模拟电子技术课程设计汇总.doc

模拟电子技术基础课程设计指 导 书唐治德 熊 兰 申利平 王明昌 夏鸣风 汪金刚电气工程学院2007年6月 目 录1 电子技术基础课程设计的基础知识.32 课程设计专题721 有源滤波系统.722 增益可程控的衰减及放大系统.923 OCL音频功率放大器的设计.1224 音频扩大机电路的设计.1525 电子镇流器的设计2226 温度报警电路的设计.2527 稳压电源.。2928 三相电相序检测与指示.3229 简单电阻、电容和电感测试电路34210 心电放大器的设计.38211多种信号发生器.,.41 2. 12 台灯自动开关盒.413. 电子技术（II）课程设计2006级报名表.514. 模拟电子技术课程设计要求. 521电子技术基础课程设计的基础知识电子技术基础课程设计包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和总结报告等教学环节。这里介绍课程设计的有关知识。电子电路设计方法在设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的系统电路图。一、 明确系统的设计任务要求对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，以便明确系统应完成的任务。二、 方案选择把系统要完成的任务分解为若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在此过程中要敢于探索，勇于创新，争取方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。三、 单元电路的设计、参数计算和器件选择根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路设计、参数计算和器件选择。 单元电路的设计单元电路是整机的一部分，只有把单元电路设计好才能提高整机设计水平。每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的联系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要求设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入、输出信号和控制信号的关系。 参数计算为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算，例如放大电路中各电阻值、放大倍数；振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。计算参数时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计功能、在实践中真正可行的参数。计算电路参数时应注意下列问题：（1） 元器件的工作电流、电压、频率和功耗参数应能满足电路指标的要求。（2） 元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般应大于额定值的.5倍。（3） 电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 器件选择（1） 阻容元件的选择 注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。（2） 分立元件的选择 包括二极管、双极型三极管、场效应管、光电二（三）极管等。根据他们的用途分别进行选择。（3） 集成电路的选择 根据电路功能、性能指标选择集成电路。注意集成电路的功耗、电源电压、工作速度是否满足设计要求。通过查阅有关设计手册，进行元器件的选择。四、 电路图的绘制电路图通常是在系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是电路组装、调试和维修的依据。绘制电路图时，注意以下几点：（1） 元器件布局合理、排列均匀、图面清晰、便于阅读。（2） 注意信号流向。一般从输入端或信号源开始，由左至右或上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。（3） 图形符号标准，适当标注。（4） 连线应为直线，尽量少交叉和折弯。理论设计的电路必须进行组装、调试和测试，检查电路能否满足设计功能和性能要求。电子电路的组装、调试与总结电子电路设计好后，便可进行组装、调试，最后对课题内容进行全面总结一、 电子电路的组装电子技术基础课程设计中组装2电路通常采用焊接和在面包板上插接两种方式。焊接组装可提高学生焊接技术，但器件可重复利用率低。在面包板上无器件组装便于插接且电路便于调长工，并可提高器件重复利用率。下面介绍在面包板上用插接方式组装电路的方法。1 集成电路的装插插接集成电路时首先应认清方向，不要倒插，所有集成电路的插入方向要保持一致，注意管脚不能弯曲。2 元器件的位置根据电路图的各部分功能确定元器件在面包板上的位置，并按倍民的流向将元器件顺地连接，以易于调试。3 导线的选用和连接导线直径应和面包板插孔直径相一致，过粗会损坏插孔，过细则与插孔接触不良。为检查电路的方便，根据不同用途，导线可以选用不同的颜色。一般习惯是正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信号线用其他颜色的线等。连接用的导线要求紧贴在面包板上，避免接触不良。连线不允许跨接在集成电路上，一般从集成电路周围通过，尽量做到横平竖直，这样便于查线和更换器件。组装电路时注意，电路之间要共地。正确的组装方法和合理的布局，不仅使电路整齐美观，而且能提高电路工作的可靠性，便于检查和排除故障。二、 电子电路的调试通常有以下两种调试电路的方法：第一种是采用边安装边调试的方法。把一个总电路按框图上的功能分成若干单元电路分别进行安装和调试，在完成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最后完成整机调试。对于新设计的电路，此方法既便于调试，又可及时发现和解决问题。该方法适于课程设计中采用。第二种方法是整个电路安装完毕，实行一次性调试。这种方法适于定型新产品。调试时应注意做好调试记录，准确记录电路各部分的测试数据和波形，以便于分析和运行时参考。一般调试步骤如下：1 通电检查电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，器件有无接错。2 通电检查接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，则应立即关断电源，待排队故障后方可重新通电。3 单元电路调试在调试单元电路时应明确本部分的调试要求，按调试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的整机联调创造条件。电路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要的数据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排除故障，完成调试标要求。4 整机联调各单元电路调试过错成后就为整机调试打下了基础。整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的信号关系，主要观察动态结果，检查电路的性能和参数，分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故障和问题及时采取处理措施。电路故障的排队可以按下述8种方法进行：信号寻迹法 寻找电路故障时，一般可以按信号的流程逐级进行。从电路的输入端加入适当的信号，用示波器或电压表等仪器逐级检查信号在电路内各部分伟输的情况，根据电路的工作原理分析电路的功能是否正常，如果有问题，应及时处理。调试电路时也可从输出级向输入能倒推进行，信号从最后一级电路的输入端，继续进行检查。这里所指的“适当信号”是指频率、电压幅值等参数应满足电路要求，这样才能使调试顺利进行。对分法 把有故障的电路分为两部分，先检测这两部分中究竟是哪部分有故障，然后再对有故障的部分对分检测，一直到找出故障为止。采用“对分法”可减少调试工作量。分割测试法 对于一些有反馈的环形电路，如振荡器、稳压器等电路，它们各级的工作情况互相牵连，这时可采取分割环路方法，将反馈环去掉，然后逐级检查，可更快地查出故障部分。对自激振荡现象也可以用此法检查。电容器旁路法 如遇电路发生自激振荡或寄生调幅等故障，检测时可用一只容量较大的电容器并联到故障电路的输入或输出端，观察对故障现象的影响，据此分析故障的部位。在放大电路中，旁路电容失效或开路，使仙反馈加强，输出量下降，此时用适当的电容并联在旁路电容两端，就可以看到输出幅度恢复正常，也就可断定旁路电容的问题。这种检查可能要多处试验才有结果。这时要细心分析可能引起故障的原因。这种方法也用来检查电源滤波和去耦电路的故障。对比法 将有总是的电路状态、参数与相同的正常电路进行逐项对比。此方法可以较快地从异常的能数中分析出故障。替代法 把已调试好的单元电路代替有故障或有疑问的相同的单元电路（注意共地），这样可以很快判断故障部位。有时元器件的故障不很明显，如电容漏电、电阻变质、晶体管和集成电路性能下降等，这时用相同规格的优质元器件逐一替代实验，就可以具体地判断故障点，加快查找故障点的速度，提高调试效率。静态测试法 故障部位找到后，要确定是哪一个或哪几个元件有问题，最常用的就是静态测试法和动态测试法。静态测试法是用万用表测试电阻值、电容漏电、电路是否断路或短路，晶体客和集成电路的各引脚电压是否正常等。这种测试是在电路不加信号时进行的，所以叫静态测试。通过这种测试可发现元器件的故障。动态测试法 当静态测试还不能发现故障原因时，可以采用动态测试法。测试时在电路输入端加上适当的信号再测试元器件的工作情况，观察电路的工作状况，分析、判别故障原因。组装电路要认真细心，要有严谨的科学作风。安装电路要注意布局合理。调试电路要注意正确使用测量仪器，系统各部分要“共地”调试过程中不断跟踪和记录观察的现象、测量的数据和波形。通过组装调试电路，发现问题、解决问题，提高设计水平，圆满完成设计任务。三、 课程设计总结报告课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告的能力训练。通过写报告，不仅把设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下几点：（1） 课题名称。（2） 内容摘要。（3） 设计内容及要求。（4） 比较和选定设计的系统方案，画出系统框图。（5） 单元电路设计、参数计算和器件选择。（6） 画出完整的电路图，并说明电路工作原理。（7） 组装调试的内容。包括： 使用的主要仪器和仪表。 调试电路方法和技巧。 测试的数据和波形并与计划处结果比较分析。 调试中出现的故障、原因及排除方法。（8） 总结设计电路的优缺点，指出课题的核心及价值，提出改进意见和展望。（9） 列出系统需要的元器件。（10） 列出参考文献。（11） 收获、体会。2 课程设计专题21 有源滤波系统一、 目的掌握有源滤波器的设计、组装及调试方法。掌握低通、高通、带通、带阻二阶有源滤波器的传递函数。掌握各种有源滤波器参数的选择方法。二、 设计内容及要求设计二阶有源代通滤波器。要求截止频率f0=1000HZ；通带内电压入大倍数A0=15，品质因数Q=0.707。设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。设计二阶有源高通滤波器。要求截止频率f0=100HZ；通带内压压放大倍数A0=10，品质因数Q=0.707。设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。设计二阶有源带通滤波器。中心频率f0=1000HZ；通带内压压放大倍数A0=10，品质因数Q=0.707。设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。设计二阶有源带通滤波器，带阴中心频率f0=1000HZ。设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。组装、调试四种有源滤波器。写出设计、实验总结报告，、画出完整的电路图。三、 有源滤波器的工作原理有源滤波器是通过有用频率信号面同时抑制无用频率信号的电子装置。有源滤波器由集成运算放大器、电阴和电容组成。通常使用的有源滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。二阶压控电压源有源滤波器典型结构如图1所示。图中y1y5是电路中的导纳。二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式为A（S）= （2-17-1）式中，AVF表示同相输入端电压增益，即。适当选择yi (i=15),就可以构成低通、带通等有源滤波器。在二阶有源低通滤波器中，品质Q=0.707时，幅频响应最平坦当Q0.707时，幅频响应出现峰值。由于电阻和电容对电路的性能有影响，所以要选择好的金属膜电阻和涤纶电容。四、调试要点调试二阶有源低通滤波器，使ff0(截止频率)时的电压放大倍数保持不变，频率响应特性以-40dB/十倍频程衰减。调试二阶有源高通滤波器，使ff0时，的电压入大倍数保持不变，若ff0时，频率响应特性以-40dB/十倍频程衰减。调试二阶有源带通滤波器，使f=f0带通中心频率时的电压放大倍数为最大，若ff0或ff0时，电压放大倍数衰减较快。调试二阶有源带阻滤波器，使在f=f0附近时，电压放大倍数衰减最大，形成带阻区，阻接信号通过。当ff0时，或ff0时，（此时f0为带阻频率）时，电压放大倍数较快进入正常放大倍数。电路调试时，注意电阻和电容对品质因数Q的影响。五、供参考选择的元器件OP07 6片电阻、电容、可调电位器若土干参考文献1) 童诗白主编，模拟电子技术基础，北京；高等教育出版社，1988。2) 龚启墉等译，微电路设计和应用手册。北京；国防工业出版社，1987。3) 何同杰等译，运算放大器设计和应用。北京；科学出版社，19784) 张肃文编，低频电子线路，北京；高等教育出版社，1987。5) 王永洪编者按，线性集成运算放大器及其应用。北京；机械工业出版社，1989。6) 美阿瑟B威廉斯著，喻春轩等译。电子滤波器设计手册。北京：电子工业社，1986。22 增益可程控的衰减及放大系统一、目的 掌握增益可控衰减及放大系统设计，组装与调试方法。熟悉集成电路的使用方法。二、设计内容及要求设计增益可程控衰减系统，要求有8种不同等级的衰减。设计增益可程控放大系统，要求有8种不同等级的放大。设计区域自动程控放大电路。组装、调试电路画出逻辑电路图，写出总结报告（包括设计要求、电路科、电路原理说明、器伯使用说明、调试分析、体会小结）。 三、增益可程控衰减及放大系统的原理图见图2。本系统由两个位模拟开关控制系统的衰减及放大，通过逻辑输入寻址控制产生不同的增益。该系统可用于信号的预处理、电平控制和动态范围的扩展，以及用于遥测和遥控。图2增益可程控衰减及放大系统从图2-21-1可以看到模拟开关控制8种不同的衰退减等级。A1是射随器，它提高了输入阻抗，减小了输出阻抗，放大倍数接近1。系统的衰减值为 （i=1,2,8）Y1Y8模拟开关控制8种不同的放大等级。A2和反馈回路组成电压串联负反馈。根据虚短的概念，信号由同相端输入，反相端不接地，其特点是共模输入，系统的放大倍数为 （i=11，12，18）区域自动程控放大电路应有基准电压比较信号，比较结果经转换后控制多路开关，实现放大倍数的自动程控。调试系统时一定要注意用示波器监视波形不能失真。四、器件简介CC4051B集成电路；它是CMOS八选一多路模拟选择开关，其电路组成框图如图3（a）所示，由电平转换、入选一译码器和入路开关单元3个部分组成。电 平转 换八选一译码器八路开关单元I1I2I3I4I5I6I7I8S0ABCIHN(a) 图示2 CC4051B集成电路 （a）组成框图 （b） 八路开关单元的功能示意图电平转换电路将地址输入端A，B，C和禁止输入端INH的输入控制电平从VDDVSS转换到VDDVEE，以使8个通道I0I7和S0可传递峰峰值在VDDVEE，之间的模拟信号。由于是CMOS模拟开关，因此可以双向传输，既可用于八到一的转换，也可用于一到八的转换。八选一译码器是由地址A，B，C控制的译码器，其真值表如表1所示。八路开关单元由8个模拟开关组成（购买图2-21-2（b）。当INH输入为“0”时，由地址A，B，C控制的译码器来选通开关，使得输入和输出通道接通。当INH输入 为“1”时，8个通道全部断开。表1 CC4051B真值表地址输入通道INH C B AS0 1 - 0 0 0 0 I0 0 0 0 1 I1 0 0 1 0 I2 0 0 1 1 I3 0 1 0 0 I4 0 1 0 1 I5 0 1 1 0 I6 0 1 1 1 I7五、供参考选择的元器件 A741 2片 74LS273 1片 CC4051B 2片 74LS148 2片 74LS04 1片 74LS00 1片 LM339 2片六、参考文献1) 中国集成电路大全编写委员会编，中国集成电路大全CMOS集成电路，北京；国防工业出版社，19852) 美丁马库斯编著，计量出版社编辑部组织编译，电子电路大全，卷5，数字电路，北京，计算机出版社，1985。3) 王国定编著，专用集成电路原理和应用，上海：上海科学技术文献出版社，198523 OCL音频功率放大器的设计一、设计目的11掌握功率放大器电路的组成、工作原理和设计方法。12掌握低频集成电压放大器的工作原理、具有深度负反馈电压放大倍数估算及使用方法。13了解BTL集成功率放大器的组成、工作原理、特点及用途。二、设计内容及要求2.1设计一个具有弱信号放大能力的OCL音频功率放大器。各基本单元电路的设计条件和技术指标如下：2.1.1前置放大级正弦信号输入电压幅值：Vim10mV；输入阻抗：Ri50k；共模抑制比：KCMR60dB;带宽：BW5010000Hz；2.1.2功率放大级最大不失真输出功率：Pom12W ；等效负载：RL=8。在Pom和BW值范围内的非线性失真系数3%在Pom下的效率：70%。2.2前置放大器可采用集成运放元件。要求从功放输出端引入深度交直流电压负反馈，以保证输出电压的稳定，改善放大电路的性能（减少非线性失真、提高带负载的能力及展宽频率等等）。 2.3功率放大级采用分立元件电路；分立元件电路要具有过载保护。三极管均采用硅管。2.4 画出扩大机完整的设计电路，写出设计、总结报告。三、放大器的工作原理 低频功率放大器的功能框图如图1所示。前置放大级功率放大级正弦信号8图1 低频功率放大器功能框图RL 过载保护电路参考原理图如图3所示，音频信号Vi经耦合电容C2送入放大器A的同相输入端，放大后输送到OCL功率放大器，经功率放大后推动扬声器工作。3.1 前置放大器前置放大器亦为小信号放大电路。一般前级传送来的低频信号，经放大后多用单端方式传输，由于有用信号的幅度较小，而共模噪声可能较大，故放大器输入漂移、噪声及放大器本身的共模抑制特性至关重要。因此，前置放大器应是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。由原理图3可知，R3、R1、C1组成交直流负反馈电路，静态时C1相当于开路，以保证具有深度的直流负反馈，以稳定静态工作点；交流时C1通路，以保证放大器具有足够的增益。这种电路总的增益取决于比值（R3+R1）/R1。C3、C4为去耦电容。放大器的正负电源分别由R4、R5和R6、R7分压供给。3.2 功率放大级 由原理图3可知，功率放大器由T1、T2、T3、T4管组成，其中T1、T3构成NPN型复合管， T2、T4构成PNP型复合管。2者实现互补，而T3、T4管采用同一型号的大功率三极管，易于达到2者特性曲线对称。D1、D2、D3给T1、T2提供偏压，使互补对称电路工作在甲乙类状态，以便减小交越失真，同时具有温补作用。R12、R13起限流作用。T1D1D2R2T2T4T3vo+VCC-VCCR1D3R4R3vi（a）三极管保护电路D1D2R2T2T4vo+VCC-VCCR1D4图 过载保护电路（b）二极管保护电路R3R4扬声器属于感性负载，电路容易产生自激震荡或出现过电压损坏三极管。电容C5和R14是补偿元件，使负载接近纯电阻。3.3过载保护电路Tvi过载保护电路的作用是当负载电流超过规定值时，保护输出级的功率管免被烧毁。常用的过载保护电路有二极管保护电路和三极管保护电路等。在图（a）中，三极管T3、T4和电阻R3、R4组成过载保护电路。当输出电流正常时，T3、T4截止，不起作用。若流过功率管T的正向电流超过规定值时，则R3上压降升高，使T3导通，T原来的基极电流将有一部分被分流到T3支路，由于基流减小，使T管的输出电流无法增大，从而保护了功率管。二极管保护电路的工作原理与上述类似，不再赘述。四、电路设计提示（思路）4.1前置放大器前置放大器应选择满足设计参数要求的集成小信号运算大放器构成的同相放大器完成。并且引入交直流电压串联负反馈电路。具有深度负反馈放大电路的电压放大倍数： 4.3功率放大级在选择输出晶体管时应注意： 图 集成运放驱动的OCL功放电路5.1k+12+22V+C1R1_5FR2R35.1k10F5.1k10F5.1kR1022240R8R1024022+VCC1R12R131-VCC1vo-12-22VT3T4AC3C5C40.033FR1410RL8C21D3D1D2R810k10kR7T1T2viR9R4R5R6R7每只晶体管的最大允许管耗： PTm0.2Pom或;最大集电极电流：ICM；反向击穿电压：V(BR)CEO2VCC。 耦合电容，选取时一般应满足下式：。五参考方案 参考电路如图所示，图中未画过载保护电路。六、常用元件常用三极管和集成电路及其主要参数见下表。 常用集成电路及其主要参数型 号电源电压范围（V）开环差模电压增益（dB）共模抑制比（dB）差模输入电阻（M）增益宽（MHz）转换速率（V/s）功耗（Mw）运放类型CF741（HC741）2294700.31.20.5120通用型CF325336低功耗型CF31822707031513宽带型CF71522747416518165高速型CF76503-181201201062250.6高精度型常用三极管及其主要参数型 号极限参数直流参数交流参数用途PCM(mw)ICM(mA)V(BR)CBO(v)V(BR)CEO(v)V(BR)EBO(v)ICBO(A)ICEO(A)VCE(Sat)(V)hFEfT(MHz)3DG610020301540.010.01130200100中、高频放大、振荡3DG7100500202540.50.5130100高放、开关3DG8B20030402540.10.10.130200150变频、高放、振荡3CG2070080303040.5125080高放、振荡3CG21300150303040.510.540200100高放、推动、振荡3CG225001005040.510.840200100高放、推动、振荡(w)(A)(mA)(mA)3DD15B 5051502004121.5201功 放3DD21B101.5150100412202功 放3DD50B5052001004122201功 放3DD54B525030.51101功 放3DD57C10380311101功 放七、 扩展部分7.1 选作内容1：设计一个具有弱信号放大能力的BTL音频功率放大器。技术指标同OCL电路。用TA7240AP组成的BTL放大器典型电路如图所示。集成BTL放大器必须具有2个相位相反的输入信号，因而在其前面必须有一个1：1的分相器。BTL放大器为单电源供电，但却具有OCL电路的优点，即输出与负载是直接耦合的。因此它具有OTL和OCL电路的所有优点。BTL放大器的输出功率为19W。7.2 选作内容2：设计一个语音放大器。技术指标同OCL电路。其功能框图如下图所示。图 语音放大器功能框图前置放大级功率放大级正弦信号RL=8有源带通滤波器音量控制器Vi八、参考文献 电子系统与实践 电子工业出版社 杨 刚 周 群主编 2004.1。 模拟电子技术基础简明教程第二版 高等教育出版社 清华大学 杨素行主编 1998.10。电子技术实验与课程设计指导 模拟电路分册 东南大学出版社 郭永贞主编 2004.10。常用小功率晶体三极管手册 人民邮电出版社 李锦春主编 1989.4。常用晶体二极管、大功率晶体三极管手册 人民邮电出版社 李锦春主编 1989.4。 图用TA7240AP组成的BTL放大器典型电路1k+_1FC1C2100FRf3106598+750放大1+_1FC9C4100FRf476512+C7C10+750放大111输出输出前置地功放地自举自举输入反馈反馈输入保护电路C30.1FRL100F+C6100FR5R620VCC+C111000F0.15 FC80.15 FC7+C547F918V24 音频扩大机电路的设计一设计目的1.1掌握音频扩大机电路的组成、工作原理和设计方法。1.2掌握低频集成电压放大器的工作原理、具有深度负反馈电压放大倍数的估算及使用方法。1.3熟悉BTL、OTL和OCL功率放大器工作原理及设计方法。1.4了解音调控制网络的组成、工作原理和设计方法。二设计内容及要求2.1设计10W单声道音频扩大机电路。技术指标如下：2.1.1 最大不失真输出功率Pom10W ；2.1.2 带宽BW2020kHz；2.1.3 输入阻抗：50k；2.1.3 输入正弦信号电压幅值为：10mV；2.1.4前置放大器可采用集成运放元件。要求从功放输出端引入深度电压负反馈，以保证输出电压的稳定，改善放大电路的性能（减少非线性失真、提高带负载的能力及展宽频率等等）。 2.1.5音调控制范围：低音（100Hz） 12dB；高频（10 kHz） 12dB；2.1.6 在Pom和BW值范围内的非线性失真系数3%；2.1.7 功率放大器在Pom下的效率70%。功率放大级可采用集成或分立元件电路；可采用OCL，也可采用BTL。但是，分立元件电路要具有简单的过载保护电路，三极管均采用硅管。2.1.8 输出等效负载：RL=8；2.2 画出扩大机完整的电路，写出设计、总结报告。三音频扩大机的基本原理3.1 音频扩大机电路框图如图1所示。前置放大级功率放大级正弦信号RL=4图1 低频功率放大器功能框图音调网络音量控制Vi前置放大器对输入信号放大后送入音调网络，信号经过音调网络，其幅值有所减小。根据放音节目的不同，可以用“音调选择器”选择不同的位置。音调网络后面接音量电位器，以调节音量的大小。最后送入功率放大级进行功率放大，并在扬声器上得到放大了的音频信号。3.2 前置放大器前置放大器亦为小信号放大电路。一般前级传送来的低频信号，经放大后多用单端方式传输，由于有用信号的幅度较小，而共模噪声可能较大，故放大器输入漂移、噪声及放大器本身的共模抑制特性至关重要。因此，前置放大器应是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。3.3 音调控制网络viR3R1R2C1C2vo图2 低音音调控制网络音调控制网络的功能是根据需要按一定的规律控制、调节音量放大器的频率响应，达到声音优美的作用。一般它主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减，而中频信号的增益基本不变（一般音调网络的特性是：中音（1000Hz）时变化小于3 dB；低音（100Hz）时调节范围12dB；高频（10 kHz）时调节范围14dB。）。音调控制网络有2大类：衰减式和反馈式。下面介绍衰减式音调控制网络。3.3.1低音音调控制网络如图2所示，输入信号为Vi，输出为Vo，由于C1和C2的存在，输出信号就会与输入信号不同。R2是音调调节电位器，改变动触头的位置，输出端的低音可获得“提升”或“衰减”。如先设动触头处于最上端，C1被短接。设计时，假设R2 R1 R3 (实际值为R2 =10 R1= 100R3)。f=0Hz时,当输入频率f=f1(f1=1/2f1C2)=R2时，C2与R2的并联阻抗只有R2的1/2，所以Vo下降2倍。随着 f的进一步的提高，Vo进一步的下降，其下降的规律为6dB/每倍频程。当f= f2 ,到达ZC2=R3时，则C2的阻抗已足够将R2短接，如继续提高f时，ZC2与R3 相比也微不足道，则Vo不再减小，此时这样的网络在高频时的输出为原信号的1/10，而在低频时基本上等于原信号，相对而言，低频比高频“提升”了10倍。另一种极端情况是R2的动触头处于最下端，C2被短接。Vo 从R3的上端输出，所以对于极低频率有：当f=f1，使ZC1=R2时，由于C1的旁路作用，使Vo上升，以6 dB/每倍频程的规律变化，一直到f=f2，使ZC1=R3时，C1的阻抗已将R2短接，ZC1同R3相比较也可忽略时，此时 相对来说，低音衰减了，高音提升了，衰减的比例为10倍（20dB），在设计时使vivo图3 高音音调控制网络C1C2R2R1R3可得出：这个比值，恰是“提升”（或衰减）值。所谓“提升”与衰减都是相对的，实际上提升到极点仍小于原信号，只是比值接近于1，而最大衰减可达R3 /R2 =（1/100）倍，网络对超过f2的高音来说，都衰减R3 /R1的比值，这就是衰减式的特点。3.3.1高音音调控制网络高音音调控制网络如图3所示，该网络中 ， 其物理意义不再赘述。在知道了一些基本数据之后可方便地设计出高、低音调控制网络。举例如下：先讨论低音，参见图2。假定：低音提升或衰减10倍（20dB）；低音转折频率f1=50Hz，f2=500Hz，R2=100k。因为 （-20dB）则 R1=R2/10=100k/10=10 k R3=R1/10=10k/10=1 k C1=1/2f2R1=1/2500Hz10K=3.1810-8F可取 C1=0.033F C2=0.33F参见图3, 如设高音提升量也为10倍（20dB）；高音转折频率f1=1kHz，f2=10kHz。令R2=100k，并可设定R1=10 k。由于f1/f2=R3/R1=1/10则 R3=R1/10=10k/10=1 k C1=1/2f1R1=1/21 kHz10K=0.15910-7F可取 C1=0.015F C2=0.15f高低音音调控制网络结合起来，如图4所示。信号通过隔直电容Co，分2路分别加到高、低音音调控制网络，低音的输出端通过Ro（10K）电阻同高音输出端接在一起，Ro起隔离作用。Rovo 接音量控制电路vi0.1F10k100k1k0.033F0F0. 33F0F10k1k100k0.015F0F0. 15F0F图4 高低音音调控制网络3.4. 功率放大级功率放大器的主要作用是向负载提供功率。要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高，非线性失真尽可能小。如图6所示，功放电路（含A2放大器）的增益取决于比值（R13+R14）/R14。由于采用了很深的直流负反馈，解决了中点稳定问题。R3R4R2vi图5 反馈式音调控制网络vo R1C1C2ROC3R5-+四.电路设计提示（思路）4.1前置放大器前置放大器应选择一个输入阻抗高、输出阻抗低、频带宽度宽、共模抑制比高、噪声小、低漂移的集成小信号运放构成同相放大器。并且引入电压串联负反馈。具有深度负反馈放大电路的电压放大倍数： 4.2音调控制网络音调控制电路有很多不同的形式，可采用图4简单的衰减式电路，也可采用图5由集成运算放大器构成负反馈型。注意图4衰减式音调控制网络对未衰减或提升的频率实际上已经衰减了R3/R1倍（10倍），所以在设计中应注意该部分的衰减。4.3功率放大级在选择输出晶体管时应注意： 每只晶体管的最大允许管耗：PTm0.2Pom;最大集电极电流：；反向击穿电压：V(BR)CEOVCC。耦合电容，选取时一般应满足下式：。实际选择功率管型号时,其极限参数还应留有一定余量,一般要提高50%100%.五.参考方案参考电路见图6所示。功放电路也可采用集成BTL放大器，如图7所示。集成BTL放大器必须具有2个相位相反的输入信号，因而在其前面必须有一个1：1的分相器。BTL放大器为单电源供电，但却具有OCL电路的优点，即输出与负载是直接耦合的。因此它具有OTL和OCL电路的所有优点。用TA7240AP组成的BTL放大器的输出功率为19W。图6 音频扩大机参考电路5F5.1k10FD3D1D2R21R1910kR2010k22R22240R23R2424022+VCC1R251R261-VCC1vivoR11R120.015F0F0. 15F0FC8R14+_R15C9R135.1k10F5.1kC1R1+_R2C2R3C30.1F10k100k1kR4R5R6R7R8R9R105F24010k10k10k1kR15R16R17R18C4C5C6C7C20C21+-12V-18VA2A1+12V+18VV1V3V2V45.1kR17图7 用TA7240AP组成的BTL放大器典型电路1k+_1FC1C2100FRf3106598+750放大1+_1FC9C4100FRf476512+C7C10+750放大111输出输出前置地功放地自举自举输入反馈反馈输入保护电路C30.1FRL100F+C6100FR5R620VCC+C111000F0.15 FC80.15 FC7+C547F918V六、常用元器件常用三极管和集成电路及其主要参数见下表。 常用集成电路及其主要参数型 号电源电压范围（V）开环差模电压增益（dB）共模抑制比（dB）差模输入电阻（M）增益带宽（MHz）转换速率（V/s）功耗（Mw）运放类型CF741（HC741）2294700.31.20.5120通用型CF325336低功耗型CF31822707031513宽带型CF71522747416518165高速型CF76503-181201201062250.6高精度型常用三极管及其主要参数型 号极限参数直流参数交流参数用途PCM(mw)ICM(mA)V(BR)CBO(v)V(BR)CEO(v)V(BR)EBO(v)ICBO(A)ICEO(A)VCE(Sat)(V)hFEfT(MHz)3DG610020301540.010.01130200100中、高频放大、振荡3DG7100500202540.50.5130100高放、开关3DG8B20030402540.10.10.130200150变频、高放、振荡3CG2070080303040.5125080高放、振荡3CG21300150303040.510.540200100高放、推动、振荡3CG225001005040.510.840200100高放、推动、振荡大功率(w)(A)(mA)(mA)3