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