模拟电子技术课程设计第 1 页 共 14 页张 家 界 航 空 工 业 职 业 技 术 学 院课 程 名 称 ： 模 拟 电 子 技 术 课 程 设 计系 部 ： 电 气 工 程 系专 业 班 级 ： 机电一体化技术 093353学 生 姓 名 ：指 导 教 师 ： 黄 华 飞 王 文 平完 成 时 间 ： 2010.06.122010.06.18报 告 成 绩 ： 模拟电子技术课程设计第 2 页 共 14 页目 录一、前言二、设计内容与任 务三、设计目的与要求四、方案设计 与论证五、电路原理 图及原理六、单元电路 设计与参数的计算七、电路的调试八、调试中出 现的问题九、仪器仪表及其元器件十、总结十一、参考文献模拟电子技术课程设计第 3 页 共 14 页低频功率放大器一、前言 伴 随 着 科 学 技 术 的 迅 速 发 展 ， 人 们 生 活 水 平 的 不 断 提 高 ， 对 音 频 功 率 放大 器 的 要 求 越 来 越 高 。 音 频 是 多 媒 体 中 的 一 种 重 要 媒 体 。 人 能 够 听 见 的 音频 信 号 的 频 率 范 围 大 约 是 60Hz-20kHz 其 中 语 音 大 约 分 布 在 300Hz-4kHz之 内 ， 而 音 乐 和 其 他 自 然 声 响 是 全 范 围 分 布 的 。音 频 放 大 器 的 目 的 是 以 要 求 的 音 量 和 功 率 水 平 在 发 声 输 出 元 件 上 重 新 产生 真 实 、 高 效 和 低 失 真 的 输 入 音 频 信 号 。 音 频 频 率 范 围 约 为 20 Hz 20 kHz， 因 此 放 大 器 必 须 在 此 频 率 范 围 内 具 有 良 好 的 频 率 响 应 。本 设 计 基 于 所 学 知 识 模 拟 制 作 音 响 功 率 放 大 器 ， 践 实 所 学 知 识 掌 握 程 度 ，并 通 过 对 所 学 知 识 来 制 造 和 改 进 相 关 产 品 ， 实 际 动 手 的 过 程 中 遇 见 了 很 多问 题 ， 但 是 在 老 师 的 指 导 和 帮 助 下 解 决 相 应 的 问 题 。 同 时 在 与 同 组 人 的 讨论 学 习 过 程 中 加 强 可 团 队 意 识 的 培 养 ， 加 强 了 相 互 间 协 调 合 作 的 能 力 ， 从而 高 质 、 高 效 的 完 成 本 项 任 务 。二、设计内容与任务2.1 设计内容 一个音响放大器，要求具有话音放大、音调输出控制、对输入信号进行扩音。 以集成运放为核心进行设计。 已知：Vcc=9v,话筒模拟输入电压为 5v,电子混响延时器模块 1 片，集成功放 LM1875 芯片 1 片，负载电阻 ，扬声器一个。8lR 音响放大器的组成简介（话音放大器、电子混响器、混合前值放大器、音调制器 方案选择：本设计选择直接给定信号，由磁带防音机提供。 各单元电路的设计，作各单元电路的原理框图 功率放大器的选择，本设计选择 LM1875。 电路安装与调试2.2 设计任务设计并制作具有音调控制、音量控制及功率放大基本功能的低频功率放大器。模拟电子技术课程设计第 4 页 共 14 页三、设计目的与要求总的指导思想：对本次课程设计，原则上指导老师只给出大致的设计要求，在设计思路上不框定和约束同学们的思维，所以同学们可以发挥自己的创造性，有所发挥，并力求设计方案凝练可行、思路独特、效果良好。1、设计目的1) 通过安装和调试，熟练掌握 OTL 功率放大器的组成及工作特点。2) 训练查阅元器件资料、读电路图、检测元器件、安装和调试电路的能力。3） 掌握手工制作印制板及安装元器件电路的要领和技巧。4） 熟悉常用仪器的使用方法。2、 设计要求利用 3DG6 三极管做前级放大，利用 OTL 电路做后级放大，利用实验箱现成电源或自己在实验箱上设计电源，构成一个完整的功率放大器，最后利用 MP3或收音机作信号源，利用模电实验箱自带扬声器，进行功能验证。主 要 技 术 指 标 具 有 音 调 控 制 、 音 量 控 制 及 功 率 放 大 基 本 功 能 ； 输 出 功 率 不 小 于 0.3W/8 ， 频 率 响 应 5020KHz； 效 率 60 ， 失 真 小 ； 灵 敏 度 ： 线 路 输 入 ： 0.775V。（灵敏度 ：对放大器来说,灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入模拟电子技术课程设计第 5 页 共 14 页端所加信号的电压大小，因此也称为输入灵敏度;对音箱来说,灵敏度是指给音箱施加 1W 的输入功率, 在喇叭正前方 1 米远处能产生多少分贝的声压值.）四、方案设计与论证41 方案的选择方 案 ： 采 用 直 接 给 定 的 音 频 信 号 外 加 音 响 放 大 器采用直接所定的音频信号，是由 MP3 现代音频信号设备，直接给音响放大器。此电路简单，其优点是：在音频信号具有直接给定的音频频率，在频率方面没有失真效果，而且具有混响器的效果。图 4.1 直接给定的音频信号外加音响放大器4.2 方案的讨论选择此方案有三个原因：首先这个方案它设计简单可靠，软硬可相互补充各自的缺点。同时音响效果也比较好。音响放大电路设计由三部分组成:前置放大模块，音调输出控制模块，功率放大模块。前置放大模块作用是将磁带放音机输出的音乐信号混合放大。音调输出控制模块作用是主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。功率放大模块作用是给音响放大的负载 （扬声器）提供LR一定的输出功率；其次本方案能很好的进行模拟仿真能够完成计算机调试的过程，减少我们在制作过程中的麻烦；第三本方案也是本组讨论觉得最合适的方案，便宜且方便。语 音 信 号 前 置 放 大 有 源 带 通滤 波 功 率 放 大 扬 声器模拟电子技术课程设计第 6 页 共 14 页五、电路原理图及原理5.1 电路原理图5.2 设计原理说明本设计由语音放大器、混合前置放大器、音调控制器及功率放大器五部分组成。其工作原理如下：当语音信号由信号发生器输出后，进入前置放大器进行放大。放大后的信号进入音调控制器，然后进入功率放大器进行功率放大后，由扬声器输出声音5.3 电路工作原理三极管 T1 为 NPN 管， T2、T 3为不同类型的晶体管。R 2、R C、RP 及二极管D1、D 2所组成的支路是两对复合管的基极偏置电路，静态是支路电流 I0可由下式计算： I0=(2Vcc-2VD)/(R1+RE+RP) 式中，V D为二极管的正向压降。模拟电子技术课程设计第 7 页 共 14 页为减小静态功耗和克服交越失真，静态时 T2、T 3应工作在微导通状态，即满足下列关系：VAB/VD1+VD2/BE1+VBE3 称此状态为有甲乙类状态。二极管 D1、D 2与三极管 T2、T 3应为相同类型的半导体材料，如图 D1、D 2为硅二极管 1N4007，则 T1、T 3也应为三极管。RP 调节范围不能太大，一般采用几百欧姆或 1K电位器（最好采用精密可调电位器） 。安装电路时首先应使 RP 的阻值为零，在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。否则会因 RP 的阻值较大而使复合管损坏。R1、R E用于减小三极管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十欧姆至几百欧姆，R 1、R E为负反馈电阻，可以改善功率放大器的性能，一般为几欧姆。因扬声器呈感性，易引起高频自激，此容性网络并入可使等效负载呈阻性。此外，感性负载易产生瞬时过压，有可能损坏晶体三极管 T2、T 3。R 1、C 2的取值视扬声器的频率响应而定，以效果最佳为好。一般 R1为几十欧姆，C 1为几千皮法至 0.1F。功放在交流信号输入时的工作过程如下：当音频信号 Vi为正半周时，运放的输出电压 Vc 上升，V B亦上升，负载 RL 中只有正向电流 iL，且随 Vi增加而增加。反之，当 Vi为负半周时，负载 RL 中只有负向电流 iL且随 Vi的负向增加而增加。只有当 Vi变化一周时负载 RL才可获得一个完整的交流信号。静态工作点设置：设电路参数完全对称。静态时功放的输出端 O 点对地的电位应为零，即VO=0，常称 O 点为“交流零点” 。电阻 R1 接地，一方面决定了同相放大器的输入电阻，另一方面保证了静态时同相端电位为零，即 V+=0。由于运放的反相端经 RE 接交流零点，所以 V-=0。故静态时运放的输出 Vc=0。调节 RP1 电位器可改变功放的负反馈深度。电路的静态工作点主要由 I0决定，I 0过小会使晶体管T2、T 3工作在乙类状态，输出信号会出现交越失真，I 0过大会增加静态功耗使功放的效率降低。综合考虑，对于数瓦的功放，一般取 I0=1mA3mA，以使T2、T 3工作电甲乙类状态。功放在交流信号输入时的工作工程如下：当音频信号 Vi为正半周时，运放的输出电压 VC上升，负载 RL中只有正向电流 IL,且随 Vi 增加而增加。反之，当 Vi为负半周时，负载 RC中只有负向电流 IL且随 Vi的负向增加而增加。只有模拟电子技术课程设计第 8 页 共 14 页当 Vi变化一周时负载 RL才可获六、单元电路设计与参数的计算6.1 单元电路的设计6.1.1 电源的设计该设计中需要用到 12V 的直流稳压电源。一般来说直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波电路及稳压电路所组成6.1.2 整流滤波电路设计整 流 电 路 将 交 流 电 压 变 成 单 向 脉 动 的 直 流 电 压 ； 滤 波 电 路 用 来 滤 除 整流 后 单 向 脉 动 电 压 中 的 交 流 成 份 ， 合 之 成 为 平 滑 的 直 流 电 压 。小功率直流电源因功率比较小，通常采用单相交流供电。为了获得平滑的直流电压，常在整流电路的后面加接滤波电路，以滤去交流成分。滤波电路常见的有电容滤波电路（主要利用电容两端电压不能突变的特性，使负载电压波形平滑，故电容应与负载并联）电感滤波电路及 型滤波电路。本设计采用电容滤波电路。6.1.3 稳压电路设计稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。常用的是三端式稳压器。6.1.4 前值放大电路音频放大器是音响系统的主体，包括前值放大器和功率放大器两部分，必要时可以插入图示均衡器。音频放大器对音频信号进行处理和放大，用足够的功率去推动扬声器系统发声。前值放大器。前值放大器具有双重功能，即选择音源并进行音频电压放大和音质控制。它将各种不同音源送来的不同电平的音频信号放大为大致相同的额定电平；同时通过加工处理，实现音质控制，以来复原始声音，输出高保真音频信号。因此在前值放大器中除必要的放大器外，还要置有音量控制、响度控制、音调控制、平衡控制、低频和高频噪声抑制等音质控制电路。所以，前值放大器被称为音响系统的音质控制中心。6.1.5 滤波电路设计在音响设计中滤波电路是非常重要的一个环节，当你一个滤波电路没有选模拟电子技术课程设计第 9 页 共 14 页择好时，在扬声器输出来的信号可能会受到干扰，从而使在扬声器输出来的声音带有杂音。滤波器的作用是从整个信号中将某一特定段的信号分离出来，使它在基本上不受到衰减的条件下通过滤波器，电容器是一种两个相互平行的电极夹在电介质之间卷饶而成的电抗元件，它具有一定的容抗，电容器对交流信号的公式为fcXC2/1表示交流信号的频率f表示为电感，L表示电容cRC 低通滤波器是由一个简单的电阻 R 和简单的电容 C 构成的。电路图如6-1-1所示其幅频特性和相频特性分别为 22(1)(1）HHUfAfarctnarctn由上式可知，当信号频率 由零逐渐升高时， 将逐渐下降，其幅频曲线f VA如图 4-7 所示，当 时， ，所以 称为低通滤波器的上Hf70.21VAHf限截止频率，其通带范围