收音机课程设计----收音机音频放大电路仿真设计.doc

本科生课程设计题 目 收音机音频放大电路仿真设计 学 院 机械交通学院 专 业 电气工程及其自动化 班级 092班 14模拟电子技术课程设计评分标准项目子项目满分得分1作品制作质量2040完成效果202设计报告方案论证1050电路、计算，或仿真20调试、测试数据10规范性103其他工作态度510答辩5总分100总分：指导教师签名：1 设计目的12 设计要求和设计方案分析12.1、设计要求12.2、设计方案分析12.2.1功率放大电路的分析12.2.2 电压放大电路的分析23 设计内容33.1 功率放大电路33.1.1 功率放大电路的模拟仿真3图1 功率放大电路的模拟仿真及结果33.2、电压放大电路33.2.3、反馈网络的计算83.2.4 电压放大电路仿真图形及结果93.2.5、确定静态工作点103.2.6输入电阻、输出电阻及电压放大倍数的计算104 图形仿真和运行结果114.1、电路图114.2、仿真结果及分析115 心得体会136 收音机原件对照表.161 设计目的1、培养大学生的实际动手操作能力2、学习和使用multisim软件 3、训练毅力和耐心。培养独立思考问题的能力4、较好的把握电路图和实物之间的联系，并且会对造电路图检测错误5、根据原理图测出静态工作点2 设计要求和设计方案分析2.1、设计要求1、设计一个晶体管功率放大器电路，输入信号600mv，输出功率1-5w2、输出功率在1w到5w之间3、放大器工作频率范围30hz-30khz4、带内增益平坦度小于1db5、效率大于40%（越高越好）6、电压放大倍数：au=1707、最大输出电压：uo=2.5v8、频率响应：30hz30khz9、输入电阻：ri15k 10、失真度：2vom+ve+vces式中：vom为最大输出幅度 ve为晶体管发射级电压，取ve=13v。vces为晶体管饱和压降，取vces=1v。指标要求的最大输出电压vo=1v，给定电源电压ec=15v，可以满足要求。 图2 电源电压波形2、确定t2的集电极电阻和静态工作电流因为这级的输出电压比较大，为使负载得到最大幅度的电压，静态工作点应设在交流负载线的中点。如图3所示。由图可知，q点在交流负载线的中点，因此的t2静态工作点满足下列条件。 (1-1) 图3 静态分析图 因在晶体管的饱和区和截止区，信号失真很大，为了使电路不产生饱和失真和截止失真，vceq2应满足：vceq2vom+vces (1-2)由（1-1）式消去icq2并将（1-2）式代入可得： 取ve=3v；vces=1v则： 取r8=1k 图4 静态工作点分析由（1-1）式消去vceq2可得： 3、确定t2发射级电阻 取r9=4224、确定晶体管t2（1）选取晶体管时主要依据晶体管的三个极限参数：bvceo晶体管c-e间最大电压vcemax（管子截止时c-e间电压）icm晶体管工作时的最大电流icmax（管子饱和时c-e回路电流）pcm晶体管工作时的最大功耗pcmax由图4可知：ic2最大值为ic2max=2icq2vce的最大值vce2max=ec根据甲类电路的特点，t2的最大功耗为：pcmax=vceq2icq2因此t2的参数应满足：bvceoec=18v icm2icq2 pcm vceq2icq2选用s9011，其参数为：bvceo30v；icm30ma；pcm400mw；满足要求。（2）确定t2的基极电阻在工作点稳定的电路中，基极电压vb越稳定，则电路的稳定性越好。因此，在设计电路时应尽量使流过r6和r7的ir大些，以满足irib的条件，保证vb不受ib变化的影响。但是ir并不是越大越好，因为ir大，则r6和r7的值必然要小，这时将产生两个问题：第一增加电源的消耗；第二使第二级的输入电阻降低，而第二级的输入电阻是第一级的负载，所以ir太大时，将使第一级的放大倍数降低。为了使vb稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，一般计算时，按下式选取ir的值： 图5 基极电阻r6.r7分析图 ir =（510）ibq 硅管ir=（1015）ibq 锗管在上式中ir的选取原则对硅管和锗管是不同的，这是因为锗管的icbo随温度变化大，将会影响基极电位的稳定，因此ir取值一般比较大。对硅管来说icbo很小，因此ir的值可取得小些。本电路t2选用的是硅管，取ir=5ibq =100 则：由图5知： 取：r7=12k；r6=48k。 5、确定晶体管t1 （1）确定t1的静态工作点因为第一级是放大器的输入级，其输入信号比较小，放大后的输出电压也不大。所以对于第一级，失真度和输出幅度的要求比较容易实现。主要应考虑如何减小噪声，因输入级的噪声将随信号一起被逐级放大，对整机的噪声指标影响极大。晶体管的噪声大小与工作点的选取有很大的关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，但对提高放大倍数不利。所以静态电流不能太小。在工程计算中，一般对小信号电路的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取：icq1=0.11ma 锗管 icq1=0.12ma 硅管 vceq=（23）v如果输入信号较大或输出幅度较大时不能用此方法，而应该具体计算。计算方法与计算第二级的方法相同。（2）确定t1管的集电极电阻，发射级电阻 由图6知： 取：ve1=3v；vceq1=3v；icq1=1ma则： 图6 电阻r3.r4.r5分析图取：r3=12k 取：r4=250；r5=2.7k（3）t1管基极电阻的选取取：ir=10ibq，ve1=3v由图7知 取：r1=143k；r2=37k 图7 t1管电阻选取分析图 3.2.2、耦合电容和旁路电容的选取 各级耦合电容及旁路电容应根据放大器的下限频率f1决定。这些电容的容量越大，则放大器的低频响应越好。但容量越大电容漏电越大，这将造成电路工作不稳定。因此要适当的选择电容的容量，以保证收到满意的效果。在设计时一般按下式计算：其中：rs是信号源内阻，ri1是第一级输入电阻。其中：r01是第一级输出电阻，ri2是第二级输入电阻。其中：ro2是第二级输出电阻。其中：rb=r6/r7/r3由于这些公式计算繁琐，所以在工程计算中，常凭经验选取：耦合电容：210f发射极旁路电容：150200f现在用第二种方法确定c1、c2、c3、ce1和ce2取：c1=c2=c3=10fce1=ce2=100f电容器的耐压值只要大于可能出现在电容两端的最大电压即可。3.2.3、反馈网络的计算根据深反馈的计算方法，由图8知因为 所以 rf=100r4-r44.5k取： rf=4.5k，cf=10f 图8 深反馈网络图3.2.4 电压放大电路仿真图形及结果 图9.1 输入电压 输出电压 图9.2 3.2.5、确定静态工作点 图10 t1管静态图 图11 t2管静态图 根据静态分析图静态工作点分析图 求得t1,t2管的静态工作点ib1=0.0107ma ic1=1.071ma vce1=3.65vib2=0.058ma ic2=5.8ma vce2=3.6v3.2.6输入电阻、输出电阻及电压放大倍数的计算根据小信号模型法 图12 电路小信号模型图计算输入电阻、输出电阻及电压放大倍数ri1= 4.6k ro1=7.0k av1=-261 ri2= 1.4k ro2=1.2 av2= 165 av=av1av2=96694 图形仿真和运行结果4.1、电路图图13 设计电路图4.2、仿真结果及分析 输入电压 两级放大电压 输出电压 图14 输入、两级、输出电压仿真结果 图15电压放大仿真波形 图16 幅频曲线 图17相频曲线幅频特性：随着频率的增加，电压幅值也随之增加。当频率达到100hz时，幅值趋于稳定。相频特性：随着频率的增加，相位角随之减小。当频率达到1khz时，相位角趋于稳定。 图18 最大功率仿真结果 图19 最小功率仿真结果5 心得体会通过这次的课程设计，我可以更好的使用multisim软件