高频电子线路课程设计-低频放大器.doc

高频电子线路课程设计摘要4关键词4前言5一. 设计要求1. 基本要求62. 选题意义6二. 方案设计1. 调幅接收机的组成方框图72. 调幅解调主要有七部分组成73. 调幅收音机基本原理7三. 我的部分1. 低频放大器介绍81. 灵敏度问题82. 高保真问题83. 提高效率的问题84. 电源方案85. 滤波器功能的革新82. 实验设备83. 总体电路94. 运行结果10四.实验分析：.用protel 99 se软件11电路图11运行的结果11分析11.用multisim7软件12设计电路图12运行结果12分析13五.总结13六.元件清单13振幅解调电路总体图14参考文献14摘要：电子设计自动化技术已渗透到电子系统和专用集成电路设计的各个环节中软件应用到电子设计，使电路的设计，调整和改进更加高效便捷。简单分析了超调幅收音机电路的工作原理及其组装和调试。本实用低频功率放大器设计有两部分组成前置放大级和功率放大级。前置放大级主要任务是完成小信号电压放大任务，同时要求低噪声、低温漂。关键词：收音机；幅度解调；中频放大器；电子设计自动化17前言功率放大器在家电、数码产品中的应用越来越广泛，与我们日常生活有着密切关系。随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。在大多数情况下，增强系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品的一个重要因素。低频功率放大器作为音响等电子设备的后即放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。同时低频放大器又是音响等电声设备消耗电源能量的主要部分。因此设计出实用、简洁、低价格的低频功率放大器是一个发展方向。功率放大器随着科技的进步是不断发展的，从最初的电子管功率放大器到现在的集成功率放大器，功率放大器经历了几个不同的发展阶段：电子管功放 晶体管功放 集成功放。功放按不同的分类方法可分为不同的类型，按所用的放大器件分类，可分为电子管式放大器、晶体管式功率放大器（包括场效应管功率放大器）和集成电路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器），目前以晶体管和集成电路式功率放大器为主，电子管功率放大器也占有一席之地。电子管功率放大器俗称胆机，电子管功放的生产工艺相当成熟，产品的稳定性很高，而离散性极小，特别是它的工作机理决定了它的音色十分温柔，富有人情味，因而成为重要的音响电路形式。电子管电路的设计、安装、调试都比较简单，期缺点是输出变压器、电源变压器的绕制工艺稍麻烦，耗电大、体积大、有一定的使用期限。因此在实际使用中有一定的局限性。现在大功率晶体管种类很多，优质功放电路也层出不穷，因此晶体管功率放大器是应用最广泛的形式。人们研制出许多优质新型电路使功放的谐波失真，很容易减少到0.05%以下。场效应管是一种很有潜力的功率放大器件，它具有噪声小、动态范围大、负温度特性等特点 ，音色和电子管相似，保护电路简单。场效应管生产技术还在不断发展，场效应管放大器将有更为强大的生命力。由于集成电路技术的迅速发展，集成电路功率放大器也大量涌现出来，其工艺和指标都达到了很高水平，它的突出特点是体积小、电路简单、性能优越、保护功能齐全等。由于在很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。现今功率放大器不仅仅是消费产品(音响) 中不可缺少的设备,还广泛应用于控制系统和测量系统中。 然而低频功率放大器已经是一个技术相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至思想认识上都取得了长足的进步。目前市场上的集成功放产品价格已经很低并且种类也很多,典型的有lm1875、tda1521、tda1514。这些优质功放模块体积小、性能优越、保护功能齐全、外围电路简单、易制作易调试。最近，一种应用砷化钾mesfet制成的功率放大器mmic，在移动电话和个人数据终端领域中应用越来越广泛，一片尺寸为2.53.48平方毫米的mmic输出功率可达1.1w，工作频率达950mhz。本文给出一种简单实用、制作成本低廉的实用低频功率放大器的设计方案,并给出实际测试结果。功率放大可由分立元件组成,也可由集成电路完成。由分立元件组成功率放大器，如果进行精心的设计，则在效率和失真方面更优于集成的，价格方面便宜一点，但如果电路选择和参数设置不恰当时,元件性能就不能很好的表现出来,制作调试比较困难。从电路的简单性和易调性，集成电路更好些。本次设计功放采用集成电路完成。前置放大级主要任务是完成小信号电压放大任务，同时要求低噪声、低温漂。电路系统设计简洁、实用并且达到高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的指标。一.设计要求.基本要求.用所学的知识设计一个超调幅收音机，在设计的过程中要用到调幅解调的知识。.使调幅解调发挥得淋漓尽致，自动搜索电台并存储功能。.选题意义通过本课题设计与装配、调试，提高学生的实际动手能力，巩固已学的理论知识，能够使学生建立无线电发射机的整机概念，了解发射机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算发射机的各个单元电路：主振级、激励级、输出级、输出匹配网络；初步掌握小型等幅波发射机的调整及测试方法。在此次设计中，综合运用了所学知识，构成了新的知识框架，提高了对知识的理解与实际运用能力，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则，提高了知识运用的综合能力。二.方案设计.调幅接收机的组成方框图如图1所示。高频信号放大器混频 器中 频放 大器检波器本 地振 荡器低频放大 器喇叭 图1.调幅解调主要有七部分组成：天线-接收电磁波并进行选择。高频信号放大器-对接收的信号进行电压放大处理。本地振荡器和混频器-将信号变为频率为465khz的中频信号。中频放大器-进一步将信号电压放大。检波器-应用非线性元件进行频率变换。低频放大器-对相应信号处理，使的信号能够被喇叭接收。喇叭-将音频信号还原为声音。.调幅收音机基本原理：电台发送的电磁波，收音机通过天线和由电感线圈和可变电容器组成的谐振电路（称调谐电路）来选择性的接收所需高频信号。由调谐电路选择出的所需要的电台信号是已调幅的高频信号，并且十分微弱，需要先经过高频小信号放大器进行放大处理，再经过混频器和本振将高频信号变为频率为465khz的中频信号，这是超外差式收音机的核心部分，由于它是调制信号，喇叭无法将这种信号直接还原成声音，因此，必须从高频信号中把音频信号分离出来，这个分离过程称为解调，或检波。在收音机中，检波是由半导体器件二极管或三极管来完成。调幅的高频信号经检波还原出音频信号，再经过低频放大然后送往喇叭，喇叭将音频信号还原为声音。三.我的部分（低频放大电路的设计）.低频放大器介绍低频放大器设计主要由低噪声放大电路、带阻滤波电路、信号放大电路等。1.灵敏度问题由于信号至少需要被放大一千多倍。考虑到运算放大器的放大倍数和通频带的关系，所以放大电路采用两级放大。2.高保真问题功率放大电路采用了具有负反馈功能的甲乙类推挽放大电路，有效克服了普通甲乙类推挽放大电路的交越失真问题。3.提高效率的问题（创新点）运算放大器的电源电压高于功率输出级的电源电压，最大限度地提高了电源电压的利用率，也就是功率放大器的效率。4.电源方案（创新点）将稳压前的电压作为运算放大器的电源，稳压后的12v提供给功率输出级，这样就在获得两套对称电源输出的同时，最大限度地简化了电源结构。5.滤波器功能的革新（创新点）对陷波电路进行了革新，使经典陷波器尖锐的幅频特性曲线变得圆滑一些，使其更加适合消除机械发电机产生的不够精确和稳定的50hz工频干扰。测试结果表明，该低频功率放大器可以很好地实现对低频信号的放大作用，其输出带宽、功率、效率等方面具有较好的指标、较高。.实验设备：电容；电阻；示波器；multisim7软件；函数信号发生器；adcl-iv型电子实验仪；集成运放：lm324 ，电位计、电阻、电容若干。前置放大电路： .总体电路如图2所示：图2设计电路如图2所示，我们直接采用施密特触发器进行波形变换与整形，选用高精度、高速运算放大器lf357构成施密特触发器。根据题目要求，变换后的方波要正、负对称，频率为1000hz，上升和下降时间 1us，电压的峰-峰值为200mv。因为lf357属于fet管，具有良好的匹配性能，输入阻抗高、低噪声、漂移小、频带宽、响应快等特点，完全可以满足技术指标要求。它将前级的信号再加以放大，以达到规定的功率输出，去推动喇叭发声，可选择我们熟悉的otl电路。低频放大电路的设计，是根据要求的输出功率、选择的电源电压、喇叭的交流电阻，从后向前进行。确定输出功率后进行功放管的选择，应通过手册查出功放管主要极限参数。例：小功率晶体管3ax31b的极限参数：pcm125mw，icm125ma，bvceo12v。末级一对功放管的、及正向基极发射级电阻rbe等都要对称（保证误差在20%以内）。激励级要求输出功率较小，一般甲类放大器能满足要求。可求出输出级的功率增益，根据所要求的输出功率指标及输入变压器的效率求出激励级的输出功率，定出交流电压幅值um及交流电流的幅值icm，求出变比k及icq。功率放大至低放前级要加入合适的负反馈。.运行结果图3当从检波出来的信号进入到低频放大器后进行放大，使得幅度等放大以便喇叭将音频信号还原为声音。 四.实验分析：5. 用protel 99 se软件我刚开始做的时候用protel 99 se软件做可结果总是出错例如：电路图如图4所示： 图4运行的结果如图5：图5 分析： 可能是对protel 99 se的认识和所学的的知识不是很全所以在操作过程中不能很好的应用各个原件以及处理相应的错误。6. 用multisim7软件经过几天的探索和学习还是觉得用multisim7软件比较好一点。于是，用multisim7软件设计和仿真电路。我刚开始做时同样出现错误例如： 设计电路图如图6：图6 运行结果如图7： 图7 分析： 在各个元件连接时可能出现了问题或者连线出现了搭接，也有可能元件的参考值设置的过大或过小。五.总结 该系统采用直流信号发生器，这次课程设计不仅锻炼了我最基本的高频电子方面的设计能力，学习和掌握了multisim7软件的应用，更重要的是让我更深刻的认识了高频电子线路这门课程在实际中的应用，检验了我的学习情况，加深了对书本中理论知识的认识，也更有利于我们对这门课程的理解。在此次设计时也遇到了不少的困难和问题，如参数选择，方案设计，仿真软件的应用，资料的查找但在我的努力下，最终还是克服了这些困难，使问题得到了解决。其中遇到的问题很多都是在书上不能找到的，所以我们必须利用图书馆和网络自己查找相关资料，这也提高了我筛选信息的能力，最重要也是最困难的就是实验参数的决定，这是一个关键的步骤，我必须从无数的信息中分离出对自己有用的，然后加以整理，最后才得到合适的数据，使设计最后得以完成。也正是在这个查找与整理的过程中，使我初步学会了如何去找到于自己有用的资源。在这样一个信息高度发达的现代社会，我们要想获得成功，除了自己的努力外，还必须学会利用更多其他人的知识，这样我们才能快速的掌握知识和能力。当然这个过程是一个积累的过程，当你做的多了以后你就会积累相当多的经验，会注意在设计的过程中要注意那些问题，那些方法可以使设计一次完成而不用再那么迷茫了。我刚开始时用protel 99 se但是由于种种原因还是感觉用multisim7软件比较熟悉就该用multisim7了。六.元件清单振幅解调电路总体图：参考文献：1 谭浩强著. c语言程序设计(第三版). 清华大学出版社,2005.2 李朝青著. 单片机原理及接口技术. 北京航空航天大学出版社,2005.3 康华光. 电子