课程设计任务书0

模电课程设计任务书模电课程设计任务书 题目题目 可调直流稳压电源和互补式功率放大器 初始条件初始条件 学习了 模拟电子技术基础 课程 对电子线路有一定的接触 具 较扎实的电子的理论知识及较强的实践能力 对电器件的选型及电路形 式的选择有一定的了解 具备低高电子电路的基本设计能力及基本调试 能力 能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测 参与人员 参与人员 设计要求 设计要求 设计的可调直流稳压电源为功率放大器提供电源电压 测试功放的 各项参数 指导老师 指导老师 老师 评分 评分 摘要摘要 设计可调直流稳压电源和互补功放输出电路 设计的电源为互补功 放提供电压 由变压器进入整流电路后经过电容滤波到稳压 KA317 控制 输出直流电压 互补功率放大器主要是对功率进行放大 接入信号源可 以测试出放大器的效率 关键字 稳压电源关键字 稳压电源 功率放大器功率放大器 正文正文 整体电路框架 整体说明 在电子系统中 模拟信号被放大后 往往要去推动一个实际的负载 如使扬声器发声 继电器动作 仪表指针偏转等 推动一个实际负载需 要的功率较大 能输出较大功率的放大器称为功率放大器 直流可调稳压电源是将交流变压器经过整流电路等系统输出的是稳 定电压 为功放提供电压 接入信号用示波器测试各种参数 220v 变 12v 压 器 输入 整流 电 路 滤波 电 路 稳压器 电 路 滤波 电 路 互补功率放大器电路 示波器 输出 信号源输入 一 可调直流稳压电源的设计一 可调直流稳压电源的设计 设计任务和要求 设计任务 1 由四只二极管组成桥式整流电路 经过滤波电路接入 KA317 稳 压电路转换器 最后输出滤波 2 调试电源的可调范围 设计要求 1 输出直流电压 Uo 调节范围 1 25V 12 25V 2 最大输出电流 A5 1I maxo 3 输出电压变化量 mVUo15 4 稳压系数 003 0 Sv 可调直流稳压电源的基本原理 直流稳压电源是一种将 220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电 的装置 它需要变压 整流 滤波 稳压四个环节才能完成 一般由电 源变压器 整流滤波电路及稳压电路所组成 基本框图如下 其中 1 电源变压器 是降压变压器 它的作用是将220V的交流电压变换 成整流滤波电路所需要的交流电压Ui 变压器的变比由变压器的副边按 确定 变压器副边与原边的功率比为P2 P1 n 式中n是变压器的效率 2 整流电路 利用单向导电元件 将50HZ的正弦交流电变换成脉动 的直流电 3 滤波电路 可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤除 滤波电路滤除较大的波纹成分 输出波纹较小的直流电压U1 常用的整 流滤波电路有全波整流滤波 桥式整流滤波等 4 稳压电路 稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有 变化 会引起其电流有较大变化这一特点 通过调节与稳压管串联的限 流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的 原理图及元器件清单 1 设计实验原理图 图 1 3 1 2 元件清单 原件序号型号主要参数数量备注 J1变压器12V1 实际输入电压 大于 12V D1D2D3D4二极管 1N4004 1AV400URM 4 也可用 1N4007 D5发光二极管1 C1电解质电容25V1000uF1 C2电解质电容16V100uF1 C3电解质电容35V220uF1 SW开关1 R1电阻 k11 R2电阻 2001 R4电位器 K21 元件介绍和实物安装 按照图 1 所示 对应元件安装到万能板上 1 部分分元件介绍 a KA317 特性 1 输出电压范围 1 25V37V 2 最大输出电流 1 5A 3 典型输入调整率 0 01 4 典型输出调整率 0 1 5 纹波抑制比 80Db 6 输入电压 高 40V 7 工作温度 0 125 2 焊接过程及操作要领 a 按照先低后高 先小后大 先卧式后立式的顺序 正确插入元件 其高低 极性要符合规定 b 连接好实物 焊接好后 把多出来的管脚剪掉 检查电路最后进行测试检测 电路的性能 c 实物图正面和背面如图 1 4 1 和图 1 4 2 所示 U三端稳压器 KA317 可调范围 1 25 37V 1 b 1N4004 特性 产品种类 整流器 二极管 RoHS 是 产品 Standard Recovery Rectifier 配置 Single 反向电压 400 V 正向电压下降 1 1 V 正向连续电流 1 A 最大浪涌电流 30 A 反向电流 IR 5 uA 功率耗散 3 W 安装风格 Through Hole 封装 箱体 DO 41 封装 Reel 最大工作温度 175 C 最小工作温度 55 C 零件号别名 1N4004 可调电源正面图 1 4 1 可调电源背面图 1 4 2 二 互补功率放大器的设计 设计任务和要求 1 设计任务 1 由两只性能完全相同的晶体管组成互补式功率放大器 2 安装好电路后 测试电路性能参数 2 设计要求 1 调试电路静态工作点 让电路工作在正常状态 2 互补式功率放大器输出功率效率 5 78 互补功率放大器的基本原理 1 设计实验电路图 图 2 1 1 2 元件清单 编号名称型号数量三极管外型 R1 R4电阻1K 2 R2 R3电阻100 2 Q1三极管9013 NPN1 Q2三极管9012 PNP1 C1电解质电容16V 10 F1 C2电解质电容16V100 F1 BAT1电源9V 由可调直流 稳压电源提供 1 图 2 2 1 3 三极管工作性能 9012 结构 PNP 如图 2 3 1 中 Q2 集电极 发射极电压 30V 集电极 基极电压 40V 射极 基极电压 5V 集电极电流 0 5A 耗散功率 0 625W 结温 150 0C 特征频率 最小 150 MHz 放大倍数 D64 91 E78 112 F96 135 G122 166 H144 220 I190 300 9013 结构 NPN 如图 2 3 1 中 Q1 集电极 发射极电压 25V 集电极 基极电压 45V 射极 基极电压 5V 集电极电流 0 5A 耗散功率 0 625W 结温 150 0C 特征频率 最小 150 MHz 放大倍数 D64 91 E78 112 F96 135 G122 166 H144 220 I190 300 图 2 3 1 4 电路解释 如图 2 4 1 所示 电路由两个特性完全 对称的三极管 Q1 Q2串联组成的单电源 互补对称功率放大器 Q1 Q2管参数相 同 特性对称 Q1 Q2管基极有对称的电 阻接入 使 UB1B2 UR2 UR3 静态时 Q1 Q2之间发射极相连接 的电位约为 由于 Q1 Q2管的基极 2 VCC 电流很小而可以忽略 则 R1R2R3R4串联 连入电路 由串联分压知 UR2 2 4 5V 电路工作时 电容 C2足够大 对交 流信号可视为短路 晶体管 b e 间的开启 电压可以忽略不计 输入电压若为正弦波 当 Ui 0 时 Q1管导通 Q2管截止 电 流如图线 所示 由 Q1和 RL组成的电路 为射极输出形式 Uo Ui 当 Ui 0 时 Q2 管导通 Q1管截止 电流如图线 所示 由 Q2与 RL组成的电路也为射极输出形式 Uo Ui 故电路输出电压跟随输入电压 5 工作原理 静态分析 当输入信号 Ui 0 时 接入 Vcc 如图 2 5 1 所示 计算时忽略 Ib1b2电流 则 CC 4321 432 1b V RRRR RRR U CC 4321 4 2b V RRRR R U 2 V UU CC 2e1eO 2b1b2b1b UUU 动态分析 当输入信号 Ui 接入正弦波 1KHz 时 接通 Vcc 电路图如图 2 5 2 电路组成输出电压跟随输入电压 空载时Uo Ui 波形如图 2 5 3 a 所 示 图 2 4 1 图 2 5 1 Ui Uo 当接入负载RL时 由于晶体管的门限电压不为零 比如硅三极管 NPN 型在 0 7V 以上才导通 这样在 0 0 7 就存在死区 不能完全模拟 出输入信号波形 PNP 型小于 0 7V 才导通 比如当输入的交流的正弦 波时 在 0 7 0 7 之间两个管子都不能导通 输出波形对输入波形来说 这就存在失真 即为交越失真交越失真 Uo Ui 波形如图2 5 3 b 所 示 我们克服交越失真的措施是 避开死区电压区 使每一晶体管处 于微导通状态 一旦加入输入信号 使其马上进入线性工作区 可以通过把接地端改成接入 Vcc 的电压 让两只晶体管 处于微导通状态 工作电路 图和波形如图图 2 5 4 a 和 b 图 2 5 2 图 2 5 4 a 图 2 5 4 b a b 图 2 5 3 输出功率及效率 在单电源输入的情况下 若忽略交越失真的影响 则 输出最大电压 2 V U CC maxo 输出最大功率为 L 2 CC L 2 maxo maxo R8 V R 2 U p 效率 电源提供的能量应尽可能多地转换给负载 尽量减少 晶体管及线路上的损失 即注意提高电路的效率 即 100 P P E O 当输出电压最大时 输出功率最大 即 cc ommaxo V U 4p p E 焊接过程及实物图 1 实物图 2 焊接规则 按照先低后高 先小后大 先卧式后立式的顺序 正确插入元件 其高低 极 性要符合规定 功放正面 图 2 3 1功放背面 图 2 3 2 3 实物电路测试 可调稳压电源的测试 1 测试电路示意图 2 测试要领及其参数测定 a 变压器电压 12V 接入可调稳压电源输入端 b 测试全波整流输出结果 稳压管输出波形 波纹系数 输出范围等 3 测试电路实物图 图 3 1 1 互补功率放大器测试 1 测试电路示意图 2 测试电路 a 接通电路 测试静态工作点 b 动态参数测定 输出电路的测试结果和输出性能 c 输出电路的功率放大效率的测定 3 测试电路实物图 图 3 2 1 4 实验数据记录 可调直流稳压电源测量数据 1 全波整流电路输出特性测量 接入变压器电压 12V 用示波器测量出 Uo 和 Ui 记录全波整流输出图像 数据到表 1 表 1 2 测量稳压管输出波形 3 波纹系数的测量 波纹系数 直流电中交流分量和直流电压之比称为波纹系数 多用来衡量滤波品质 uoUoS Uo uo 交流分量波形 滤波 品质 UiUo输入电压的波形图输出电压的波形图 4 可调直流稳压电源的调节范围 UiUominUomax调节范围 互补功率放大器的实验数据记录 1 静态工作点的测量 按图 2 1 1 电路连接好实物图 利用制作好的可调电源接入 Vcc 端 信号 输入为零 测量出此时的静态参数 记录到下表 Ub