低频功率放大器设计与制作

四川职业技术学院SICHUANVOCATIONALANDTECHNICALCOLLEGE毕业设计低频功率放大器设计与制作系别电子电气工程系专业应用电子技术班级15级X班姓名XXX学号13159020XXXXX指导教师黄世瑜完成时间2018年5月四川职业技术学院SICHUANVOCATIONALANDTECHNICALCOLLEGE毕业设计鉴定表题目低频功率放大器设计与制作所属系部电子电气工程系所属专业应用电子技术所属班级15电技X班学号XXXXX学生姓名XXXXXXX指导教师黄世瑜起讫日期20171020201851四川职业技术学院教务处制四川职业技术学院毕业设计任务书题目低频功率放大器设计与制作所属系部电子电气工程系所属专业应用电子技术所属班级15电技XX班指导教师黄世瑜学生姓名XXX学号XXX一、毕业设计内容与要求低频功率放大器设计通过实现“实用低频功率放大器设计”设计与制作，掌握实现放大类电子产品设计的基本方法。1基本要求（1）在放大通道的正弦信号输入电压幅度为（5700）MV，等效负载电阻RL为8下，放大通道应满足额定输出功率POR10W；带宽BW（5010,000）HZ；在POR下和BW内的非线性失真系数3；在POR下的效率55；在前置放大级输入端交流短接到地时，RL8上的交流声功率10MW。（2）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源2发挥部分（1）放大器的时间响应方波产生由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波频率为1000HZ、上升时间1US、峰峰值电压为200MVPP。用上述方波激励放大通道时，在RL8下，放大通道应满足额定输出功率POR10W；带宽BW（5010000）HZ；在POR下输出波形上升时间和下降时间12US；在POR下输出波形顶部斜降2；在POR下输出波形过冲量5。（2）放大通道性能指标的提高和实用功能的扩展（例如提高效率、减小非线性失真等）。二、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等）三、主要参考文献1唐林，黄世瑜主编小型电子产品设计与制作，四川，西南交通大学出版社，20132谢自美电子线路设计实验测试（第三版）湖北华中科技大学出版社M，200683全国大学生电子设计竞赛组委会全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（2003）北京北京理工大学出版社M，200534黄世瑜主编电子技术基础与技能训练，北京，电子工业出版社，20175黄世瑜主编电子电路分析与实践，北京，电子工业出版社，20176沈建华等MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践北京北京航空航天大学出版社M，200687陈永真等全国大学生电子设计竞赛试题精解选北京电子工业出版社M，20117系部审核意见同意开题签名王志军2017年10月20日注任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交所属系部毕业设计（论文）领导小组审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。四川职业技术学院毕业设计开题报告题目低频功率放大器设计与制作系别电子电气工程系专业应用电子技术班级15级X班姓名XXX学号13159020XXXXX指导教师黄世瑜2017年11月15日本课题的现状与发展趋势、主要研究内容、方法及预期目标、课题进度计划、已收集的资料目录等。随着科技的发展，在现代生活中，彩灯作为一种景观应用越来越多。城市马路，大街小巷，商业店铺各种彩灯有点让人“乱花渐欲你人眼”的感觉，各种花样形式。设计彩灯控制器，可以控制彩灯的闪烁频率，花样，如何闪烁。各种公交上，银行门口上的红色字体都是多路彩灯控制器控制的LED管显像，这不仅仅能使彩灯更有观赏性，还能为商家提供吸引顾客眼球的方法。所以很多店铺商家都请人为他们设计彩灯控制器，使得他们店铺面前的彩灯出现各种不同，让人眼前一亮的彩灯来吸引顾客，提高商业价值。EDA技术的应用可以减少设计芯片的数量，使其减小体积，降低功耗和成本，提高了设计的灵活性、可靠性和扩展性。电子设计自动化技术EDA的发展给电子设计带来了革命性改变，EDA软件设计工具，硬件描述工具，可编程逻辑器件，是的EDA的技术应用走向普及。方法及预期目标、课题进度计划、已收集的资料目录指导教师意见准予开题指导教师黄世瑜2017年11月17日所在专业教研室审查意见准予开题教研室负责人王志军2017年11月19日四川职业技术学院毕业设计中期检查表系电子电气工程系填表日期2017年12月31日毕业设计题目彩灯循环控制器的设计与制作学生姓名刘苏强学号13159020202104班级15级应用电子技术X班导师姓名黄世瑜教研室应用电子技术校内起止时间2017年9月20日至2018年5月1日地点校外文献、资料检索阅读5篇；是否具备独立查阅文献资料的能力具备。开题完成情况好（）较好（）一般（）差（）未完成（）学习态度好（）较好（）一般（）差（）出勤情况出勤记载是否详实是；请假次数无，缺席次数。毕业设计的进度（与任务书进度相对照）正常（）过快（）偏慢（）中期检查综合评价工作有序，进度正常存在问题和改进措施无中期检查结论好（）较好（）一般（）差（）注1本表由教师填写，交系保存备查；2本表仅供参考，各系根据检查需要，可对检查内容进行必要的调整。教研室主任王志军四川职业技术学院学生毕业设计答辩情况记载表题目低频功率放大器设计与制作所属系部电子电气工程系所属专业应用电子技术所属班级15电技X班指导教师黄世瑜学生姓名XXX学号XXXXXXXXXX姓名专业技术职务或职称所属单位或部门本人签字黄世瑜副教授电子电气工程系黄世瑜吴敏高级实验师电子电气工程系吴敏刘宸讲师电子电气工程系刘宸答辩小组成员答辩时间201851记录人XXX同学名字答辩小组提出的主要问题及学生回答问题情况1MSP430单片机与51单片机有什么异同答它们都是可编程逻辑器件。MSP430是16位的单片机，内部有A/D转换器，RAM存储器、ROM存储器都比51单片机要大。MSP430单片机是低功耗，可以进入休眠状态，工作电源33V，而51单片机工作电源5V。2漏电保护的过程答漏电流检测电路如图8所示。该电路首先要在取样电阻进行取样，将取样的的电压在运算比较放大电路进行比较。它用单电源供电，LM358的反相输入端加一个固定的参考电压，。3电感构成升压电路是怎样设计的答电路中当三极管8550处于截止状态，三极管8050导通，电流流入电感和电容C2产生振荡，电流流过二极管D1和三极管8050，流过的电流对电容C3充电，同时电容C2放电使三极管8550慢慢的导通，当三极管8550处于导通状态，答辩小组组长签名吴敏2018年5月1日四川职业技术学院毕业设计综合评定表题目低频功率放大器设计与制作所属班级姓名黄世瑜学生姓名职称副教授学号指导教师部门电子电气工程系指导教师评语准予参加本次答辩指导教师黄世瑜XXX（企业）2018年4月28日答辩小组评语答辩合格总评成绩答辩小组负责人吴敏2018年5月1日前言随着科技的发展，在现代生活中，彩灯作为一种景观应用越来越多。城市马路，大街小巷，商业店铺各种彩灯有点让人“乱花渐欲你人眼”的感觉，各种花样形式。在家庭装饰或商业区的灯光布置中经常需要完成彩灯循环点亮或数字计数等动态灯光效果,给生活增添光彩，那这彩灯是怎么可以这样显示呢本设计按照这种灯的原理，应用数字电子技术的逻辑器件设计电路原理图以及编写VHDL语言来进行分析也编写，并在QUATURSII软件上实现编译，调试，波形仿真与分析，以及下载到FPGA上运行,实现彩灯功能，并能自由控制彩灯循环点亮的快慢，从而实现彩灯的原理。最终完成的是灯光装饰中的彩灯循环点亮，数字计数以及频率调节等功能的设计。设计彩灯控制器，可以控制彩灯的闪烁频率，花样，如何闪烁。各种公交上，银行门口上的红色字体都是多路彩灯控制器控制的LED管显像，这不仅仅能使彩灯更有观赏性，还能为商家提供吸引顾客眼球的方法。所以很多店铺商家都请人为他们设计彩灯控制器，使得他们店铺面前的彩灯出现各种不同，让人眼前一亮的彩灯来吸引顾客，提高商业价值。目录（范文）摘要1第1章绪论211课题背景212遥控器原理213设计任务214设计的意义2第2章无线遥控原理421发射电路原理422接收电路原理423天线原理4231什么是天线45第3章遥控方案设计631系统设计632解决方案一633解决方案二734方案论证8第4章系统实现941工具介绍9411PROTUS原理图与仿真9412PROTEL原理图与电路板制作9第5章系统测试1151无线发射接收测试1152程序测试1253系统总体测试12参考文献13附录140摘要盆腔炎治疗仪，利用物理的电、热、磁等生理作用，促进人体神经肌肉组织兴奋和局部血液循环，并有镇痛作用。盆腔治疗仪对盆腔炎的治疗，具有无副作用和后遗症等优点，在妇科中得到广泛的应用。因为在治疗过程中需要调整治疗参数，为方便患者自己根据治疗需要适时调整，设计具有无线遥控功能键盘能为患者使用带来极大的方便。本文正是为解决此问题，提出了盆腔炎治疗仪遥控系统的解决方案。无线遥控包括发射和接收两部分。发射部分包括发射电路、编码芯片、键盘电路和电源电路。接受部分，包括射频接受电路、解码芯片PT2272、起控制作用的单片机AT89S52和起交互作用的显示屏SMC1602A。发射电路，采用特低功耗超再生原理，工作频率315MHZ，433MHZ，工作电压DC3V，调制带宽10K。编码芯片采用PT2262，具有4路或6路数据输入，串行编码输出，最多可以发送63个控制指令。关键词盆腔治疗仪；无线遥控；PT2262；PT2272；AT89S52；SMC1602A1第1章绪论11课题背景盆腔治疗仪采用物理的电、热、磁等生理作用，具有促进神经肌肉组织兴奋，局部血液循环和镇痛三种重要作用。电疗是由盆腔治疗仪产生复杂的中低频电流，经过探头流向贴在腹部两边的电极。电疗具有积极的生理作用。热疗是由在探头内部的加热线圈对探头进行加热，并有探头内部的温度传感器，反馈温度，并经过单片机控制加热的温度，以实现盆腔炎的热疗疗法。本课题是基于对已研发的盆腔炎治疗仪进行改进设计的情况下提出的。盆腔治疗仪的改进包括温度控制改进、抗干扰改进、探头改进和增加无线遥控功能。本文正是为解决盆腔治疗仪无线遥控功能，而提出了自己的设计方案。对盆腔治疗仪进行改进，是针对多年来盆腔炎治疗仪在临床应用中存在的问题而提出的。在温度控制部分，要力求达到高精度和稳定性，一方面避免温度跳变对病人造成不适，另一方面也是为更好控制治疗的效果。在抗干扰方面，盆腔治疗仪的电疗输出电流是中低频电流，在治疗时人体感觉不到这种电流的通过。如果有跳变高频的电流，则容易使运放电路产生高频冲击，不但人体能感觉到，就连按摩电机也造成探头的有明显的抖动。探头的设计应该更加人性化，按照人体的生理结构设计，让病人用得更舒服。无线遥控功能的增加，更是为方便盆腔治疗仪使用和提高盆腔治疗仪的智能化。12遥控器原理遥控器的遥控功能实现，一般是以电磁波或红外线为数据传输介质，实现指令的传送功能。遥控器发送的数据要经过加密编码，调制，载波输出信号。接受模块，则进行相反的操作，提取出遥控器发射过来的命令，再由MCU执行相应的命令。13设计任务对盆腔治疗仪增加无线遥控功能，要从仪器原有方案出发，考虑系统的兼容性，不能对仪器造成附加的干扰和影响。也要从经济角度考虑，在达到功能要求下，尽量节省成本，为整体仪器提高经济竞争力。同时从节能角度出发，实现遥控器长时间的工作。14设计的意义由于盆腔治疗仪对盆腔炎的治疗，具有无副作用和后遗症等优点，在妇科中得到广泛的应用。在治疗前，盆腔治疗仪的探头需要插入盆腔内，给女病人生理和心理上都造成一定的障碍，同时也给医生（特别是男医生）带来了许多的不便。具有无线遥控功能的盆腔治疗仪在一定程度上解决了这些问题，医生可以在屏蔽墙后，控制整个治疗过程。本文正2是为解决此问题，提出了盆腔治疗仪遥控模块的解决方案。3第2章无线遥控原理无线遥控，有基于电磁波和红外线两种。红外遥控距离短，只能直线方向遥控。电磁波的遥控具有衍射作用，能跨越一定的屏障，遥控时也不需要直线。电磁波无线遥控，就是在发射端发射一定频率的电磁波，接收端只提取出相同频率的电磁波信号，并经过解码得到发射端的数据。21发射电路原理遥控器发射电路，有振荡电路、高频放大器，调制方式一般采用ASK和FSK。振荡电路可以采用电容、电感的振荡特性来设计，也可加入晶振来简单获得载波信号。一般载波信号的频率在315MHZ433MHZ，也可实现更高的频率。通过高频放大器，高频信号获得更高的发射能量，提高发射距离。ASK调制载波发生器高频放大串行数据天线图21XXX图22接收电路原理接收电路里面主要有天线，滤波电路，解调电路等几部分组成。ASK解调滤波数据输出天线图22XXX图23天线原理231什么是天线天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器。其基本功能是发射和接收无线电波发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电滋波转换为高频电流。衡量天线性能的一个指标是天线增益计算公式天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估计其增益（式21）602LG1DBG45第3章遥控方案设计31系统设计遥控器部分框图如图31编码芯片键盘模块发射电路天线图31XXX图遥控接受部分框图如图32解码芯片单片机控制接受电路LCD显示天线蜂鸣器LED输出图32XXX图32解决方案一采用玩具遥控芯片TX2/RX2编码解码芯片。TX2/RX2是一对采用CMOS工艺制造的遥控专用集成电路它具有功耗低,电源电压适用范围宽,工作稳定可靠,外围元件少等特点TX2是编码发射电路,RX2是与TX2配套使用的译码接收电路。6图33XXXX图34XXXXXTX2/RX2的典型的应用电路如图35/图36图35XXXXXX图36XXXXX33解决方案二采用PT2262和PT2272的编码解码芯片。PT2262和PT2272最多支持6位数据编码，一般支持4位数据编码。PT2262和PT2272有三态地址编码功能，只有地址匹配时才能传输数据。PT2262和PT2272的典型应用电路如图37图387图36XXXXX34方案论证基于以上的提出的两个方案，结合现实考虑。在医疗应用中，同一个病房中可能有多台盆腔炎治疗仪，由于电磁波传播方向是全方位的，一个遥控器的遥控可能会对多台仪器产生影响。假如没有地址配对，那么在多台仪器工作时，遥控将会变得混乱，所以使遥控器与仪器的一一配对显得非常重要。基于以上考虑，采用第二种方案能达到现实的要求。发射接受模块，应该要满足体积小，通信距离远，抗干扰性强等要求，所以应该采用有发射放大三极管的发射电路，外加天线设计；接受模块采用印刷天线的设计方法。8第4章系统实现41工具介绍411PROTUS原理图与仿真在程序编写过程中，不可能一次就能成功，程序的测试非常重要。完全用硬件测试将会浪费很多的时间。软件工具辅助测试，把程序的编写与具体硬件实现独立起来，加快了开发的速度。程序测试原理图如图41XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD0391/18P02/AD2373/36P04/AD4355/54P06/AD637/72P10/T21/EX2P12334P14556P16778P30/RXD101/TP32/IN012/IT13P34/014P37/RD176/W65/T15P27/A1528P20/A8211/9P2/A0233/14P24/A2255/1366/47U1AT89C52D71463D5124D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016LX1CRYSTALC13NC23NOFON12345DSW1DIPSWC_4R11RR31Q2MPS8098C32UR510K23456781RP1ESACK7TCRT151图36XXXXX所选取的器件包括单片机AT89C52，二态开关，LCD型号为LM016L等一些电阻、电容其他元件。表51房贷发放给VB412PROTEL原理图与电路板制作PROTELDXP2004在电路设计方面，提供了从原理图设计到PCB制作的完整的集合。PROTEL在PCB制作方面的很灵活，不但有从原理图转到PCB的功能，也提供了自动布线的功能。这更有利于我们实现遥控器的电路板制作，最重要的是能满足遥控器的键盘实现。PROTEL中实现的遥控测试原理图如图429图36XXXXX10第5章系统测试无线发射与接受测试分为三个步骤编码发射模块和接受模块通信测试单片机执行命令测试（软件仿真测试为主）系统总体测试测试工作，应该按部就班，因为前一步的结果往往会影响下一步的结果。同时由简单的测试，到复杂的测试，再整合所有测试成果，才能实现复杂的系统。51无线发射接收测试测试发射电路如图51A01234678VS9DTEOSCOUTCPUDAFRWIBERYKMN图36XXXXX测试接收电路如图52低图36XXXXX1152程序测试程序测试，最好有单片机开发板，实现在线