第一篇：模電綜合課程設(shè)計

模電綜合課程設(shè)計

實驗報告

高效率音頻功率放大器

黃瑞銘 08226147 2010年6月30日

目 錄

1．設(shè)計目的....................................................1 2．設(shè)計任務(wù)....................................................1 3．設(shè)計要求....................................................1 4．設(shè)計步驟....................................................1

5、單元電路設(shè)計................................................2

6、實驗測試方法和測試實驗數(shù)據(jù)分析..............................7

7、附件........................................................9 1

高效率音頻功率放大器

作者：黃瑞銘

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1、設(shè)計目的

（1）熟悉一些基本器件的應(yīng)用;（2）熟悉多功能板的焊接工藝技術(shù)和電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù);（3）熟悉D類功率放大器的工作原理；（4）完成高效率音頻功率放大器的設(shè)計。

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2、設(shè)計任務(wù)

設(shè)計并制作一個高效率音頻功率放大器。功率放大器的電源電壓為+5V，負(fù)載為8Ω電阻。原理框圖如圖1所示。

三角波產(chǎn)生器（或鋸齒波）比較器驅(qū)動電路開關(guān)功率輸出低通濾波8歐音頻輸入信號圖1

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3、設(shè)計要求

（1）3dB通頻帶為300Hz～3400Hz，輸出正弦信號無明顯失真。（2）最大不失真輸出功率≥1W。（3）輸入阻抗>10k。

（4）低頻噪聲電壓（20kHz以下）≤10mv，在電壓放大倍數(shù)為10，輸入端對地交流短路時測量。

（5）在輸出功率500mW時測量的功率放大器效率（輸出功率/放大器總功耗）≥50%。

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4、設(shè)計步驟

(1）進(jìn)行方案論證，合理設(shè)計高效率音頻功率放大器的電路原理圖；(2）單元電路組裝調(diào)試；(3）整機(jī)組裝調(diào)試；

(4）寫出設(shè)計報告。

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5、單元電路設(shè)計

音頻信號前置放大器設(shè)計

如圖7所示。設(shè)置前置放大器，可使整個功率的增益從1-20連續(xù)可調(diào)，而且也保證了比較器的比較精度。當(dāng)功放輸出的最大不失真功率為1W時，其8Ω上的電壓VP?P=8V，此時送給比較器音頻信號的值應(yīng)為2V，則功放的最大增益約為4（實際上，功放的最大不失真功率要略大于1W，其電壓增益要略大于4）。因此必須對輸入的音頻信號進(jìn)行前置放大，其增益應(yīng)大于5。前放仍采用寬頻帶、低漂移、滿幅運(yùn)放TL062，組成增益可調(diào)的同相寬帶放大器。選擇同相放大器的目的是容易實現(xiàn)輸入電阻Ri?10kΩ的要求。同時，采用滿幅運(yùn)放可在降低電源電壓時仍能正常放大，取V??Vcc/2?2.5V，要求輸入電阻Ri大于10kΩ，故取R1?R2?51kΩ，則

VP? 圖7 Ri?51/2?25.5kΩ，反饋電阻采用電位器R4，取R4?20kΩ，反相端電阻R3取2.4kΩ，則前置放大器的最大增益Av為：

Av?1?R420?1??9.3 R32.4調(diào)整R4使其增益約為8，則整個功放的電壓增益從0~32可調(diào)。

考慮到前置放大器的最大不失真輸出電壓的幅值Vom?2.5V，取Vom?2.0V，（Vom/Av）?2/8?250mV。超過此幅度則輸出會則要求輸出的音頻最大幅度Vim?產(chǎn)生削波失真。

三角波發(fā)生器設(shè)計

該電路采用滿幅運(yùn)放TL062及高速精密電壓比較器LM393來實現(xiàn),電路如圖8所示。TL062不僅具有較寬的頻帶，而且可以在較低的電壓下滿幅輸出，既保證能產(chǎn)生線性良好的三角波，而且可以達(dá)到發(fā)揮部分對功放在低電壓下正常工作的要求。

圖8

載波頻率的選定既要考慮抽樣定理，又要考慮電路的實現(xiàn)，選擇150kHz的載波，使用四階Butterworth LC濾波器，輸出端對載頻的衰減大于60dB，能滿足題目的要求，所以我們選用載波頻率為150kHz。

電路參數(shù)的計算：在5V單電源供電下，我們將運(yùn)放5腳和比較器3腳的電位用R8調(diào)整為2.5V，同時設(shè)定輸出的對稱三角波幅度為1V（Vp?p?2V）。若選定R10為100kΩ，并忽略比較器高電平時R11上的壓降，則R9的求解過程如下：

取R9為39kΩ。

選定工作頻率為f?150kHz，并設(shè)定R7?R6?20kΩ，則電容C3的計算過程如下：

對電容的恒流充電或放電電流為： I?5?2.52.5?

R7?R6R7?R64

5?2.51100?，R9??40kΩ 100R92.5

則電容兩端最大電壓值為： VC4?C4?T10Idt?2.5T1

C（R?R）476其中T1為半周期，T1?T/2?1/2f。VC4的最大值為2V，則： 2?2.51

C（2f4R7?R6）2.52.5 C4???208.3pF

（R7?R6）4f20?103?4?150?103取C4?220pF，R7?10kΩ，R6采用20kΩ可調(diào)電位器。使振蕩頻率f在150kΩ左右有較大的調(diào)整范圍。

PWM波產(chǎn)生電路設(shè)計

選用LM393精密高速比較器，電路如圖9所示，因供電為5V單電源，為給V??V?提供2.5V的靜態(tài)電位，取R12?R15，R13?R14，4個電阻均取10kΩ。由于三角波Vp?p?2V，所以要求音頻信號的Vp?p不能大于2V，否則會使功放產(chǎn)生失真。

圖9 音頻功率放大器設(shè)計

1）驅(qū)動電路

電路如圖10所示。將PWM信號整形變換成互補(bǔ)對稱的輸出驅(qū)動信號，用LM393組成電壓跟隨器和1：1反向比例放大器以獲得對稱輸出信號，送給由晶體三極管組成的互補(bǔ)對稱式射極跟隨器驅(qū)動的輸出管，保證了快速驅(qū)動。驅(qū)動電路晶體三極管選用2SC8050和2SC8550對管。

圖10

2）H橋互補(bǔ)對稱輸出電路

對VMOSFET的要求是導(dǎo)通電阻小，開關(guān)速度快，開啟電壓小。因輸出功率稍大于1W，屬小功率輸出，可選用功率相對較小、輸入電容較小、容易快速驅(qū)動的對管，IRF9540和IRF540 VMOS對管的參數(shù)能夠滿足上述要求，故采用之。實際電路如圖11所示。互補(bǔ)PWM開關(guān)驅(qū)動信號交替開啟Q5和Q8或Q6和Q7，分別經(jīng)兩個4階Butttterworth濾波器濾波后推動喇叭工作。

圖11 6

附件：高效率音頻功率放大器設(shè)計參考電路圖

第二篇：模電課程設(shè)計

河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院

模擬電子課程設(shè)計

對講機(jī)放大電路的設(shè)計

專業(yè)班級 ：電氣13-3 姓

名 ：何水源

學(xué)

號 ：1316301140

一 設(shè)計方案

1．確定前置級電路方案：

①根據(jù)總的電壓放大倍數(shù)，確定放大電路的級數(shù)，實際電路中，為使放大電路的性能穩(wěn)定，都引入了一定深度的負(fù)反饋，所以，放大倍數(shù)應(yīng)留有一定余量。②．根據(jù)輸入，輸出阻抗及頻率響應(yīng)等方面的要求，確定晶體管的組態(tài)（共射，共基，共基）及靜態(tài)偏置電路。

③．根據(jù)三種耦合方式（阻容耦合，變壓器耦合，直接耦合）的不同特點(diǎn)，選用合適的耦合方式。本電路級間耦合采用阻容耦合方式。

本電路電壓增益為100倍，考慮到電路的輸入電阻不很高（ri>15K）,輸出阻抗也不太低，負(fù)載取得電流也不太大（RL=2K）,因此前置級電路采用共射極電路。由于單級放大器的電壓增益為35db左右，兩級放大器的增益為65db左右，考慮到要引入一定深度的負(fù)反饋（一般為1+AF=10左右），而電路的增益要求為100倍，所以前置級用兩級共射極電路組成。靜態(tài)偏置采用典型的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。

2.確定功率放大器電路方案：

功率放大器的電路形式很多，有雙電源的OTL互補(bǔ)對稱功放電路、單電源供電的OTL功放電路、BTL橋式推勉功放電路和變壓器耦合功放電路等。這些電路各有特點(diǎn)，可根據(jù)要求和具備的實驗條件綜合考慮，做出選擇。

本方案的輸出功率較小，可采用單電源供電的OCL功放電路，OTL功率放大器由推動級、輸出級組成。推動級采用普通的共射極放大電路，輸出級由互補(bǔ)推動輸出，工作在甲乙類狀態(tài)下，得到較大的輸出功率。

圖1-4是一個OTL功放電路，T4是前置放大級，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rp，就可以使IRH、UB5和UB6達(dá)到所需數(shù)值，給T5、T6 提供一個合適的偏置，從而使A點(diǎn)電位UA=UC6=VCC/2。

當(dāng)Ui=Uimsinwt時，在信號的負(fù)半周，經(jīng)T4放大反相后加到T5、T6基極，使T6截止、T5導(dǎo)通，這時有電流通過RL，同時電容C5被充電，形成輸出電壓Uo的正半周波形，在信號的正半周，經(jīng)T4放大反相后加到T5、T6基極，使T5導(dǎo)通、T6截止，則已充電的電容C5起著電源的作用，并通過RL，和T5放電，形成輸出電壓Uo的負(fù)半周波形。當(dāng)Ui周而復(fù)始變化時，T5、T6交替工作，負(fù)載RL上就可以得到完整的正弦波。

為使輸出電壓達(dá)到最大峰值UCC/2，采用自舉電路的OTL功放電路。

當(dāng)Ui=0時，UA=VCC/2，UB=VCC-iR11R2，電容C3兩端電壓UC3=UB-UA=VCC/2-iR11R2。當(dāng)R11C4乘積足夠大時，則可以認(rèn)為UC4基本為常數(shù)，不隨Ui而變化。這樣，當(dāng)Ui為負(fù)半周時，T5導(dǎo)通，UA向更正的方向變化。由于B點(diǎn)電位UB=UC4+UA，B點(diǎn)電位也將自動隨著A點(diǎn)電位升高。因而，即使輸出電壓Uo幅度升的很高也有足夠的電流通過T5基極，使T5充分導(dǎo)電。這種工作方式叫“自舉“，意思是電路本身把UB提高了。

四、計算原件參數(shù)

依據(jù)基本設(shè)計方案計算元件參數(shù)

電路方案確定以后，要根據(jù)給定的技術(shù)要求進(jìn)行元件參數(shù)的選擇。在確定元件參數(shù)時，可以先從后級開始，根據(jù)負(fù)載條件確定后級的偏置電路，然后再計算前級的偏置電路，進(jìn)一步由放大電路的頻率特性確定耦合電容和旁路電容的電量，最后由電壓放大倍數(shù)確定負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。1).確定電源電壓 Vcc應(yīng)滿足要求：

Vcc 〉2Vom+VE+VCES Vom= 1.4V VE為三極管發(fā)射極電壓，一般取1~3V，VCES為晶體管飽和壓降，一般取1V。

2．前置放大級參數(shù)確定 a）確定T2級的參數(shù)

集電極電阻R8，發(fā)射極電阻R9，T3型號，基極偏置電阻R6、R7。

Vcc-VCEQ2=ICQ2 R8+VE2 VCEQ2= ICQ2 VCEQ2 > Vom+VCES R9=VE2/ICQ2 指標(biāo)中，RL=2KΩ，取VE2=3V，VCES=1V； 確定R8=3.5KΩ，R9=1.5KΩ，取標(biāo)稱值，R8=3.3KΩ，R9=1.5KΩ，則靜態(tài)值ICQ=2mA，VCEQ2=2.4V。確定T2級三極管參數(shù)：

晶體管的選取主要依據(jù)晶體管的三個極限參數(shù)： BVCEO > 三極管c-e間最大電壓VCEmax ICM>三極管工作時的最大電流ICmax PCM > 三極管工作時的最大功耗PCmax VCE最大值為: VCE2max=Vcc IC2的最大值為: IC2max =2ICQ2 T2的最大功耗為：PCmax= VCEQ2 · ICQ 因此T2的參數(shù)應(yīng)滿足： BVCEO > 12V ICM>2ICQ2 = 4mA PCM > VCEQ2 · ICQ2 = 4.8mW 選用3DG系列小功率三極管，β2=80。確定T2級基極電阻參數(shù)： 選取原則：

1.基極電壓VB2越穩(wěn)定，則電路的穩(wěn)定性越好，需滿足IR ＞ ＞ IB 2.IR不能過大，否則R6、R7的值太小。會增加電源的消耗；使第二級的輸入電阻降低，從而使第一級的放大倍數(shù)降低。

為了使VB2穩(wěn)定同時第二級的輸入電阻又不致太小，按下式選取IR的值： IR=（5 ~ 10）IBQ 硅管 IR=（10 ~ 15）IBQ 鍺管

本電路選用硅管，取 IR= 5 IBQ，則：

T1級發(fā)射極、集電極電阻及靜態(tài)工作點(diǎn)：

因為T1級是放大器的輸入級，其輸入信號比較小，放大后的輸出電壓也不大，所以對于第一級失真度和輸出幅度的要求比較容易實現(xiàn)，主要考慮如何減小噪聲，三極管的噪聲大小與工作點(diǎn)的選取有很大關(guān)系，減小靜態(tài)電流對降低噪聲是有利的，但對提高放大倍數(shù)不利，所以靜態(tài)電流不能太小。在工程計算中，一般對小信號的輸入級都不詳細(xì)計算，而是憑經(jīng)驗直接選取： I CQ1 = 0.1~1 mA 硅管

I CQ1 = 0.1~2 mA 鍺管 本電路選用硅管，取IR=5IBQ

取標(biāo)稱值R1=12K，R4=56，R5=5.6K。T1級三極管參數(shù)：

BVCEO > 12V，ICM > 0.5 mA，PCM > 1.5 mW 選用3DG—三極管可以滿足要求。確定T1級基極電阻參數(shù)： 取IR= 10 IBQ1，VE1 = 3V

耦 合 電 容 ： 2 ～ 10 μF 發(fā)射極旁路電容： 150 ～ 200 μF

d）反饋網(wǎng)絡(luò)的計算 Rf = 100R4-R4=5.5K 取Rf = 5.6K，Cf=10μF

根據(jù)上述的計算結(jié)果，得到電路圖1-6，可將電路仿真，如不能達(dá)到設(shè)計要求，修改電路使其達(dá)到設(shè)計要求。然后將仿真后的電路實際安裝調(diào)試。

五、對講機(jī)的安裝

(1)熟悉電路元件，發(fā)對講機(jī)裝配零件，檢查和熟悉各種零件 周二，老師首先讓我們熟悉對講機(jī)的電路圖和熟悉電路元件，這一天的工作是相對輕松的，僅僅是熟悉電路圖和學(xué)習(xí)使用常用電子儀器儀表，和識別檢測常用的電子元件。

這一天最重要的就是常用電子元件的識別和檢測。我們常見的電子元件就是電阻、電容、二極管和三極管。電阻上的色帶是就是電阻的色環(huán)標(biāo)記法，通過色環(huán)來表示電阻的大小，有效數(shù)字、倍率和允許誤差。現(xiàn)在見到的電阻的色環(huán)有四道和五道的，四道環(huán)的有效數(shù)字是前兩道環(huán)所代表，而五道環(huán)是由前三道所代表。接著識別電容器，電容用于交流耦合、濾波、隔斷直流、交流旁路和組成振蕩電路等，電容的標(biāo)注分為直接標(biāo)注和色標(biāo)法。通過學(xué)習(xí)，我明白了直接標(biāo)注的電容是用數(shù)字直接表示電容量，不標(biāo)單位。標(biāo)注1～4位整數(shù)時，其單位是pF，標(biāo)注為小數(shù)時，其單位是μF。也有用三位數(shù)字表示容量大小，默認(rèn)單位是pF，前兩位是有效數(shù)字，第三位是有效倍率（10m），當(dāng)?shù)谌皇?時，則對有效數(shù)字乘以0.1。而色標(biāo)法則同電阻器的標(biāo)注。檢測電容的方法是利用電容的充放電特性，一般用萬用表電阻檔測試電容的充放電現(xiàn)象，兩只表筆觸及被測電容的兩條引線時，電容將被充電，表針偏轉(zhuǎn)后返回，再將兩表筆調(diào)換一次測量，表針將再次偏轉(zhuǎn)并返回。用相同的量程測不同的電容器時，表針偏轉(zhuǎn)幅度越大說明容量越大。測試過程中，萬用表指針偏轉(zhuǎn)表示充放電正常，指針能回到∞，說明電容沒短路，可視為電容完好。現(xiàn)在說明在模擬電路中常見的二極管，通常二極管有整流、檢波、穩(wěn)壓、發(fā)光、發(fā)電、變?nèi)荨⒑烷_關(guān)二極管等。檢測二極管我們利用的是二極管的正向?qū)щ娦裕驅(qū)ǚ聪蚪刂梗梢耘袛喙茏拥暮脡摹Ｗ詈笳f明三極管的識別和檢測，很明顯，一般的三極管就是三個管腳，很容易識別，所以識別三極管重要的是識別三極管是NPN或PNP型，以及各管腳所代表的極性。而這些的判斷都需要使用萬用表。判斷極性：對圓柱型三極管，若管腳處接頭有突出物，則將管腳沖上，順時針依次為EBC極若沒有突出物，則管腳根處間隙較大的兩跟管腳對向自己，順時針依次為EBC極。對半圓型三極管，將管腳向上，半圓向自己，順時針為EBC極。判斷三極管的類型：在基于以上極性判斷的前提下，NPN管，基極接黑表筆，測得電阻較小。PNP管正好相反。以上就是我對常用電子元件的識別和檢測方法。

(2)焊接各種零件并交對講機(jī)

周二下午，我們就真正進(jìn)入到電子技術(shù)實習(xí)的操作中去了，以前雖然接觸過電烙鐵，但畢竟很少有實際操作過，總是懷有幾分敬畏之心。而電子電路主要是基于電路板的，元器件的連接都需要焊接在電路板上，所以焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到以后制作對講機(jī)的成敗。因此對電烙鐵這一關(guān)我們是不敢掉以輕心的。

最終我們在這一天的實習(xí)中，焊接了十幾個元件，起初沒經(jīng)驗，將電阻立得老高，這樣既不美觀也不牢靠容易形成虛焊，之后有了經(jīng)驗就采取臥式法，既美觀又牢靠，只是拆卸時稍微麻煩，需要別人幫忙。焊接時雖然膽戰(zhàn)心驚，但還是總結(jié)出了心得，就是焊錫要用一點(diǎn)點(diǎn)下去，電烙鐵要在錫水熔化后產(chǎn)生光亮就拿開，這樣就能焊出光亮圓滑的焊點(diǎn)了。將他們插好后就依次拆卸下來，先焊接電阻，再焊接電容，焊接電容時一定要特別注意電容的正負(fù)極。然后是三極管，焊接時注意三極管的極性，管腳要放入相應(yīng)位置。另外，由于這次課程設(shè)計使用的電路板并不是印刷好的電路板，所已焊接時電路板上元件的連接要用導(dǎo)線來連接，這就要求我們在焊接之前就要先把原件布局好。焊接完電路板的電子元件后，就要處理電源同電路板的連接，這需要我們引出導(dǎo)線以方便接下來的調(diào)試和數(shù)據(jù)測量。

六、調(diào)試方法

1．仿真調(diào)試步驟：通過仿真測試，如不能達(dá)到設(shè)計要求，則應(yīng)修改電路，使其滿足要求。

⑴使用仿真軟件畫出電路原理圖，標(biāo)出節(jié)點(diǎn)。

⑵對電路進(jìn)行直流分析，判斷放大電路及功放級的電路狀態(tài)。⑶對電路進(jìn)行交流分析，通過對不同節(jié)點(diǎn)的分析觀察其幅頻特性和相頻特性是否滿足設(shè)計要求。

⑷對電路進(jìn)行瞬態(tài)分析（示波器），觀察放大級輸出的波形，波形不失真，輸出電壓、失真度、帶寬等指標(biāo)達(dá)到要求。

2．實際電路調(diào)試

在仿真的基礎(chǔ)上，焊好電路并檢查無誤后，即可進(jìn)行調(diào)試。如果設(shè)計正確，前置放大級一般不必調(diào)整就可以正常工作。3．OTL輸出級的簡單調(diào)整方法： ①調(diào)解Rp使A點(diǎn)電位為Vcc/2。②調(diào)解R13使ICQ4、5 =（5 ~ 10）m A 其中 1）、2）兩步要反復(fù)調(diào)解，直到達(dá)到要求為止。經(jīng)上述調(diào)試后，放大器就能正常工作。按圖1-1 接好線路，K撥在圖中位置，對著Y2講話時，Y1處應(yīng)能聽到Y(jié)1放出的清晰、宏亮的聲音。當(dāng)K撥到另一位置時，對著Y1講話時，Y2處應(yīng)能聽到Y(jié)1放出的清晰、宏亮的聲音。

最后需要說明的是，如按圖1-1 接好線路后，揚(yáng)聲器中有廣播電臺的聲音，則應(yīng)放在放大器的輸入端與地之間接一電容，其容量為0.01μF，也可由試驗確定。

七、實際電路測量數(shù)據(jù)： 信號源電壓：Us=10mV 輸入電壓：Ui=9.66mV

輸入電阻：Ri=[Ui/（Us-Ui）]R=34.7K 前置級輸出電壓：Uo1=0.975V 放大倍數(shù)：Av=Vo1/Ui=97.5 頻寬：29Hz~~2.03MHz 輸出電壓：Uo=2.43V 三極管各極電壓：

T1：VEQ=2.8V;VBQ=3.4V;VCQ=6V T2：VEQ=2.7V;VBQ=3.3V;VCQ=5.6V T3：VEQ=5V;VBQ=5.7V;VCQ=12V T4：VEQ=2.1V;VBQ=2.8V;VCQ=5.8V T5：VEQ=6.2V;VBQ=6.8V;VCQ=12V T6：VEQ=6.4V;VBQ=5.8V;VCQ=0V

八、所用儀器設(shè)備 1.計算機(jī)及電路仿真軟件。2.信號發(fā)生器。3.示波器。4.穩(wěn)壓電源。5.穩(wěn)壓電源。6.晶體管毫伏表。7.萬用表。

九、心得體會

一周的課程設(shè)計在充忙的生活中很快過去了，經(jīng)過一周的課程設(shè)計的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)自己能制作一個對講機(jī)，這其中的興奮是無法用言語表達(dá)的。學(xué)習(xí)模電這段時間也是我們一學(xué)期最忙的日子，不僅面臨著期末考試，而且中間還有一些其他科目的實驗，本周必須完成模電的課程設(shè)計。任務(wù)對我們來說，顯得很重。為了較好的完成模電的課程設(shè)計，我經(jīng)常放學(xué)好在實驗室加班。相關(guān)知識缺乏給學(xué)習(xí)它帶來很大困難，為了盡快掌握它的用法，我照著原理圖學(xué)習(xí)視頻一步一步做，終于知道了如何操作。通過這次設(shè)計，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作鋪展了道路。另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時刻鞏固所學(xué)知識，這也是我作本次課程設(shè)計的一大收獲。

十、參考資料： 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）康華光 高等教育出版社 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 童詩白 華成英 高等教育出版社 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計 電氣工程系 中原工學(xué)院電子電工教研室

電子線路課程設(shè)計 華永平華南大學(xué)出版社 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計 高吉祥 電子工業(yè)出版社 電工電子技術(shù)實習(xí)與課程設(shè)計 華榮茂 電子工業(yè)出版社

第三篇：模電課程設(shè)計

設(shè)計題目

正弦波方波三角波產(chǎn)生電路

電子信息工程082 姓名：XXX

學(xué)號:XXXXXXX

目錄

1設(shè)計的目的及任務(wù)…………………………………………………（3）

1．1 課程設(shè)計的目的……………………………………………（3）1．2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求……………………………………（3）1．3 課程設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)………………………………………（3）總體電路設(shè)方案……………………………………………………（4）

2.1 正弦波發(fā)生電路的工作原理…………………………………（4）2.2 正弦波轉(zhuǎn)換方波電路的工作原理……………………………（5）2.3 方波轉(zhuǎn)換成三角波電路的工作原理…………………………（7）2.4 總電路圖………………………………………………………（8）

3單元電路設(shè)計…………………………………………………………（9）

3.1 正弦波發(fā)生電路的設(shè)計………………………………………（9）3.2 正弦波轉(zhuǎn)換方波電路的設(shè)計…………………………………（10）3.3 方波轉(zhuǎn)換成三角波電路的設(shè)計………………………………（12）電路調(diào)試或仿真 ……………………………………………………（14）

4．1 電路仿真……………………………………………………（14）4．2 調(diào)試方法與調(diào)試過程………………………………………（12）收獲體會……………………………………………………………（15）參考文獻(xiàn)……………………………………………………………（16）

一 設(shè)計的目的及任務(wù)

1．1課程設(shè)計的目的：

1．掌握電子系統(tǒng)的一般設(shè)計方法

2．掌握模擬IC器件的應(yīng)用

3．培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識來指導(dǎo)實踐的能力 4．掌握常用元器件的識別和測試

5．熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法

1．2課程設(shè)計任務(wù)與要求：

1.設(shè)計一個能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波信號發(fā)生器，2能同時輸出一定頻率一定幅度的3種波形：正弦波、和三

角波；

3可以用±12V或±15V直流穩(wěn)壓電源供電；

1．3 課程設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)：

1．設(shè)計、組裝、調(diào)試函數(shù)發(fā)生器

2．輸出波形：正弦波、方波、三角波； 3．頻率范圍 ：在10－10000Hz范圍內(nèi)可調(diào) ；

4．輸出電壓：方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正

弦波UＰ－Ｐ>1V。

RC正弦波振蕩電路

常見的RC正弦波振蕩電路是RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路，它又被稱為文氏橋正弦波振蕩電路。

串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在此作為選頻和反饋網(wǎng)絡(luò)。它的電路圖如圖（1）所示： 它的起振條件為：

。它的振蕩頻率為：

它主要用于低頻振蕩。要想產(chǎn)生更高頻率的正弦信號，一般采用LC正弦波振蕩電路。它的振蕩頻率為：

。石英振蕩器的特點(diǎn)是其振蕩頻率特別穩(wěn)定，它常用于振蕩頻率高度穩(wěn)定的的場合。

圖（1）

2.2 正弦波轉(zhuǎn)換方波電路的工作原理:

在單限比較器中，輸入電壓在閥值電壓附近的任何微小變化，都將引起輸出電壓的躍變，不管這種微小變化是來源于輸入信號還是外部干擾。因此，雖然單限比較器很靈敏，但是抗干擾能力差。而滯回比較器具有滯回特性，即具有慣性，因此也就具有一定的抗干擾能

力。從反向輸入端輸人的滯回比較器電路如圖1a所示，滯回比較器電路中引人了正反饋。從集成運(yùn)放輸出端的限幅電路可以看出，UO＝±UZ。集成運(yùn)放反相輸人端電位UP＝UI同相輸入端電位

令UN=UP求出的uI就是閥值電壓，因此得出

輸出電壓在輸人電壓u，等于閥值電壓時是如何變化的呢？假設(shè)uI<-UT，那么UN一定小于up，因而UO＝+UZ，所以uP=+UYO。只有當(dāng)輸人電壓uI增大到+UT，再增大一個無窮小量時，輸出電壓UO才會從+UT躍變?yōu)?UT。同理，假設(shè)UI>+UT，那么UN一定大于uP，因而UO＝-UZ，所以uP＝-UT。只有當(dāng)輸人電壓UI減小到-UT，再減小一個無窮小量時，輸出電壓UO才會從-UT躍變?yōu)?UT。可見，UO從+UT躍變?yōu)?UT和從-UT躍變?yōu)?UT的閥值電壓是不同的，電壓傳輸特性如圖b)所不。

從電壓傳輸特性上可以看出，當(dāng)-UT＜uI＜+UT時，UO可能是-UT，也可能是+UT。如果uI是從小于-UT，的值逐漸增大到-UT

實際上，由于集成運(yùn)放的開環(huán)差模增益不是無窮大，只有當(dāng)它的差模輸人電壓足夠大時，輸出電壓UO才為±UZ。UO在從+UT變?yōu)?UT或從-UT變?yōu)?UT的過程中，隨著uI的變化，將經(jīng)過線性區(qū)，并需要一定的時間。滯回比較器中引人了正反饋，加快了UO的轉(zhuǎn)換速度。例如，當(dāng)UO＝+UZ、uP=+UT時，只要uI略大于+UT足以引起UO的下降，即會產(chǎn)生如下的正反饋過程：UO的下降導(dǎo)致uP下降，而UP的下降又使得UO進(jìn)一步下降，反饋的結(jié)果使UO迅速變?yōu)椋璘T，從而獲得較為理想的電壓傳輸特性。本電路中該電路的作用是將正弦信號轉(zhuǎn)變成方波信號，其傳輸特性曲線如下圖所示：

正弦波傳輸特性 2.3 方波轉(zhuǎn)換成三角波電路的工作原理：

當(dāng)輸入信號為方波時，其輸出信號為三角波，電路波形圖如下：

2.4總電路圖

三 單元電路設(shè)計

3.1 正弦波發(fā)生電路的設(shè)計

本電路中采用RC橋式正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，其電路圖如下所示

RC橋式正弦振蕩電路

該電路Rf回路串聯(lián)兩個并聯(lián)的二極管，如上圖所示串聯(lián)了兩個并聯(lián)的1BH62，這樣利用電流增大時二極管動態(tài)電阻減小、電流減小時動態(tài)電阻增大的特點(diǎn)，加入非線性環(huán)節(jié)，從而使輸出電壓穩(wěn)定。

此時輸出電壓系數(shù)為

Au=1+(Rf+rd)/R1 RC振蕩的頻率為：f0=1/(2∏RC)該電路中R=51K C=10nF f0=1/(2*3.14*51000*10)≈312Hz T=1/f0=1/312=3.2*10S=3.2ms 用Multisim10.0對電路進(jìn)行仿真得到下圖

3仿真波形

從圖中可得出產(chǎn)生的正弦波最大值Umax=13.000V;T=799.220us×4=3196.88us≈3.2ms.F0=1/T=312Hz.仿真得出的數(shù)據(jù)與理論計算一樣，電路正確。

3.2 正弦波轉(zhuǎn)換方波電路的設(shè)計

本電路中采用滯回電壓比較器將正弦波轉(zhuǎn)成方波，其電路原理如下圖所示

滯回電壓比較器電路原理圖

滯回電壓比較器原理前面有描述，此處不贅述。

本電路中用到的穩(wěn)壓管為1N5759A，其穩(wěn)壓電壓為±1.7V 電路中閾值電壓為：

R2R1 UT1=UREF-UZ

R1?R2R1?R2

R2R1 UT2=UREF+UZ

R1?R2R1?R2 本電路中UREF=0，所以

R1 UT1=-UZ

R1?R2

UT2=

R1UZ

R1?R2

用Multisim10.0對其進(jìn)行仿真得到如下波形圖

波形仿真：

112

t2

四

電路調(diào)試或仿真

4．1 電路仿真

電路總體仿真圖如下所示

4．2 調(diào)試方法與調(diào)試過程

總電路圖如下所示

六

參考文獻(xiàn)

童詩白主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）．北京：高教出版社，2001 李萬臣主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)與課程設(shè)計.哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001.3 胡宴如主編.模擬電子技術(shù).北京.高等教育出版社，2000

第四篇：模電課程設(shè)計

《模擬電子技術(shù)課程設(shè)計》教學(xué)大綱

《Analog circuit course design》

總學(xué)時數(shù)： 1周學(xué)分?jǐn)?shù)：1其中：實驗（上機(jī)）學(xué)時：1周適用專業(yè)：電子信息、通信執(zhí)筆者： 吳學(xué)民（副教授）

一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)

本課程是電子信息專業(yè)和通信專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課--模擬電子技術(shù)的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

本課程的目的和任務(wù)是：使學(xué)生初步了解和掌握一個電子電路的設(shè)計、調(diào)試的過程；能進(jìn)一步鞏固課堂上學(xué)到的理論知識；對學(xué)生進(jìn)行一些如何進(jìn)行實際技術(shù)工作的訓(xùn)練。

二、課程教學(xué)的基本要求

通過一周的課程設(shè)計，使學(xué)生掌握一個較為復(fù)雜的模擬電子電路的設(shè)計和制作的方法；理解教師提供的電子電路的工作原理

三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)

本課程主要內(nèi)容是：用一周的時間讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行一個電子電路的設(shè)計，制作和調(diào)試。本課程是在模擬電路課程結(jié)束之后的一次設(shè)計實踐。選題很重要，既要有綜合性，有一定的難度，又要讓學(xué)生能在一周內(nèi)完成。以下題目可作為參考：

1．函數(shù)發(fā)生器

2．穩(wěn)壓電源

3．?dāng)?shù)字頻率計

4．智力競賽搶答器

5．?dāng)?shù)字顯示電容測試儀

6．光電計數(shù)器等

7．功率放大電路

四、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)的要求

考核環(huán)節(jié)主要根據(jù)學(xué)生在課程進(jìn)行過程中表現(xiàn)出來的求知務(wù)實的態(tài)度、動手能力、制作的實驗電路的水平和設(shè)計報告綜合評定。按優(yōu)、良、中、差分等。

五、學(xué)時分配（略）

六、本課程與其它課程的關(guān)系

本課程的先修課程：模擬電子技術(shù)。它也為以后的畢業(yè)設(shè)計提供一個基礎(chǔ)。

七、教材及教學(xué)參考書

1．《電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》孫梅生等編 北京: 高等教育出版社, 1989.10

2．《電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計》 畢滿清 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1995年10月

第五篇：模電課程設(shè)計

門鈴對講系統(tǒng)

課題名稱：門鈴對講設(shè)計

姓名： 何偉偉 專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級： 2008-1 學(xué)號： 0801050107

指導(dǎo)教師：王桂海

信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息系

2010

年

07 月

05 日

門鈴對講系統(tǒng)

摘要：

本課題設(shè)計了一個以設(shè)計對講電路為核心的樓宇式門鈴對講系統(tǒng)。該門鈴對講系統(tǒng)主要短時間按鍵有效、用戶響鈴設(shè)計、電壓放大器設(shè)計、無輸出變壓器的功率放大器設(shè)計（OCL電路）、雙向?qū)υ捘K等組成。采用了LM386集成運(yùn)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(xiàn)了訪客用戶選擇、呼叫、雙向?qū)χv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(tài)功耗可達(dá)0.5W, 真正實現(xiàn)了超低功耗，使該門鈴對講系統(tǒng)更加人性化和實用化。

與傳統(tǒng)的門鈴對講系統(tǒng)相比，該設(shè)計具有保真度高、可靠性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、易操作性好等特點(diǎn)，可用于普通小區(qū)或樓宇使用。

關(guān)鍵詞：門鈴

樓宇

雙向?qū)χv

門鈴對講系統(tǒng)

前言

如今社會發(fā)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(xiàn)在講究如何更好的生活，我國很大一部人分人居住小區(qū)，居民都希望有著良好的環(huán)境和安全感，過上更加安逸的生活。社區(qū)的發(fā)展需有這些基本條件才能吸引購買力，房地產(chǎn)發(fā)展商將面臨一些實際問題：對于如何保障社區(qū)的安全及在管理上的方便，即能保障發(fā)展商的利益又能保障居住社區(qū)人員的需求及安全感、歸屬感，這是一個新的課題，讓發(fā)展商去面對和解決好。小區(qū)門鈴對講系統(tǒng)方案設(shè)計，在保障資金投入合理的情況下讓社區(qū)形成一個安全、舒適的文明社區(qū)。另一方面，最近五年的時間內(nèi)，隨著中國內(nèi)地經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)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(chǎn)商直接的競爭也越來越激烈，要實現(xiàn)商品房的良好銷售業(yè)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(qū)的概念幾年前開始導(dǎo)入中國內(nèi)地并迅速蔓延，以至于出現(xiàn)不是智能小區(qū)樓盤很難銷售的情況。

隨著城市的不斷發(fā)展，現(xiàn)代生活小區(qū)作為一種新穎的居家理念及物業(yè)管理模式越來越成為社會的需求及認(rèn)同。智能樓宇管理和樓宇可視對講系統(tǒng)及產(chǎn)品的生產(chǎn)商應(yīng)及時跟蹤市場需求，不斷創(chuàng)新，在各方面力求做到最好。智能建筑是未來建筑的發(fā)展方向，特別是隨著21世紀(jì)的到來，現(xiàn)代高科技和信息技術(shù)正在由智能大廈走向智能住宅小區(qū)，進(jìn)而走進(jìn)家庭。

技術(shù)方案比較：

(一)音頻運(yùn)算放大器的選擇：

門鈴對講系統(tǒng)

方案一OP37為低噪聲高速精密運(yùn)放，轉(zhuǎn)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(yùn)算放大器，具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。OP07的優(yōu)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(diào)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(xiàn)，即可以熟悉Multisim軟件，又可以對課本中有關(guān)三極管的知識加以鞏固，故優(yōu)先選擇；

本課題設(shè)計重點(diǎn)、難點(diǎn)：

系統(tǒng)中如何正確分使用立元件完成特定功能關(guān)鍵；

分立元件中三極管、電阻、電容是構(gòu)成所有電路的基礎(chǔ)，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(fèi)時間，就像筆者遇到的困難一樣，對于電壓放大倍數(shù)、飽和失真、截止失真、動態(tài)特性、靜態(tài)工作點(diǎn)的選取、互補(bǔ)功率放大器的設(shè)計、放大倍數(shù)計算、功率計算，由于失調(diào)電壓及失調(diào)電流的存在，運(yùn)放輸入為零時輸出往往不為零。對于內(nèi)部無自動穩(wěn)零措施的運(yùn)放需外加調(diào)零電路，使之在零輸入時輸出為零。對于單電源功電的運(yùn)放，常需在輸入端加直流偏置電壓，設(shè)置合適的靜態(tài)輸出電壓，以便能放大正、負(fù)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(diǎn)。

門鈴對講系統(tǒng)

目錄

第一章 總體設(shè)計思路

1.1總體描述與系統(tǒng)框架： 1.2設(shè)計框圖;第二章 有關(guān)樓宇和用戶的設(shè)計

2．1 確保短時間按鍵有效的設(shè)計 2．1用戶響鈴設(shè)計

第三章 對講電路的設(shè)計

3.1 電壓放大器設(shè)計 3.2 功率放大器設(shè)計

第四章 設(shè)計總結(jié)

4.1 實驗結(jié)論

4．2 參考文獻(xiàn)

4.2 實驗心得

第五章 附錄及說明

門鈴對講系統(tǒng)

第一章 總體設(shè)計

1.1總體描述與系統(tǒng)框架：

該門鈴對講系統(tǒng)的設(shè)計主要應(yīng)用模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的知識，旨在實現(xiàn)樓宇門鈴對講功能。功能實現(xiàn)流程如下：

圖1-1 1.2設(shè)計框圖：用總實驗圖代替：

門鈴對講系統(tǒng)

第二章 有關(guān)樓宇和用戶的設(shè)計

2．1確保短時間按鍵有效的設(shè)計

課題選用JK鎖存器復(fù)位功能由異步JK觸發(fā)器的異步復(fù)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(zhuǎn)；沒有時鐘觸發(fā)也是保持；

實驗圖如下：

原理:開關(guān)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(fù)位。

2．2 用戶響鈴設(shè)計

實驗圖如下：

門鈴對講系統(tǒng)

原理：按鈴前開關(guān)A處于斷開狀態(tài)，按鈴后開關(guān)接通，利用555定時器構(gòu)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(dǎo)通（二極管的單向?qū)щ娦裕浞烹姇r構(gòu)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(fā)出聲音不同，有兩種叮、咚聲音，這就是用戶聽到的聲音。

結(jié)論：發(fā)出了咚聲音。

第三章 對講電路的設(shè)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(jīng)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(tǒng)

結(jié)論：電壓經(jīng)放大之達(dá)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(jīng)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(tǒng)

結(jié)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(bǔ)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(qū)動聽筒的要求，故方案可行。

第四章 設(shè)計總結(jié)

4.1 實驗結(jié)論：

實驗每個部分均較理想，實現(xiàn)了相關(guān)功能，詳細(xì)請見每部分實驗圖

4．2 參考文獻(xiàn)：

童詩白 華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（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(nèi)容，前前后后花費(fèi)兩個星期，自知，內(nèi)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(dǎo)致沒有結(jié)果，什么也沒有，故聯(lián)想到，要想學(xué)好本門課程知識，得從基礎(chǔ)抓起，先分立，后集成，只有這樣，才能為以后所學(xué)課程做好準(zhǔn)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(gòu)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(qū)動揚(yáng)聲器，使之發(fā)聲。

門鈴對講系統(tǒng)

（3）用戶選擇控制：方案可如下：

A/D轉(zhuǎn)換器、譯碼器、D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，純屬數(shù)字電路課程內(nèi)容，很容易即可實現(xiàn)，這里就不作為設(shè)計的內(nèi)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(diǎn)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(chǎn)生電磁效應(yīng)，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(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)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(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)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(yīng)來工作），與模擬電路課程無直接關(guān)系，故可略去。