很小的誤差，原因是由于可調電阻的實際調節范圍偏大，導致輸出電壓偏大。

調節可變電阻，可以得到課程設計所要求輸出的6V和9V的電壓，仿真數據如上。

電壓的直流電波形為標準的直線，達到設計的要求 而實際測量時也是這樣，輸出波形基本為一條直線

電路輸出紋波波形紋波電壓在1.8mV左右，比要求的5mV要低，而實際測量時，紋波的電壓只有0.9mV，遠遠低于所要求的5mV，所以符合要求。

六、總結

本課程設計運用了模擬電路的基本知識，通過變壓，整流，濾波、穩壓等步驟，總結如下：

優點：該電路設計簡單。輸出電壓穩定，紋波值小，而且使用的元件較少，經濟實惠，輸出功率大，調整管可承受的范圍也很大，也有保護電路，當電路由于偶然原因出現較大的電流時，有可能造成損害，所以使得電路故障率降低了。

缺點：對電阻的選擇，我們有的極端，只因沒有1.5歐電阻了，所以這個電路中的R4=R12=1.5歐的電阻用兩個4.7歐的電阻并聯得到，與實際有點不符。

改進：可以在穩壓電路那里接一個調整管的安全工作區保護電路。這樣可使調整管既不因過電流而燒壞，又不因為過壓而擊穿。保護電路將更好！

心得體會：通過這次課程設計，我對于模電知識有了更深的了解，尤其是對與線性直流穩壓電源方面的知識有了進一步的研究，希望以后有空還是再做做開關直流電源，讓自己更熟悉這方面的知識。理論與實踐得到了很好的結合，在做仿真實驗時很成功，但是仿真還是存在一定的錯誤，需要自己再耐心的思考和修改！而這個過程中跟組員合作也是一個合作能力的培訓，曾我們大家的意見不一致時大家不停地爭論，而最后還是能得到最完美的結論！同時在做課程設計過程中，遇到不懂的地方，又讓我們明白到請教的重要性！所以很感謝師兄的指導。

第五篇：模電課程設計

吉林工程技術師范學院課程設計論文

電子技術課程設計論文

功率放大器設計

院系： 信息工程學院 專業： 電子信息工程 班級： D1143班 姓名： 程冰 學號： 13號 指導教師： 于靜珠

2012年12月14日

吉林工程技術師范學院課程設計論文

目錄

第一章：緒論·······························································1

第二章：系統總體方案設計·····································2

2.1功率放大器的設計目的和內容···················

22.2 LM386音頻功率放大器····························2

2.3麥克風···················································3

2.4揚聲器··················································· 4

第三章：原理圖設計及仿真

··································5

3.1 設計方案················································5 3.2音頻放大器原理圖·······································5 3.3音頻放大器的注意問題································6

第四章：硬件電路安裝調試·····································7

4.1電路板的裝配與調試································7

4.2電路板制作過程及注意問題·······················7 第五章：總結·····················································9 致謝 附錄 參考文獻

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第一章 緒論

如今，隨著社會的不斷發展與進步，物質文明已經充分的滿足人們的需要了，而精神文明成為了生活中的難題，在滿足他們視野的同時，耳朵也需要滿足，這就需要人類發揮它們的聰明才智，發明一種功率放大器。

由于以前所遇到的功率放大器是不能滿足需要，它們基本上都是小信號放大電路，并且主要用于增強信號的幅度，也就是說它不能放大聲音，不能驅動負載。例如共射級放大電路、共集電級放大電路、共基級放大電路、場效應放大電路等等。但在實際應用中，許多電子設備都需要輸出足夠的功率來驅動負載，例如揚聲器、執行電動機等等。因此放大電路的末級一般采用能夠輸出足夠功率的功率放大器。

伴隨著人們生活水平的提高，近年來隨著國內外音響技術的迅猛發展，電子管音頻放大器以他獨特的魅力重出江湖，各種電子管層出不窮，日新月異，成為廣大音響愛好者追求的熱點。功率放大器不僅僅是消費產品（音響）中不可缺少的設備，還廣泛應用于控制系統和測量系統中。低頻功率放大器是一個技術相當成熟的領域，幾十年來人們為之付出不懈的努力，無論從線路技術還是元器件方面，乃至思想認識上都取得了長足的進步。吉林工程技術師范學院課程設計論文

第二章：系統總體方案設計

2.1功率放大器的設計目的和內容

設計目的：

通過自己設計功率放大電路，對所學的模擬電子技術基礎理論進行實踐應用，從而掌握功率放大電路的基本原理，以及其主要的元器件的應用和工作原理，參數的計算等內容，了解BJT9013、LM386駐極體話筒、驅動揚聲器的工作原理以及其主要性能。設計方案：

首先由小組成員對設計所需要的各種元器件進行檢查核對，核對無誤后開測量元器件的主要參數，后由小組成員設計電路圖，經老師檢查無誤后由小組成員開始進行焊接，焊接結束后看其是否能夠正常工作，若不能正常工作應及時找到原因并解決問題。設計思想：

要設計音頻功率放大器首先由BJT9013和集成功率放大器LM386組成兩極功率放大器，輸入由駐極體話筒產生，輸出由揚聲器發聲產生。

2.2 LM386音頻功率放大器

LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。

種類：音頻功率放大器

LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內鏈增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優點的功率放大器，廣泛應用于錄音機和收音機之中。

LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器,主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少,電壓增益內置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。吉林工程技術師范學院課程設計論文

2.3麥克風

麥克風： 吉林工程技術師范學院課程設計論文

駐極體麥克風選用運放：LM386（選用原因：簡單，用+5v單電源供電。而且電路中不想引入12V的電源，只用5V和3.3V）

目標：將輸出音頻電壓信號放大到0到3.3V之間，適合于LPC2138進行采樣（參考電壓為3.3V和0v）。

這是我參看別人的電路（他用51采樣，參考電壓為+5V和0V），我用Pspice仿真了一下，駐極體麥克風等效為一正弦電壓源（不知道是否正確？頻率暫設為2500Hz，偏置為0v，幅值30mv）。如下圖所示：

圖2-3麥克風內部電路圖

2.4揚聲器

揚聲器的工作原理：

永磁體通過軛鐵在磁路的環形氣隙中產生一個磁場，和揚聲器紙盆相連的音圈插入環形氣隙中，永磁體被外部的軛鐵所包圍，從而可以免遭外界雜散磁場的干擾，反過來也可以減小永磁體磁場對外界的影響，當聲音以電流的形式通過磁場時線圈便會因電流強弱的變化產生不同頻率的震動，進而帶動紙盆發出不同頻率和強弱的聲音。吉林工程技術師范學院課程設計論文

第三章：原理圖設計及仿真

3.1 設計方案

小組成員的設計方案得到了老師的認可和支持，本方案通過駐極體話筒將聲音信號改為電信號后進入電路，后經過BJT9013對信號進行放大，再由LM386進行整理傳送后由揚聲器將電信號改成聲音信號輸出。

3.2音頻放大器原理圖

通過駐極體話筒將聲音信號改為電信號后進入電路，后經過BJT9013對信號進行放大，再由LM386進行整理傳送后由揚聲器將電信號改成聲音信號輸出。其中利用9013組成的是一個射極偏置放大電路，并引出負反饋來有效控制電路。各元器件的工作原理：

1、LM386的工作原理

LM386 是一款為低工作電壓應用場合所設計的功率放大器。在不用任何外部器件的情況下，內置增益放大倍數為 20。如果在第 1 腳和第 8 腳之間加一個電阻和電容，可使得增益高達 200。

輸入為參考地時，輸出被自動偏置為輸入電壓的一半。在 6V 供電的情況下，靜態功耗僅有 24mW，因此在使用電池供電的設備里，LM386 是理想的功放。（1）增益控制

LM386 是一個多功能放大器，2 個引腳（第1腳和第8腳）提供了增益控制。當第 1 腳和第 8 腳開路時，內置的 1.35kΩ 的電阻設置增益為 20（26dB）。如果在第 1 腳和第 8 腳之間接一個電容來旁路此 1.35kΩ 的電阻，增益可達到 200（46dB）。如果再加一個電阻和此電容串聯，增益可設置為 20 到 200 之間的任意值。在第 1 腳與地之間耦合一個電阻（或者FET），也可以控制增益。

在使用的時候，所添加的外置的元件，并聯在內置反饋電阻上，以調整增益與頻率響應范圍。例如，我們可以通過反饋路徑上的波段調整來補償弱的揚聲器的低音特性曲線。這是通過在第 1 腳和第 5 腳之間串聯 RC 來實現的（并聯在內置的 15 kΩ 電阻上）。為了得到 6 dB 的低音增強的/效果：R ≈ 15 kΩ。當第 8 腳開路時，在良好的穩定地工作的情況下，最小值：R = 10 kΩ。當第 1 腳與第 8 腳旁路時，R 可以低到 2 kΩ。有這個限制是因為，放大器僅僅在閉環增益大于 9 的情況下才能補償。（2）輸入偏置 吉林工程技術師范學院課程設計論文

原理圖顯示：2 個輸入端都通過一個 50 kΩ的電阻旁路到地。輸入晶體管的基極電流約為 250 nA，因此，當左側的輸入端開路時，輸入約為 12.5 mV。假如驅動 LM386 的直流源電阻高于 250 kΩ，這將會產生非常小的額外的補償（在輸入端大約為 2.5 mV，在輸出端大約為 50 mV）。假如直流源電阻小于 10 kΩ，短接未使用的輸入端到地也會降低補償（在輸入端大約為 2.5 mV，在輸出端大約為 50 mV）。通過在未使用的輸入端到地之間短接電阻，在這些值之間的直流源電阻，我們都能消除的它們的額外的補償，等效為直流源電阻。當然，所有的補償問題都會被消除，在輸入端為電容耦合的情況下。在高增益使用 LM386 的時候（通過在在第1腳和第8腳之間旁路1.35kΩ的電阻），有必要旁路未使用的輸入端，來阻止增益降低及可能發生的不穩定。可以通過加一個 0.1uF 的電容或者短接到地來實現，這取決于輸入驅動端的直流源電阻。

3.3音頻放大器的注意問題

(1)零件描述和零件標識有什么區別？

零件描述是零件在零件庫里的名稱，將外形和引腳功能相同的零件取的一個通用名稱；零件標識是電路圖里用戶根據需要自行設計的名稱，當然也不能隨意亂取。一般情況下可以統稱為零件名稱，而不必細分。

零件屬性對話框中的PartFields有兩個作用，對于一般零件可以在這些設置中標注零件的參數；對于仿真零件可以在這些設置中設置有關仿真的模型參數。ReadOnlyFields一般用于仿真零件中的仿真模型的定義。

(3）如何直接更換零件？ 更換的零件上雙擊，在彈出的零件屬性對話框中的LibRef中輸入新零件描述，點擊OK按鈕即可完成零件的直接更換。（4）如何設置常用零件的默認零件封裝？

可以用零件庫編輯器打開要修改的零件，在零件描述（Description）對話框中Designator標簽頁里的PartFootPrint1中輸入零件封裝名。

(5)、如何直接從原理圖切換到PCB設計？

點擊菜單DesignUpdatePCB命令，即可實現原理圖到PCB設計的自動切換。(2)零件屬性對話框中的PartFields和ReadOnlyFields有什么用？

第四章：硬件電路安裝調試 吉林工程技術師范學院課程設計論文

4.1電路板的裝配與調試

電路的裝配：

功率放大器是一個小型電路系統，安裝前要將各級進行合理布局，一般按照電路的順序一級一級地布局，功放級應遠離輸入級，每一級的地線盡量接在一起，連線盡可能短，否則很容易出現自激。

安裝前應檢查元器件的質量，安裝時特別要注意功放塊、運算放大器、電解電容等主要零件的引腳和極性，不能接錯。從輸入級開始向后級安裝，也可以從功放級開始向前逐級安裝。安裝一級調試一級，安裝兩級要進行級聯調試，直到整機安裝與調試完成。

調試技術：

電路的調試過程一般是先分級調制，再級聯調試，最后整機調試與性能指標測試。

分級調試又分為靜態調試與動態調試。靜態調試時，將輸入端對地短路，用萬用表測該級輸出端對地的直流電壓。前置級、音調控制級

都是由運算放大器組成的，其靜態輸出直流電壓均為Vcc／2，功放級的輸出(OTL電路)也為Vcc／2．且輸出電容Cc兩端充電電壓也應為Vcc／2。動態調試是指輸入端接入規定的信號，用示波器觀測該級輸出波形，并測量各項性能指標是否滿足題目要求，如果相差很大，應檢查電路是否接錯，元器件數值是否合乎要求，否則是不會出現很大偏差的，因為集成運算放大器內部電路已經確定，主要是外部元件參數的影響。

小信號的輸入線可以采用具有金屬絲外套的屏蔽線，外套接地。整個輸入級用單獨金屬盒罩起來，外罩接地。電源變壓器的初、次級之間加屏蔽層。電源變壓器要遠離放大器前級，必要時可以把變壓器也用金屬盒罩起來，以利隔離。

4.2電路板制作過程及注意問題

焊盤應注意的常見問題：

焊盤內孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時導致焊盤缺損。吉林工程技術師范學院課程設計論文

焊盤的開口：有些器件是在經過波峰焊后補焊的，但由于經過波峰焊后焊盤內孔被錫封住，使器件無法插下去，解決辦法是在印制板加工時對該焊盤開一小口，這樣波峰焊時內孔就不會被封住，而且也不會影響正常的焊接。

焊盤補淚滴：當與焊盤連接的走線較細時，要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而是走線與焊盤不易斷開。相鄰的焊盤要避免成銳角或大面積的銅箔，成銳角會造成波峰焊困難，而且有橋接的危險，大面積銅箔因散熱過快會導致不易焊接。

第五章：總結 吉林工程技術師范學院課程設計論文

此次模電課程設計是我大學生活重要的一步。在寫課程設計論文其間，我通過查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改，最后順利完成了論文。每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。通過這次實踐，我了解了音頻功率放大器用途及工作原理，熟悉了音頻功率放大器的設計步驟，鍛煉了設計實踐能力，培養了自己獨立設計能力。此次設計是對我專業知識和專業基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。但是此次設計也暴露出自己專業基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業知識的能力，對材料的不了解等等。這次實踐是對自己大學二年所學的一次大檢閱，使我明白自己知識還很不全面，自己的求學之路還很長，以后更應該不斷學習，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人。

致 謝 在我的畢業設計中對我幫助最大莫過于我的指導教師 老師了。吉林工程技術師范學院課程設計論文

在完成設計當中，我的導師 老師，她總是不斷詢問我的設計情況，包括我的進展情況、在電路當中所遇到的困難情況和應該怎樣解決這些困難。特別是在我遇到困難時，她都會與我一起來探討應該怎樣去做。當我在電路的調試過程中遇到了很棘手的問題時，老師不但向我伸出援助之手，更叫我不要灰心，在精神上給予我安慰，直到完成設計才松了口氣。她為我能夠按時完成設計給了很大的幫助，在我的設計當中起了決定性的作用。

在整個論文的撰寫及修改過程，是在老師和同學的熱心指導下完成的，在此，向在畢業設計當中給予我提供幫助的同學老師說一聲“謝謝” 預祝老師在今后的生活及工作中，身體健康、工作順利，在電子領域有更大的飛躍。

附錄 吉林工程技術師范學院課程設計論文

原件清單

功率放大器原理圖 吉林工程技術師范學院課程設計論文

參考文獻

[1] 喬瑞萍，林欣.Lab VIEW 6i實用教程.北京:電子工業出版社,2003.[2] 肖玲妮，袁增貴.Protel99SE印刷電路板設計教程.北京:清華大學出版社.2003.[3]胡翔駿 電路分析(第二版)北京：高等教育出版社 2007

[4]華成英，童詩白 模擬子學基礎（第四版）北京：高等教育出版社 2006 [5]高吉祥 全國大學生電子設計競賽培訓系列教程之模擬電子線路設計 北京：電子工業出版社2007