模拟电路课程设计.doc

目录第一章 设计目的 .1第二章 方案的选择及论证.2第三章 单元电路设计及其原理.8第四章 元件选择及其参数计算12第五章 元件明细表.15第六章 心得体会 16第七章 参考文献 17第八章 教师评语 .18第一章 设计目的OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽保真度高动态性能好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路具有输出功率大外围元件少使用方便等优点，因此在收音机电视机扩音器伺服放大电路中得到了广泛的应用。因此我们设计的目的有：1学习基本理论论在实践中的综合运用的初步经验，掌握模拟电路的设计方法和性能指标的测试方法。2 学会OCL音频功率放大器的设计设计方法和性能指标测试方法。3 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。音频放大器是一种通用活性较强的应用电路，主要用来把微弱的声音信号进行放大，它应具有一下几方面功能。1) 对音频信号进行电压和功率放大，能输出大的交流功率。2) 具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，负载能力强。3) 非线性失真和频率失真要小（高保真）。4) 能对输入信号中的高频和低频部分(高低音)分别进行调节（增强或减弱），即具有音频控制能力。音频放大器的基本组成为输入级输出级和音调控制电路。第二章 方案的选择及论证基本电路1) 驱动级为了得到大的输出功率，就需要有较大的幅值的电压信号和一定数值的电流才能推动功率放大电路。驱动级应有较大的电压放大信号，如图所示的电路的驱动级有运放构成，电路集成运放A2为驱动级。为了提高该级的输入阻抗，信号由其同向端输入，此外，由功率的输出端通过电阻Rf还引入了电压串联负反馈，该级的电压放大倍数由此负反馈决定。2) 功率放大器现在都广泛采用互补对称式放大电路，如图所示的功率放大器为OCL电路，为了稳定输出电压和减少失真，输出级都接有较深的负反馈，中频闭环电压放大倍数由公式Auf=1+Rf/R14来计算，由于电容C7的隔直作用，是直流信号产生全反馈，以保证在静态是输出端O点电位稳定为0V。综上所述，音频放大电路的工作量将微弱的音频信号送入到输入级，经阻抗变换后其输出信号进入音调控制电路进行电压放大和高、低音提升或衰减，然后再送入OCL功率放大器，产生足够大的输出功率，推动扬声器发声。方案:功率放大器，简称“功放”，很多情况下主机的额定的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和装功率放大器来补充所需要的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统起了“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。TDA2030特点:1.开机冲击极小。2.外接元件非常少。3.TDA2030输出功率大.4.采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。5.内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。 TDA2030是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要的特点是上升速度高，瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA2030在内的几种，我们知道，瞬态互调失调失真是决定放大器品质的重要因素。TDA2030 A功率放大管利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流，因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集成管的极电流永远是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的倍，然后将这个信号用隔直流电容隔离出来，就得到了电流是原来的倍的大信号，这一现象成为三极管的放大作用，经过不断的电压及电流放大，就完成了功率放大。音频放大电路是典型的应用电路，由一块TDA2030和较小的少元件组成的音频放大电路，装置调整方便，性能指标好等突出的优点，特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护。 根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大不超过20W，而TDA2030的输出功率却能达到18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高，输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏，然而，在TDA2030集成电路中，设计了较为完整的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动的减流或截止，使自己得到保护。TDA2030集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便，在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，在焊接电路板时候，TDA2030的管脚分布对于焊接的时候很重要的，如果管脚的区分有错，直接会导致功率放大器烧掉，通过查资料可知道他的管脚分布为汉字对着人，从左到右为12345，其中1为同向输入端，2为反向输入端，3为功率放大器的接地端，4为功率放大器的输出端，5为功率放大器的电源线的接入端。TDA2030在电源电压14V，负载电阻为4时，输出100W功率第三章 单元电路设计及原理电路基本原理： 该电路主要包括两部分，第一部分是输出电压连续可调的直流稳压电源，第二部分是OCL音频功率放大器 OCL音频功率放大器设计思路：1 功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率，当负载一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。2 由于OCL采用直接耦合方式，为了保证工作稳定，必须采用有效措施抑制零点漂移，为了获取足够大的输出功率驱动负载工作，需要有足够大的电压放大倍数。因此性能良好的OCL功率放大器应该有电压放大电路和输出级等部分组成。3 OCL的各级特点和作用：（根据基本电路）1) 输入级该电路采用射级输出器作为输入级，利用它的高输入电阻（R2、R3、R4、R5、RW1）以减小信号电流，提高输入电阻，该级的各电阻的阻值都选择的比较大，来保证电路工作稳定，同时对前级送来的信号作用低保真，低噪声放大。 该输入级的输出信号经电容耦合到电位器上，用音量调节电位器来调节输入到下一级信号电压的大小。2) 电压放大电路电压放大电路由运算放大器构成，它和外接的电阻元件构成典型的同向输入放大电路，该电路的放大倍数AU1为 AU1=1+R9/R7图中的R6为直流平衡电阻，C13为外接的校正电容，用来消除电路可能产生的高频振荡，它应接在运放的补偿端，如果采用带有内部校正的运放放大器时它就可以省去。3) 音调控制电路 音调控制电路有多种类型：（1） 衰减式RC音调控制电路（2） 反馈式音调控制电路（3） 混合式音调控制电路4) 输出级 给负载提供足够大的输出信号功率 ，可采用复合管构成的甲乙互补对称功率放大电路 要求设计一个采用集成元件的电路，其中额定功率要大于12W，负载阻抗等于10，利用课本上的第三章的相关知识点来计算。5.3dB带宽20-50KHZ，在这里我们利用第五章所学的有源带通滤波电路中计算中心频率，品质因数，该电路模拟课本中的TDA2040集成功率放大器原理在15V双源下供电，在等于10的情况下保证了P12W，失真度V3%，而因为在我们模拟的multisim 10.0的版本中不能找到TDA2040，所以我们用TDA2030代替，调节R2R3构成的负反馈回路，使电路的闭环增益为5.3dB，C4,RT构成频率补偿电路，改善电路的高频特性，C3-C6为电源滤波电容，用以防止电源引线太长是造成放大器低频自激。教材中图6.5.2电路是由集成运放和晶体管构成的音频放大电路，下面结合该电路说明它的工作原理，该电路结构很简单，包括了上述组成的各部分，由运放进行电压放大，使用15V两组电源供电，可提供的12W的输出功率 第四章 元器件选择及参数计算一 元器件选择（1）OCL功率放大电路采用双电源供用分别是+15V和15V ，由后面设计的+15V/15V稳压直流电源供电。（2）三极管Q1为NPN型选用TN2219A，三极管Q3为PNP型选用TN2905A（3）电阻R2为300欧姆，R3为8欧姆，R4为300欧姆，R5为滑动变阻器大小是34欧姆（4）二极管D1为IN4001，二极管D2为IN4001二 参数计算Po=Uo2/RL, Po=12W, RL=10,推出Uo=10.95V，AV=UO/UI，UI=80mV,推出AV=136.93本方案设计要求负载上得到功率为Po=12W，考试功放级有一定的损耗，并留有一定的余量，一般可取Pom=(1.5-2) Po，现取1.5Po则Pom=1.5Po=18WUom=13.42V Vcc=1/Uom =0.60.9（取=0.9） 所以Vcc=15V。 输出管的选择主要考虑管子的极限参数Pcm,Vceo,Icm,对于功放级采用是互补形式的OCL电路，需满足：PcmPcmax,VceoVcc，ICMIcm。 由于功放级采用是互补对称形式，输出功率由两管平均承担，单管的最大功耗等于两管最大输出功率的20%,故两管的输出功率为Pcmax=0.2Pom=3.6W，管子的最大集电极电流Icm可按Icm=（Vcc-Uces）/RLVcc/RL=18/101.8A 每管的反向电压Uceo 2Vcc=30V，据此，查手册可知，T1P31的极限参数为Pom=40W,Icm=3A,Uceo45V可满足设计要求R1的选取应保证远大于前级的输出阻抗，若前级是音量控制电位，（常用4.7千欧）则可取R1=4.7 K，R2,R3,RP1的选取:可由功放级整机增益求取：PL=Vo2/RL Uo=(PLRL)AV=UO/UI=(PLRL)/UI=1+(RS+RP1)/R2若取R2=2K,则R3+RP1=53 K,现取R3=50 K，RP1=100 K。功效级元件的选取:R6、R7、R11、R10以及均衡电阻R8、R9的选择，可按电路简介中给出的取值原则计算选取，但需要知道V3和V4的静态电流IC,IC主要由I0决定，I0过小会使V3和V4工作在乙类状态，信号产生交越失真；过大则降低功效的效率，综合考虑，一般对输出瓦数功率的电路，可在I0=1.9mA3mA之间选取，若令RP2=0,于是求出R4、R5的取值，若取I0=2mA，R5=(VEE-VD)/I0,R5=4.25 K.V3和V4的静态电流IC通常取几十毫安。 第五章 元件明细表名称大小数量电容10F1个0.01F1个电解电容10F1个二极管2CP102个电位器100K1个1K1个额定电阻1.22个4.25K2个302个2402个501个2K1个471个401个运算放大器CF7411个三极管TP314个 第六章 心得体会通过这次对OCL音频功率放大器的设计，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于OCL音频功率放大器的原理和设计理念。一开始设计大都生搬书上的理论或是上网看例子进行，等到自己真正开始设计的时候发现远远不止那么简单。后来开始按照自己的思路进行，这样可能会在设计中碰到更多的问题，但是这样也能让我学到更多，而且在解决遇到的问题时会更加引发自己的思考，说不上创新，但可能会有新意产生，也就是自己的东西了。在为期一周的课程设计中我深深的感觉到自己专业知识的匮乏，对一些工作感到无从下手，这才真正领悟到学无止境的道理。这次学习，我对各种电路有了大概的了解，不仅锻炼了自己的动手能力，也巩固了知识的应用，并加深了对模电功率放大器方面知识的理解。这次课程设计终于顺利完成了，虽然在设计中遇到很多问题，但是都被我们一一克服。最后要感谢在这次课程设计中帮助我的老师和同学。第七章 参考文献1 电子技术基础（第三版）（模拟部分）康华光主编北京：高等教育出版社 2 电子技术基础（第五版）（模拟部分）康华光主编北京：高等教育出版社3 电子技术基础实验与课程设计章忠全主编北京：中国电力出版社 19994 实用电工电子技术手册实用电子技术手册编委会北京：机械工业出版社 20035 全国大学生电子设计竞赛获奖作品精选全国大学生电子设计大赛组委会北京：北京理工大学出版社 2003.36 电子元器件与实用电路基础韩广兴电子工业出版社7 电子技术常用器件应用手册陈汝全北京：机械工业出版社 1994大连工业大学课程设计（论文）任务书专 业自动化班 级自动化093题 目OCL功率放大器子 题每人技术指标有所不同指导教师李鹏答疑教师李鹏设计时间2011年 6 月 24 日至 2011 年 7 月 1 日共 1 周设计要求设计（论文）的任务和基本要求，包括设计任务、查阅文献、方案设计、说明书（计算、图纸、撰写内容及规范等）、工作量等内容。设计任务一、技术指标：1. 额定输出功率：PO=12W；2. 负载电阻RL=10；3.