《功率放大器器》doc版.doc

沈阳工程学院课程设计 - 1 - 蒅螈肇肅莁螈螇芁芇螇衿肃薅袆羂艿蒁袅肄肂莇袄螄芇芃蒁羆肀艿蒀肈莅薈葿螈膈蒄蒈袀莄莀蒇羂膇芆蒆肅罿薄薅螄膅蒀薅袇羈莆薄聿膃莂薃蝿肆芈薂袁芁薇薁羃肄蒃薀肆芀荿虿螅肂芅虿袈芈膁蚈羀肁葿蚇螀芆蒅蚆袂腿莁蚅羄莅芇蚄肆膇薆蚄螆羀蒂螃袈膆莈螂羁羈芄螁蚀膄膀螀袃羇蕿蝿羅节蒅螈肇肅莁螈螇芁芇螇衿肃薅袆羂艿蒁袅肄肂莇袄螄芇芃蒁羆肀艿蒀肈莅薈葿螈膈蒄蒈袀莄莀蒇羂膇芆蒆肅罿薄薅螄膅蒀薅袇羈莆薄聿膃莂薃蝿肆芈薂袁芁薇薁羃肄蒃薀肆芀荿虿螅肂芅虿袈芈膁蚈羀肁葿蚇螀芆蒅蚆袂腿莁蚅羄莅芇蚄肆膇薆蚄螆羀蒂螃袈膆莈螂羁羈芄螁蚀膄膀螀袃羇蕿蝿羅节蒅螈肇肅莁螈螇芁芇螇衿肃薅袆羂艿蒁袅肄肂莇袄螄芇芃蒁羆肀艿蒀肈莅薈葿螈膈蒄蒈袀莄莀蒇羂膇芆蒆肅罿薄薅螄膅蒀薅袇羈莆薄聿膃莂薃蝿肆芈薂袁芁薇薁羃肄蒃薀肆芀荿虿螅肂芅虿袈芈膁蚈羀肁葿蚇螀芆蒅蚆袂腿莁蚅羄莅芇蚄肆膇薆蚄螆羀蒂螃袈膆莈螂羁羈芄螁蚀膄膀螀袃羇蕿蝿羅节蒅螈肇肅莁螈螇芁芇螇衿肃薅袆羂艿蒁袅肄肂莇袄螄芇芃蒁羆肀艿蒀肈莅薈葿螈膈蒄蒈袀莄莀蒇羂膇芆蒆肅罿薄薅螄膅蒀薅袇羈莆薄聿膃莂薃蝿肆芈薂袁芁薇薁羃肄蒃薀肆芀荿虿螅肂芅虿袈蒅螈肇肅莁螈螇芁芇螇衿肃薅袆羂艿蒁袅肄肂莇袄螄芇芃蒁羆肀艿蒀肈莅薈葿螈膈蒄蒈袀莄莀蒇羂膇芆蒆肅罿薄薅螄膅蒀薅袇羈莆薄聿膃莂薃蝿肆芈薂袁芁薇薁羃肄蒃薀肆芀荿虿螅肂芅虿袈芈膁蚈羀肁葿蚇螀芆蒅蚆袂腿莁蚅羄莅芇蚄肆膇薆蚄螆羀蒂螃袈膆莈螂羁羈芄螁蚀膄膀螀袃羇蕿蝿羅节蒅螈肇肅莁螈螇芁芇螇衿肃薅袆羂艿蒁袅肄肂莇袄螄芇芃蒁羆肀艿蒀肈莅薈葿螈膈蒄蒈袀莄莀蒇羂膇芆蒆肅罿薄薅螄膅蒀薅袇羈莆薄聿膃莂薃蝿肆芈薂袁芁薇薁羃肄蒃薀肆芀荿虿螅肂芅虿袈芈膁蚈羀肁葿蚇螀芆蒅蚆袂腿莁蚅羄莅芇蚄肆膇薆蚄螆羀蒂螃袈膆莈螂羁羈芄螁蚀膄膀螀袃羇蕿蝿羅节蒅螈肇肅莁螈螇芁芇螇衿肃薅袆羂艿蒁袅肄肂莇袄螄芇芃蒁羆肀艿蒀肈莅薈葿螈膈蒄蒈袀莄莀蒇羂膇芆蒆肅罿薄薅螄膅蒀薅袇羈莆薄聿膃莂薃蝿肆芈薂袁芁薇薁羃肄蒃薀肆芀荿虿螅肂芅虿袈芈膁蚈羀肁葿蚇螀芆蒅蚆袂腿莁蚅羄莅芇蚄肆膇薆蚄螆羀蒂螃袈膆莈螂羁羈芄螁蚀膄膀螀袃羇蕿蝿羅节蒅螈肇肅莁螈螇芁芇螇衿肃薅袆羂艿蒁袅肄肂莇袄螄芇芃蒁羆肀艿蒀肈莅薈葿螈膈蒄蒈袀莄莀蒇羂膇芆蒆肅罿薄薅螄膅蒀薅袇羈莆薄聿膃莂薃蝿肆芈薂袁芁薇薁羃肄蒃薀肆芀荿虿螅肂芅虿袈 芈膁蚈羀肁葿蚇螀芆蒅蚆袂腿莁蚅羄莅芇蚄肆膇薆蚄螆羀蒂螃袈膆莈螂羁芈膁蚈羀肁葿蚇螀芆蒅蚆袂腿莁蚅羄莅芇蚄肆膇薆蚄螆羀蒂螃袈膆莈螂羁 沈 阳 工 程 学 院 课程设计任务书 课课程程设计题设计题目：目： 功率放大器器功率放大器器设计设计 系系 别别 班班级级 学生姓名学生姓名 学号学号 2009335112 指指导导教教师师 职职称称 副教授副教授 课课程程设计进设计进行地点：行地点： 任任 务务 下下 达达 时时 间间： ： 2010 年年 12 月月 20 日日 起止日期：起止日期：2010 年年 12 月月 17 日起日起至至 2010 年年 12 月月 31 日止日止 教教研研室室主主任任 2010年 年 12 月月 16 日批准日批准 沈阳工程学院课程设计 - 2 - 1 设计题设计题目：目： 功率放大器功率放大器设计设计 1.1 设计设计目的：（目的：（1）能独立）能独立查阅查阅、整理、分析有关、整理、分析有关资资料；料； （ （2）能用三极管完成）能用三极管完成设计设计任任务务 （ （3）掌握功率放大器的）掌握功率放大器的应应用与用与电电路路设计设计； ； （ （4）掌握）掌握电电路路焊焊接接调测调测 。 。 1.2 基本要求：（基本要求：（1） ）单电单电源功率放大器；源功率放大器； （ （2） ）输输出功率达到出功率达到 2W； ； (3） ）输输入入电电阻大于阻大于 1K； ； 1.3 发挥发挥部分：功率部分：功率扩扩展。展。 2 设计过设计过程的基本要求：程的基本要求： 2.1 基本部分必基本部分必须须完成，完成，发挥发挥部分可以根据自己的能力有部分可以根据自己的能力有选择选择的完成；的完成； 2.2 符合符合设计设计要求的要求的报报告一份，其中包括告一份，其中包括逻辑电逻辑电路路图图 ； ； 2.3 设计过设计过程的草稿要求保留并随程的草稿要求保留并随设计报设计报告一起上交；告一起上交； 3 报报告的基本要求：告的基本要求： 3.1 蓝蓝黑色或黑色黑色或黑色钢钢笔或碳素笔笔或碳素笔书书写，不允写，不允许许用用圆圆珠笔。珠笔。项项目目齐齐全、字迹工整，全、字迹工整， 有条件的可以打印，不少于有条件的可以打印，不少于 3000 字。字。图纸为图纸为 A3，有条件的可打印，不允，有条件的可打印，不允 许许复印。复印。 3.2 装装订顺订顺序：封面、成序：封面、成绩评绩评定表、中文摘要、关定表、中文摘要、关键词键词、目、目录录、正文（正文的具、正文（正文的具 体要求按老体要求按老师讲课师讲课要求）、致要求）、致谢谢、参考文献、附、参考文献、附录录（ （逻辑电逻辑电路路图图与与实际实际接接线图线图） ） 。 。 4.时间进时间进度安排：度安排： 沈阳工程学院课程设计 - 3 - 顺顺序序阶阶段日期段日期计计 划划 完完 成成 内内 容容备备注注 12010.12.20讲讲解主要解主要设计设计内容，学生根据任内容，学生根据任务书查资务书查资料料 讲讲解解 22010.12.21学生根据任学生根据任务书查资务书查资料，答疑指料，答疑指导导答疑答疑 32010.12.22搭接搭接电电路路指指导导 42010.12.23搭接搭接电电路路指指导导 52010.12.24 搭接搭接电电路路 指指导导 62010.12.27电电路路调测调测 指指导导 72010.12.28电电路路调测调测 指指导导 82010.12.29电电路路调测调测 指指导导 92010.12.30写写报报告告指指导导 102010.12.31答答辩验辩验收收 评评分分 2010-12-20 摘 要 本功率放大器以三极管和二极管功率放大为核心，由甲乙类单电源互补对称功率放 大电路，前一三极管为前置放大极。只用了一个正电源 Ucc，但在输出端增加了一个大容 量的耦合电容 C。确定电阻 R 的数值之后便得到集电极电流，通过两个二极管给功率输出 管加上合适偏置电压，使其后面两三极管工作在甲乙类工作状态。电路中提供的 电压，输入电阻大于 1 千欧,电路中电阻设定为千欧，千欧，经三极管放大作 用，最终经过示波器看出在负载上获得完整放大波形。连接音频，经上述从而实现了输 入信号放大后输出功率放大倍的题目要求。 关键词关键词 功率放大器，前置放大，三极管,放大输出 沈阳工程学院课程设计 - 4 - 沈沈 阳阳 工工 程程 学学 院院 模拟电子技术模拟电子技术 课程设计成绩评定表课程设计成绩评定表 系（部）：系（部）： 自控系自控系 班级：班级： 电子电子091091 学生姓名：学生姓名： 李春玲李春玲 指指 导导 教教 师师 评评 审审 意意 见见 评价 内容 具 体 要 求权重评 分 加权 分 调研 论证 能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案 和日程安排。 0.15 54 43 32 2 工作 能力 态度 工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好， 能够独立完成设计工作， 0.25 54 43 32 2 工作 量 按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难 度适宜。 0.25 54 43 32 2 说明 书的 质量 说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文 字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全， 图表完备，书写工整规范。 0.55 54 43 32 2 指导教师评审成绩指导教师评审成绩 （加权分合计乘以（加权分合计乘以 1212） 分分加权分合计加权分合计 指指 导导 教教 师师 签签 名：名： 年年 月月 日日 评评 阅阅 教教 师师 评评 审审 意意 见见 沈阳工程学院课程设计 - 5 - 评价 内容 具 体 要 求权重评 分 加权 分 查阅 文献 查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力 0.25 54 43 32 2 工作 量 工作量饱满，难度适中。 0.55 54 43 32 2 说明 书的 质量 说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文 字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全， 图表完备，书写工整规范。 0.35 54 43 32 2 评阅教师评审成绩评阅教师评审成绩 （加权分合计乘以（加权分合计乘以 8 8） 分分加权分合计加权分合计 评评 阅阅 教教 师师 签签 名：名： 年年 月月 日日 课课 程程 设设 计计 总总 评评 成成 绩绩分分 目 录 摘 要 3 目 录 4 1 引 言.5 2.设计方案及实现 .6 2.1 方案一 6 2.2 方案二 6 致致 谢谢 9 参考文献 10 附 录 .11 附录1.111 沈阳工程学院课程设计 - 6 - 附录1.212 附录1.313 1 1 引引 言言 随着科技的发展，电子产品的应用越来越广泛，电子电路的设计也越来越重要。目 前我们为了研究一些信号的特性和相关参数，往往要对这些信号进行检测。其中，我们 这次要研究一下低频功率放大器。 多级放大电路的中间级或输入级将电压信号或电流信号放大以后，送到输出级，达 到功率放大的目的，这个过程主要由功率放大器来完成；而这一系列的放大过程主要都 是三极管的放大功能。这次功率放大先要有一级三极管的推动作用，再经过一次放大作 用即可达到放大的效果。本次课程设计，主要 功率放大器的特点、工作原理，如何输出 较大的交流功率。在此基础上，重点讨论甲乙类互补对称功率放大器的工作原理、输出 功率的分析和计算。 沈阳工程学院课程设计 - 7 - 2 2 设计方案及实现设计方案及实现 2.12.1 方案一方案一 甲乙类单电源互补对称功率放大电路，其中 VD1、VD2 防止出现交越失真，V3 对 V1、V2 的基极电流基本没有放大作用，所以说电路中只有一级放大作用，达不到理想的 放大效果，放大作用不易实现。因此，最好采用二级放大电路，以达到功率放大效果。 2.2 方案二 上述过程分析电路中 V1，V2 构成互补对称功率放大电路，V3 为输出级的前置级， 直流电源提供的电流给 V3 和两个二极管提供静态偏置电流。 为了克服失真，利用 PN 压降，电阻压降或其他元器件压降给两三极管的发射结 加上正向偏置电压，是两个三极管在没有信号输入时处于微导通的状态。 静态时，由于输出功率管的对称，两管的发射极电位为 UCC/2，电容 C 被充电至 UCC/2。由于电容 C2 的隔直作用， RL 上无电流流过，输出电压为零。 当输入正弦信号负半周时，集电极电位升高，两管基极电位随之升高，V1 导 通，V2 截止；当输入正弦信号正半周时，3集电极电位降低，两管基极电位随之降 低，V2 导通，V1 截止，这是已充电的电容代替了 OCL 电路中UCC 的作用，经负 载、2 管放电。由此可见，在输入信号的一个周期内，在负载上获得完整的正弦电 压波形。其输出电压的最大峰值是 UCC/2。 沈阳工程学院课程设计 - 8 - 耦合电容 C 一般选择耐压大于 UCC，容量为几百到几千微发的电解电容。因为电容 容量较大，充放电缓慢，使得维持电容两端电压 UCC/2 基本不变。 显然，电路图中，三极管 V3 一级推动，并伴有一级输出。再经过三极管 V1，V2 的二级放大作用，从而实现功率放大作用。最终运用此方案二，实现课程设计课题。 静态工作时时，测得 UV3 =2.1V，UV2=3V，UV1 =2V。 两个二极管两端的电压为 1.2V，这样使得三极管 V1、V2 处于微导通状态，从而避免 了交越失真。 当输入正弦信号时，出现了放大 40 倍的效果。并且，随着输入的增加，最大输出电 压为 3V，实现了功率大于 2W 的目的。 由 P=U2/2R 得到 因为 Uom=3V RL .5 欧 所以，Pom=3W 这完全符合题目的要求。 3.3.设计原理设计原理 电路数据分析如下: 三极管放大倍数为 200 5-0.7=RbIBQ+200IBQR （200 RRb） IBQ4.3 i=Rbrbe 30026/ IBQ=1000 26/IBQ=700. 由式得出： 200 R+ Rb=116 此题目中，取 Rb=91K 欧 Rl=1.5 欧 IBQ= UCC UBE/(200 RRb )47mA rbe 1k 欧 沈阳工程学院课程设计 - 9 - 总总 结结 经过一学期的学习，总的来说，我对这门课是热情高涨的。我模拟电子课程设计很感 兴趣。模电课程设计，是以学生自己动手，掌握一定操作技能并亲手设计、制作、组装 与调试为特色的。它将理论与实际相结合，培养我们的实践能力和创新精神。作为信息 时代的大学生，仅学会课本理论是不够的，基本的动手实践能力是一切工作和创造的基 础和必要条件。 通过一个星期的动手实践，使我们对模拟电子的理论有了系统了解。这也是我第一 次把自己的专业知识运用到实际中。在这次课程设计中，我有学习了一些新元器件，比 如三极管，电容，电阻和二极管的识别；了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、实现 电路功能的设计制作、功率放大器工作原理与组成元件的作用等。这些知识不仅在课堂 上有效，对以后的电子专业课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意 义；也对自己的动手能力是个很大的锻炼。实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一 不是在实践中得到检验的。没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究 中有所成就。 在这次功率放大器设计中，当静态时，测得 UV3 =2.1V, UV2 =3V, UV1=2V,两个二极 管两端的电压为 1.2V，三极管的偏置电压大约是 0.6V，满足实验要求；但输入交流信号 时，得到了放大 40 倍的目的，并且随着输入的增加最大输出电压是 3V。由由 P=U/2R 得 到 P0m=3W,达到了输出大于 2W 的效果。其中计算得出输入电阻为 1.025 千欧。这完全满足 题目的要求。 在课程设计中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决实际问题的能力。比如做功 率放大器组装与调试时，有一些焊点的间距特别小，稍不留神，就焊在一起了，这就需 要我们必须认真细致，但是我还是完成了任务。从中我学到了很多，使自己的动手能力 沈阳工程学院课程设计 - 10 - 也有所提高，我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向，增进专业知识的 强化。 致致 谢谢 经过两星期的功率放大器设计，我学到了不少知识。这也是我第一次把学到的模拟电 子技术的有关知识，运用到实际操作中。 在设计前，老师叫我们认识了一下基本的电子元器件，如电容，电阻，三极管的识别， 还学习了一下电路板的焊接。老师给我们讲设计题目及基本要求后，我们开始全身心投 入到设计中，先查阅了有关资料，再设计符合要求的功率放大逻辑电路图，经过反复的 思考与计算，得到老师的认可后，我们开始在电路板上连接实际图。 在课程设计的过程中，老师帮助我们找需要的元器件，领着我们分析原因，帮助我 们调试电路，交给我们设计的指导思想。在这次课程设计中我再次熟悉了示波器，信号 发生器的使用。在此特别感谢李老师的指导和帮助，感谢他无为不致的关怀。在完成课 程设计功率放大器的过程中，我得到了李老师的悉心指导和帮助，也总是麻烦老师 在百忙之中抽出时间为我修改并调试电路。然而李老师每次都是不厌其烦地指导我如何 改进电路，并提出了宝贵的意见和建议，不仅使我在课程设计的这段有限的时间内有效 地完成课题，我更加体会到的是李老师深厚的理论水平和严谨的治学态度，这些必将使 我受益匪浅。 课程设计这两个星期，通过分组完成课题，无形中在凸显的是小组成员的的团结互 助，提高了我们大家的团队意识，更加深厚了同学们之间的友谊。在小组成员的热心帮 助下，我所遇到的困难也逐渐减少，也纠正了我对理论的一些错误思想，我个人的效率 也有了很大提高。 我们组的成员也给了我很大的帮助，他们教会我怎样把电路板焊接得更好看，和我 一起分析设计电路图。在设计得过程中，我的方案总是达不到方大的结果，他们帮助我 沈阳工程学院课程设计 - 11 - 查找并分析原因，在我快要放弃的时候，是他们给了我信心，最后经过反复的测试，终 于出结果了，我感到特别高兴。这次课程设计，我又一次认识到了团队的力量是无限大 的。 经过了许多挫折和困难，我学到了不少知识。 参考文献参考文献 1 郝波，秦宏，李川编著.电子技术基础模拟电子技术.西安：西安电子科技大学出版 社.2008. 2 陈城等.实用电子电路设计与调试.北京：中国电力出版社.2006. 3 日铃木雅臣等.晶体管电路设计（上）.北京：科学出版社.2005. 4 孙建设等.模拟电子技术. 西安:化学工业出版.2004. 沈阳工程学院课程设计 - 12 - 附附 录录 附录1.1 Ucc Rb V1 UiUo V3 V2 沈阳工程学院课程设计 - 13 - 方案一逻辑电路图 附录1.2 +Ucc=+5V Rc VD1 V1 Rb V2VD1 + C2 VD2 Uo UiV2Rl C1 + V3 方案二逻辑电路图 沈阳工程学院课程设计 - 14 - 附录1.3 S 元器件清单 序号元器件名称数量型号或规格 1 三极管 3S9013 S8050 S8550 2 基极电阻 191K 3 集电极电阻 1125 4 负载电阻 11.5 5 电容 2 50V,10 微法；50V,125 微法 沈阳工程学院课程设计 - 15 - 6 二极管 2 膆薂罿羈蒂蒈羈肁芅螇羇膃蒀蚃羆芅芃蕿羆羅蒈蒅肅肇芁螃肄膀蒇虿肃莂芀蚅肂肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆薃螆蚇羆莆蚂蚆肈薂薈螅膀莄蒄螄芃膇螂螃羂莃螈螃膅膆蚄螂芇蒁薀螁羇芄蒆螀聿葿螅蝿膁节蚁袈芄蒈薇袇羃芀蒃袇肆蒆葿袆芈荿螇袅羈薄蚃袄肀莇蕿袃膂薃蒅袂芄莅螄羁羄膈蚀羁肆莄薆羀腿膆薂罿羈蒂蒈羈肁芅螇羇膃蒀蚃羆芅芃蕿羆羅蒈蒅肅肇芁螃肄膀蒇虿肃莂芀蚅肂肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆薃