电子电路实训与课程设计

1、模拟电子技术是实践性较强的课程，实验课程屮大多根据教学进度，进行 单元电路的实验，但对于由若干个不同功能的单元电路构成的电了系统涉及较 少。从单元电路到综合电子系统，耍注意的问题主要有总体方案的选择、单元 电路设计和元器件选择、单元电路之间的级联、综合电子电路实验、电子电路 的调试、电子电路的抗干扰技术等。本章模拟电子电路实训主要以模拟电路理论知识为基础，提升学生电子技 术工程设计能力，实现以下教学目的：(1) 通过设计实践，使学生掌握工程电路设计的一般方法和过程，培养学 生的工程意识和观念，提高完成课题设计和解决实际问题的能力；(2) 通过设计和调试实践，使学生能够掌握电子设计软件的使用方法

2、，并 能利用其完成硬件电路设计在一定程度上调动学生学习的积极性和主动性；(3) 通过对设计技术资料的规范性要求和管理，使学生提高对技术资料的 规范意识，初步养成资料的整理归档习惯，对以后从事技术研究和管理工作有 一定的指导意义；(4) 通过将完成时间与成绩一定程度的挂钩，对学生形成一定的压力，而 使得设计更加贴近于项目开发的实际要求，有利于培养学生研究与市场结合的 思维习惯；(5) 学生在设计过程中查阅资料、咨询教师、互相交流，有利于培养学生 的自学能力和研究能力，为学生步人社会和进一步深造打下基础。6o 1直流稳压电源的设计与实现6o lo 1实训目的及意义通过实验熟悉和掌握直流稳压电源的工

3、作原理，能够结合所学知识进行综 合设计。通过示波器观察齐测试点波形。掌握直流稳压电源设计运算、器件选择、安装调试及性能指标的测试方法。掌握简单电路的计算机辅助设计与仿真、实验板的手工设计与制作、实验 调试等基本过程和方法。6。i。2实训任务及要求1. 实训任务设计一直流稳压电源与充电电源电路，输岀电压有转换3v、5v两档，且 止负极性可以转换。2. 实训要求(1) 输出电压：3v、5v两挡，口正负极性可以转换。(2) 输出电流：额定电流为150ma,最大电流为500mao(3) 额定电流输出时，vo/vo小于士 10%。(4) 能对4节5号或7号可充电电池“慢充”或“快充”。慢充的充电电流 为

4、5060ma,快充的充电电流为110130ma。6o lo 3设计方案及原理分析1. 设计方案整机直流稳压电源与充电电源电路整体电路框图，如图6-1-1所示。整流滤波电路采用桥式整流电容滤波电路。稳压电路采用带有限流型保护 电路的晶体管串联稳压电路。充电电路采用两个晶体管恒流源电路。整体电路 的设计应由后级往前级进行，即先设计稳压电路，再设计充电电路，最后设计 整流滤波电路。2. 设计原理1)稳压电路设计稳压电路采用带有限流保护电路的晶体管串联稳压电路，其方框图如图 6-1-2所示。电路基本设计方法如下：(1) 由于稳压输出电流lo>100ma,因此调整管采用复合管。(2) 提供基准电压

5、的稳压管可以用发光二极管led代替(工作电压约为2v), 兼做电源指示灯使用。(3) 由于为3v、5v两挡|占|定值，且不要求可调，因此可将取样电路的 取样电阻分为两个，用1x2波段开关进行转换。(4) 输出端用2x2波段开关来转换vo极性。(5) 过我保护电路采用二极管限流保护电路，口二极管用发光二极管led 代替，兼做过液指示灯使用。稳压电源原理如图6-1-3所示。图613稳压电源原理图元件参数计算。确定输人电压整流滤波电路输出电压 当忽略检测电阻人2上的电压时，有式中，调整管压降“爲一般在38v间选取，以保证7；能工作在放大区。当市电电网电压波动不大时，匕小可选小一些，此时调整管和电源变

6、圧器的功 耗也可以小一些。确定晶体管。估算出晶体管的/曲、人叭和尸爲值，再根据晶体管的极限参数几、仏沖、只加来选择晶体管。p c maxv/ cemax=j上 c max(6-1-3)(6-1-2)(6-1-4)杳昂体管手册，只要人”、兀“込、卩蔦大于上述计算值的品体管都可以 作为调整管厂所用。卩2、7；由于电流电压都不大，功耗也小，因此不需要计算其值，一般可 选用小功率管。 确定基准电压电路的基准电斥。因为人+几3)(6-1-5)所以v=vo-vhe3(6-1-6)则vvo(6-1-7)式中，刃为取样电路的取样比(分压比)，且,一般为0。60。8之间，所以应小于j/()min(3k)o le

7、d的工作电压约为lo 82。4v,且其正向特性曲线较陡，因此它可以代替稳压管提供基准电压。 计算基准电压电路的限流电阻人？0限流电路如图6-1-4所示。其中/厂几+/沪匕尹+厶3（6亠8）式中，7z为led的工作电压，其值可取2vo为led的工作电流，在2 10ma间取值；/阳为卩3的工作电流，可在°。52ma司取值，当/阴的值选 定后，为保证led能完全可靠的工作，人3的取值应满足条件2ma</j<10ma（6-1-9）图6 14限流电路当人时，几最小，即id = v（）m'l vz + 人产冷匚 + 厶 >2ma©mo）k3k3得rs<基

8、牛（6亠11）1 e3当人叩处时,几最大，即r.id =vz + 2 遷2 + ie, <10ma(6亠12)(6-1-13)因此有在取值范围内，7因尽量取大一些，这样有利于j/的稳定。另外，计算 出电阻值还应取标称值。 计算基准电压电路的功率。可依据以下公式计算出相关功率的值p =（%我）=（5-乍（645）需要注意的是，计算出的电阻功率也应取标称值。 计算取样电路选取取样电路工作电流厶（流过取样电的电流）。若ii取得过大，则取样电 路的功耗也大；若11取得过小，则取样比门会因丁2基极电流的变化而不稳定, 同时也会造成vol不稳定。在实际应用中，一般取ii=（0o 050。1） io,

9、然后计 算取样电阻。当v。二3v时，取样电路如图6-1-5所示。由(6-1-16)(6-1-17)(6-1-18)(6-1-18)(6-1-19)l（r4+r6）=3v得取样电路总电阻r=r,+r6= 叱+%)r4=r-r6此时，算岀的电阻值应取标称值，然后利用公式=（+£3）计算revo,并观察vo接近设计指标。如v。与设计指标相差太远，则应重新取值计算。 最后，述应对所电阻进行功率计算，并取标称值。2）充电电路部分设计充电电路一般采用晶体恒流源电路。（1）慢充电路。慢充电路如6-1-6所示，led给晶体管发射极提供2v的直流稳定电压,再利用r7的电流负反馈作用使集电极电流101保

10、持恒定。 充电电流由式(6-1-20)决定。ioi=ic4-ir7= *一5(6-1-20)r?元件计算参数如下：晶体官 icmax=ioi，vcemax=vo , pomax=icmaxvcemax， 所选用的晶体管的参数/血vg、甩应大于上述计算值。二极管可釆 用普通二极管，正向额定电流应大丁701。电阻计算出二心-心(6-1-21)pr?二珂出(6-1-22)ovd(6-1-23)i r訊(6-1-24)式中，i 口为led的工作电流，在510ma间取值；h为晶体管基极电流，(p取值50100之间)。(2)快充电路。快充电路如图617所示，由于快充时充电电流io2较大，因此晶体管管耗 也

11、变大。为降低管耗，可在集电极回路上增加一个降压电阻rn，此吋vce减小， 管耗也随之减小。图中，r9, rio的计算与慢充电路相同。图6-1-7快充电路原理图其中：vc=vd+io2ru+3,vf 二 v'。-grg(6-1-25)vce 二 vc-v 尸-v'o+3+vd+i°2 r+rj(6-1-26)降压电阻打的计算方法是：首先，根据选用晶体管的和充电电流w确定,即vcev电，且vce>1v;其次，vce选定后,再用下式计算电阻陽的值 1023)整流滤波电路整流滤波电路部分的设计采用桥式整流、电容滤波电路6-1-8所示。图6-1-8整流滤波电路(1)确定整

12、流电路的输出电流匕。 整流输出电路如图619所示。图6-1-9整流输出电路当稳压电源和充电电路同时工作时： ro=io+ii+l2+l3+l4=(l.l 1.2)io+(ioi+io2) 式中，ioi、102为慢充和快充的充电电流。(2)取定电源变压器参数。次级线圈电压：兀-1.1 1.2次级线圈电流：功率：(3) 确定整流二极管。 额定整流电流：最高反向工作电压：(4) 确定滤波电容。 容量：12= (1.01.1) i'oidm>oo 5i'ovrm> v2 v2(6-1-28)(6-1-29)(6-1-30)(6-1-31)(6-1-32)(6-1-33)cq

13、（35）百（6-1-34）厶kl式屮，t=20ms（输入交流电流的周期），rl二£ （整流滤波电路的负载）。耐io压：vo, ci的容量耐压均应取标准值。4）整流电路直流稳压电源与充电电源电路如图6-1-10所示。图6-1-10直流稳压电源与充电电源电路6.1.4电路仿真直流稳压电源正常工作时,ledl和led2两个发光二极管亮，波动开关s, 可实现输岀电压的转换。波动s,和j,可实现撮性的转换。当led3和led4 两个发光二极管亮时，表明充电电路工作止常，整机仿真如图6-1-11所示。图6-1-11直流稳压电源与充电电源电路仿真6.1.5实训仪器设备及元器件实训仪器设备：宜流稳压

14、电源，数字万用表。根据上述元件选型结果以及所设计的整机电路图，完成本设计所需的元器 件明细如表611所示。表元器件明细表名称代号型号或参数作用电阻rilkq取样r2lkq限流r3lkqr4100 qrs470 qr6lkqry24 qr8560 qr99. iqrio560 qr1124 q三极管t,3dd15a放人t t3gd6c放大电容c33pf滤波电容(电解电容！c10nf滤波电容(电解电容)c10nf(电解电容)二极管vd,vd,1n4001整流vd vd,1n4001ledled1绿led2绿led3红led4红6. 1.6实训拓展与思考整流电路中的4个二极管，有一个反接或开路或短路

15、，分别会出现什么问题？不接滤波电容，或反接时，电路会出现什么问题？6.2二阶rc右源滤波器的设计6.2.1实训目的及意义学习rc有源滤波器的设计方法。由滤波器设计指标计算电路元件参数。设计二阶rc有源滤波器(低通、高通、带通、带阻)，掌握有源滤波器的测试方法。测量有源滤波器的幅频特性。6.2.2实训任务及要求1. 实训任务设计二阶rc有源滤波器，使其完成低通、高通、带通、带阻功能。2. 实训要求(1) 分别设计二阶rc低通、高通、带通、带阻滤波器电路，计算电路元件 参数，拟定测试方案和步骤。(2) 对电路进行仿真，测量并调整静态工作点。测量技术指标参数。(4) 测量有源滤波器的幅频特性。(5)

16、 写出设计报告，6.2.3方案设计及原理分析1. 设计原理rc有源滤波由rc网络、放大器、反馈网络三部分组成。在电路中rc网络 起着波的作用，滤掉不需要的信号，这在波形的选取上起着至关重要的作用， 通常主耍由电阻和电容组成。放人电路运用同相比例运放，同相放犬器具有输人阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。反馈网络能提高 电路的稳定性。原理图如图6-2j所示。图6-2-1 rc有源滤波原理图2. 方案设计滤波器在通信测量和控制系统中得到了广泛的应用。一个理想的滤波器应 在耍求的通带内具有均匀而稳定的增益，而在通带以外则具有无穷人的衰减。 然而实际的滤波器距此有一定的差异，为此人们采

17、用各种函数來逼近理想滤波 器的频率特性。用运算放大器和rc网络组成的有源滤波器具有许多独特的优点。因为不 用电感元件，所以免除了电感所固有的非线性特性、磁场屏蔽、损耗、体积和 重量过人等缺点。由于运算放大器的增益和输人电阻高，输出电阻低，所以能 提供一定的信号增益和缓冲作用，这种滤波器可用简单的级联來得到高阶滤波 器，且调谐也很方便。滤波器的设计任务是根据给定的技术指标选定电路形式和确定电路的元器 件。滤波器等的技术指标有通带和阻带z分，通带指标有通带的边界频率（没有 特殊的说明时一般为一 3db截止频率），通带传输系数。阻带指标为带外传输系 数的衰减速度（即带沿的陡变）。1）滤波器类型的选择

18、一阶滤波器电路最简单，但带外传输系数衰减慢，一般在对带外衰减性要 求不高的场合下选用。无限增益多环反馈型滤波器的特性对参数变化比较敏感, 在这点上它不如压控电压源型二阶滤波器。当要求带通滤波器的通带较宽吋， 可用低通滤波器和高通滤波器合成，这比单纯用带通滤波器要好。2）级数选择滤波器的级数主要根据对带外衰减特殊性的要求来确定。每一阶低通或高 通电路可获得6db每倍频程（-20db每十倍频程）的衰减，每二阶低通或高通电路 可获得-12db每倍频程（-40db每十倍频程）的衰减。多级滤波器串接吋传输函数 总特性的阶数等于各级阶数之和。当要求的带外衰减特性为mdb每倍频程时, 则取级数n应满足n大于

19、等于m/6（或n大于等于m/20）o3）运放的要求在无特殊要求的情况下，可选用通用型运算放大器。为了保证所需滤波特 性、运放的开环增益在80db以上。如果滤波器的输人信号较小，例如在10mv 以下，则选低漂移运放。如果滤波器工作于超低频，以致使rc网络中电阻元 件的直超过100k、则应选低漂移高输入阻抗的运放。4）元器件的选择一般设计滤波器时都要给定截止频率f带内增益ao,以及品质因数q（二阶 低通或高通-般为0.707）。在设计吋经常出现待确定其值的元件数目多丁限制 元件取值的参数的数冃，因此有许多个元件均可满足给定的要求，这就需要设计者自行选定某些元件值。一般从选定电容器人手，因为电容标称

20、值的分档较 少，电容难配，而电阻易配，可根据工作频率范围按照表初选电容值。表6-2-1滤波器工作频率与滤波电容取值的对应关系f(l-10)hz(lo-lo)hz(lo-lo)hz(l-lo)khz(lo-lo)khz(lo-lo)khzc(20-10)f(10-0.1)f(o.l-o.ol)uf(10-10)pf(10-10)pf(10-10)pf3. 电路设计1）低通滤波器（1）低掛滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。图6-2-2 为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级rc滤环环节与相同比例运算电路组 成，其中第一级电容c接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。（2）低通滤波电路

21、性能参数。 二阶低通滤波器的通带增益为:(6-2-1)截至频率是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。其计算式为(6-2-2)/广盒品质因数的大小影响低通滤波器在截i上频率处幅频特性的形状。其计算式为（6-2-1）2）高通滤波器（1）二阶高通滤波器。高通滤波器用來通过高频信号，衰减或抑制低频信号。将622低通滤 波电路中起滤波作用的屯阻，屯容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图 6-2-3所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器 是“镜像”关系。（2）高通滤波电路性能参数。 二阶高通滤波的通带增益(6-2-4)截i上频率是二阶高通滤波器通带与阻带的界限频率。其计算式为(6-

22、2-5)品质因数的大小影响高通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。其计算式为(6-2-6)3）带通滤波器（1）二阶带通滤波器带通滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而对比通 频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器 可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通即可，如图6-24所示。电路 的优点是改变rf和r4的比例就可以改变频宽而不影响中心频率。（2）带通滤波电路性能参数。通带增益a pfr八rfrrcb(6-2-7)屮心频率亠丄+丄)r.c r r,(6-2-8)通带宽度丄(丄+丄+亠c r r2 rr(6-2-9)品质因数w（）(6-2-10)b4）

23、带阻滤波器（2）二阶带阻滤波器。带阻滤波器和和通"滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。典型的带通滤 波器可以在双t网络后加一级同向比例运算电路构成。如图6-2-5所示。图6-2-5二阶带阻滤波器 （2）带阻滤波器性能参数。通带增益(6-2-11)中心频率(6-2-12)带阻宽度(6-2-13)品质因数q =(6-2-14)2(26.2.4电路仿真二阶低通滤波电路仿真如图6-2-6所示。二阶高通滤波电路仿真如图6-2-7 所示。图6-2-6二阶低通滤波电路仿真结果二阶带通滤波电路仿真如图6-2-8所示。图6-2-7二阶

24、高通滤波电路仿真结果图6-2-8二阶带通滤波电路仿真结果二阶带通滤波电路仿真如图6-2-9所示。图6-2-9二阶带阻滤波电路仿真结果6.2.5实训仪器设备及元器件实训仪器设备：直流稳压电源，数字万用表。根据上述原件选型结果以及所设计的整机电路图，完成本设计所需的元器 件明细如表622所示。表622元器件明细表名称代号型号或参数作用电阻ri47k q选频r217k q选频&10k q反馈电阻r|10k q反馈电阻rb10k q选频r610k q选频rt5o lkq反馈电阻rs5- lkq反馈电阻r9160k qrio17k q反馈电阻rh47k q反馈电阻r1212k q选频rl：122

25、k q选频r1447k q选频r1547k q选频r1623.- 5kq选频r17200k q反馈电阻r.s160k q反馈电阻电容glonf选频电容c2lonf选频电容glonf选频电容&lonf选频电容glonf选频电容c6lonf选频电容c768nf选频电容a68nf选频电容cs136nf选频电容集成运放uru4ua741放大4路选择开关su s.6.2.6实训拓展与思考1实训方案拓展有源滤波器是运算放大器和阻容元件组成的二种选频网络，用于传输有用 频段的信号。抑制或衰减无用频段的信号。滤波器的阶数越高，其性能就越逼 近理想滤波器特性，可作为滤波器设计的基础。高阶滤波器可以由若干

26、个一阶 或二阶滤波包路级联组成、|大|此，二阶、二阶滤波器的设计可作为滤波器设计 的基础。2.实训思考题(1) 从有源低通和高通滤波电路來看，其集成运放接成同相放大电路后的af最大不能超过多少才能使电路稳定？(2) 在幅频特性曲线的测试过程中，改变信号的频率时，信号的幅值是否也 耍做相应的改变?为什么？6. 5语音放大电路设计6. 5. 1实训目的及意义熟悉和掌握放人电路的静态工作点的计算方法。熟悉多级放大电路的耦合方式及增益的计算方法。加深对三极管电路放大特性的理解。熟悉功率放大电路的原理的工作过程。通过设计安装和调试掌握多级放大器的一般设计方法。6.5.2实训任务及要求1. 实训任务应用多

27、级放大器完成语音放大，实现双向通话的功能。2. 实训要求（1）前置放大极技术指标 电压放人倍数：av=100； 最大输出电压vo=1v； 频率响应：30khz30khz; 输入电阻：7<>15kq 失真度：/ <10% 负载电阻：rl = 2kn 电源电压：ycc = iv（2）功率放大器（输出级）技术指标 最大输出功率:p（）vf > 0.25" 负载电阻：r 失真度:/ <5% 效率：77 >50% 输入阻抗：rhloom（3）进行元器件及参数选择，画出电路原理图（或仿真电路图）；进行电 路调试。6.5.3原理分析及方案设计1. 工作原理放大器

28、由于具有对微弱信号进行放大的功能，所以得到了广泛的应用，但 因单级放大器的增益不高，实用的放大器一般均由多级放大器构成。多级放大 器的组成如图6-5-1所示。图6-5-1多级放大器组成图双向语音放大工作原理如图6-5-2所示，放大器时核心部分。它的作用是 把话筒送来的微弱信号放大到足以使扬声器发出声音。yl、y2为扬声器，k为 双刀双掷开关，利用开关k的切换作用，可以改变yl、y2与放大电路连接的位 置，使yl、y2交替作为话筒和扬声器使用。y2通过k接到放犬器的输入端成 为话筒，y1则接到输出端为扬声器。此时有人对着y2讲话时，y2把声音信号 转换成电信号加到放大器的输入端，经放大器放大后可

29、带动扬声器y1发出声音, 从而可在y1处听到y2处人讲话。当k拨到另一位置时，则可以在y1处讲话， y2处收听。通过k的开关控制，能够实现双向有线通话。图6-5-2双向语音放大工作原理图语音放人器的电路有输入级、中间级、输出级构成。前置级由两级放犬器 组成，放大器第一级输入端与传感器相连（作为话筒时的y1和y2）,故也称为 输入级，放大器的第二级将前一级输出的电压信号进行放大再传给输出级，这 一级也称做中间级。输出级由otl功率放大器组成，把前置级的电压信号进行 功率放大，带动扬声器。2. 方案设计1）前置放大级电路方案（1）根据总的电压放大倍数，确定放大电路的级数，实际电路屮，为使放 大电路

30、的性能稳定，引入一定深度的负反馈，所以，放大倍数应留有一定余量。（2）根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定晶体管的组态（共 射、共基、共集）及静态偏置电路。本电路电压增益为100倍，考虑到电路的输入电阻不很高（ri>25千欧）， 输出阻抗也不太低，负载取的电流不大，因此前置级电路采用共射级电路。由 于单级放大器的电压增益为35db左右，两级放大器的增益为65db左右，考虑到引入一定深度的负反馈（一般为1+af=1o左右），而电路的增益要求为100 倍,所以前置级用两级共射级电路组成。静态偏置采用典型的工作点稳定电路。（3）根据三种耦合方式（阻容耦合、变压器耦合、直接耦合）的不同

31、特点， 选用适当的耦合方式。实训设计中电路级间耦合采用阻容耦合方式，前置放大原理如图6-5-3所示。2）功率放大器电路方案功率放大器的电路形式很多，有双电源的ocl互补对称功放电路、单电源 供电的otl功放电路、btl桥式推挽功放电路和变压器耦合功放电路等。这些 电路各有特点，可根据要求和具备的实验条件综合考虑，做出选择。木方案的输出功率较小，可采用单电源供电的otl功放电路，otl功率放 大器由推动级、输出级组成。推动级采用普通的共射极放大电路，输出级有互 补电路输出，工作在甲乙类状态下，得到较大的输出功率。图6-5-3前置放人级原理图图6-5-4是一个otl功放电路，t4是前置放大级，只要

32、适当调节rp,就 可以是i小、vb5和vb6达到所需值，给t5、t6提供一个合适的偏置，从而使 a点的电位va=vcc/20当vi=vimsinwt吋，在信号的负半周，经t4反相放大后加到t5、t6基极, 使t6截止、t5导通，这时有电流i、通过rl,同时电容c5被充电，形成输出 电压vo的正半周波形，在信号的正半周，经t4放大反相后加到t5、t6基极， 使t5导通、t6截1上，则已充电的电容c5起着电源的作用，并通过rl和t5放 电，形成输出电压v。的负半周波形。当/周而复始变化时，t5 t6交替工作, 负载rl上就可以得到完整的正弦波。当使输出电压达到最大峰值vcc/2,采用自举电路的ot

33、l功放电路。当 vi=0 时,va=vcc/2 , vb=vcc-irll*rll , 电容 c4 端电压 v» = vb-va = vccl2-unr为rc乘积足够大时，则可以认为基 本为常数，不随j/：-而变化。这样，当7, 为负半周时，t、导通，va 相应发生变化。由于b点电位 yb = ycya , b点电位也将自动随着a点 电位升高。因而，即使输岀电压幅度升的很高也有足够的电流流过7；基极，使7；充分导电。这种工作方式称为“ 口举”6.5.4元件选型和参数计算依据确定方案，根据给定的技术要求进行元件参数的选择。在确定元件参 数时，可以先从后级开始，根据负载条件确定后级的偏置

34、电路，谈后再计算前 级的偏置电路，进一步由放大电路的频率特性确定耦合电容和旁路电容的电量, 最后由电压放大倍数确定负反馈网络的参数。1. 确定电源电压为保证输出电压幅度达到指标耍求，电源电压j/p应满足如下要求vev ces（6-5-1 ）几为最大输出幅度yoff=2y（=ay9人为三极管发射极电压，一般取1-3v, j7（防为晶体管饱和压降，一般取iv。2. 前置放大级参数确定1）确定三极管参数（1）三极管发射极、集电极电阻参数及静态工作点。因为是输出级，输出电压比较大，为使负载得到最大的输出幅度，静态工作点应设在负载线的中点，如图6-5-5所示满足条件v cc v ceq2 icq2 rg

35、el(6-5-2)tz trg rlv ceq2 一 1r 十 r(6-5-3)vceq2 > vom + vces(6-5-4)1 cq2(6-5-5)指标中 ma,取 ve1 = 3v , yces = w ；确定 r = 3.50 , r)= 1.5m2, 取标称值r = 3.3m, r产l5g 则静态值/= 2ma ,人血=2.47。（2）三极管参数。晶体管的选取主要依据晶体管的单个极限参数三极管ce间最 大电压7c臥j /诙大于三极管工作时的最大电流icm pc”大于三极管工 作时的最大功耗 。由图6-5-5可知，的最大值为八2喰=2厶2 '以卫最大值为 vce2mm

36、= vcc，根据甲类电路的特点，：t2的最大功耗为pcmm = vceq2-icq2因 此 的参数应满足:a（br）ceq >'27; icm>2icq2 mhia； pcm >vceq2 icq2 =4.8 mwo选用3dg系列小功率三极管可以满足要求，畑二80 o（3）三极管t2基极电阻参数。在工作点稳定的电路屮，基极电压v b2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基极电阻的电流大些，以满足ir»ib的条件， 保证vb2不受ib变化的影响。但是ir并不是越大越好，因为ir大，则r6、 r 7的值必然要小，这是将产生两个问题：增加电

37、源的消耗；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v b2稳定，同时第二级的输入电阻乂不致太小，一般 计算时,按下式选取ir的值;ir= （510） ibq（硅管）；ir= （1015） ibq （错管）。图6-5-5交直流负载线木电路选用硅管，取ir二5ibq,则(6-5-6)(6-5-7)r1=vbq2 = vevbe2= = 2kirir 5ibq2vcc7?6 = 7?7 = 67.8a：q ir取标称值,有 r7=30kq, r9=68kqo2）确定三极管t1的参数（1）三极管t1发射极电阻参数及静态工作点。因为t1

38、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 不人，所以对于第一级失真度和输出幅度的耍求比较容易实现，主要考虑如何 减小噪声，因输入级的噪声将随信号一起被逐级放大，对整机噪声指标影响极 大。三极管的噪声大小与工作点的选取有很大关系，减小静态电流对减低噪声 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， 一般对小信号的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取；icq2=0o 12ma（错管）。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。取ve=3v, vceql=3v;icql=（）o 5ma,有r3 =仏_化1 +

39、 问1)_ 12_6icq0.5ma= 12kq(6-5-9)/?4 + /?5 =竺= 6也 icq q.sma(6-5-10)取标称值，r3=12kq , r4=56q , r5=5。6kg。（2）三极管参数。j；的参数应满足：7磁5>12v, jcm>0o 5ma； pcm>1. 5mw ；1选用3dg系列三极管可以满足要求。确定卩级基极电阻参数；取人=10/唧，7十37则 j'- v 戈乙1 = 57.6mir 1° 畑/厂人犷牛-詈"°°625加ar = f 人2 = 134.4/(6-5-11)(6-5-12)取 r

40、 = 130aq, r严 5603）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决定。这些电容的 容最越人，放人器的低频响应越好。但容量越人电容漏电也越人，这将造成电 路工作不稳定，因此要适当的选择电容的容量，以确保收到满意的效果。工程 计算中，常选取：耦合电容：210“f；发射极旁路电容150200“f。选取耦合电容10“f ,发射极旁路电容100“f电容的耐压值只要大丁可能出现在电容两端最人电圧即可。4)反馈网络的计算rr =rf+rar*(6-5-14)厂r产5.5也,取rf = 5.60, c/io“f。根据上述的计算结果，徳奥电路图如图656所示图6-5-6前

41、置放大级电路图3. 功放级参数确定1)确定电源电压为了保证电路安全可靠地工作，通常使电路的最大输出功率产”比额定输出功率po要大些,一般取pom = (1.5 - 2)p o所以最大输出电压应根据尸蔦来计算，为vom = v2x 0.5x8 = 2.8r(6-5-15)电源电压必须大于？讪，因为输出电压为最大值时，输出管已经接近饱和， 考虑到管子的饱和压降，以及发射极电阻的降压作用，我们用下式表示电源电 压和输出电压最大值的关系(6-5-16)仏"护广2*2几人(6-5-17)其中“称为电源利用效率，一般取： =0.60.8。要根据管子的材料、发射极电阻值和扬声器阻抗来选定77值。如

42、果上述因 索使输出电压降低很多时，77可选低些；反之可选高些。此设计中pm = ().25w,r =8g,效率7/250%,所以，ac"+几广2抄凡凡=2加2x0.25x2护由此町确定12v的电源可满足放人电路和otl功率放大电路的要求。2)确定输出级功放管参数选择合适的功率管，并使0广06,参数尽量对称，大功率管还应该考虑 其工作环境的温度以及散热片的问题，为了满足于电路性能要求，并便丁设计 计算，本课题功率管选择硅管，其极限参数应满足v(br) ced(6-5-148)(6-5-19)i cm > ic max(6-5-20)6-1rlrl625ma(6-5-22)p>

43、; p =0.2 p =0.2x0.25 = 50/wjl c m jl c maxjl om（6-5-23）因此选用一般大功率三极管可以满足耍求。3）计算推动级电路确定的工作电流：为保证信号不失真，7工作在甲类放大状态，静态工作点应设在负载线的中点，要求【cqg3i;3 十一（6-5-24）一般取icq4 = 210加，此设计中取值/c（?4 = 10ma o静态时，otl,电路的a点电位小矢“，所以，艰取23x确定 7?i5 = 250qo7c4 = 6 %6 = 55vvca = vcea 一 icqars/?p = (5-10)74 = (5-10) 04(6-5-25)(6-5-26

44、)(6-5-27)k?4 = ve4 + vbe4 = icqar5 + vbe4 = 3.1v(6-5-28)irp(6-5-29)rp =乙一巾4 _ 6-3_ 6-3irp 5 ©40.625ma04=4.64aq(6-5-30)炉取80,选取屯阻标称值加为270g、rm为5.q、心为10ag电位器。4）确定输出级静态工作点及电阻参数静态时，otl电路的a点电/处= 67,则険"。则6.5-5.5ioma= 1000(6-5-31)rii + rn =vcc _ 呢icq412-6.510ma= 550g(6-5-32)7?ii<7?i2(6-5-33)确定电阻

45、为标称值为120q , r2为430qo根据上述计算结果，可以得到功放输出级电路图如图6-5-7所示。图6-5-7功放输岀级电路图6.5.6实训仪器设备及元器件实训仪器设备：直流稳压电源，数字万用表。根据上述元件选型结果以及所设计的整机电路图，完成本设计所需的元器件明细表如表6-5-1所示。表6-5-1元器件明细表名称代号型号或参数作用电阻ri130k q基极偏置r256k q基极偏置r312k q集电极偏置r456k q反馈电阻rs5. 9k q反馈电阻re68k q基极偏置r728k q基极偏置rs3. 3k q集电极偏胃r91. 5k q发射极电阻rio3k q发射极电阻r.i120k

46、qr12430k qr13100kqr】45. lkqr15270k qrp10kq电位器rwlokq电位器rf5. 6k q反馈电阻三极管tt2n2222信号放大tsbd243c (npn)功率放大兀bd243 (pnp)电容g33 uf耦合电容c210 nf耦合电容c310 nf耦合电容c410 nf耦合电容c5470 mf耦合电容cel100 u f旁路电容ce2100 uf旁路电容ce310 uf旁路电容cg4100 nf旁路电容cf10uf6.5.6实训拓展与思考1. 实训方案拓展在学生宿舍楼、医院病房或多室住宅屮，为了管理、联系方便或快速传递 信息，安装对讲系统是最有效的方法之一。

47、根据双向语音放犬电路可进一步设 计出对讲机，使加以任何一方可用扬声器向对方讲话，或收听对方的讲话。2. 实训思考题(1) 多级放大电路中，若电路间不接耦合电容对电路的动静态有什么影 响？(2) rf、cf在电路屮的作用是什么？对电路性能冇何改善？7.2计数器数码显示电路（249）7.2.1 实训目的及意义掌握数字电路中计数器、译码器、显示器的基本概念和工作原理。掌握计数器74ls161齐管脚功能和输入、输出间的时序关系。熟悉计数器的使用方法，通过对74ls161计数器的训练学习达到对各类 计数器的融会贯通。熟悉计数器的一般应用，从而掌握设计更加复杂的计数器 数字系统电路的方法。7.2.2 实训

48、任务及要求1 实训任务计数器数码显示是数字系统屮的基本单元电路，主要广泛应用在控制电路 中，用于计数脉冲个数和显示十进制数码。2. 实训耍求计数器是重要的时序逻辑电路，它不仅可以对脉冲计数，还可以用于定时、 产生节拍脉冲、分频、产生时序信号等。本题口涉及一位计数器和一位数码显 示电路，要求口行设计脉冲发生器和数码显示电路。3. 实训基础理论设计中涉及数字电子技术理论知识包括：时序逻辑电路设计与分析，其中 要熟悉触发器功能结构和掌握应用技巧，掌握集成芯片的灵活应用和扩展应用。7o 2o 3方案设计及原理分析实训要求设计一位计数器数码显示电路，它主要有脉冲发生器、计数器、 显示译码器、数码管组成。

49、1. 单脉冲发生器设计单脉冲发生器是产生数字系统逻辑高低电平输入的装置，机械开关可以实 现高低电平输入，但由于触点在接通和断开时产生弹性震颤，即“抖动”现彖， 会产生错误的逻辑输入。在数字系统屮，通常采用硬件和软件方法克服此现象， 木例用锁存器构成“去抖”方案如图7-2-1所示。2. 计数器设计本例采用74ls161四位二进制计数器设计十进制计数器。计数器引脚图如 图7-2-2所示，功能表如表7-2-1所示，时序图如图7-2-3所示。应用集成芯片74ls161设计i 进制计数器，可以采用清零法和置数法两种 方法。清零法要用清零端实现，同时配合脉冲异步清零的原理输出状态要出现 “1010”清零；

50、置数法用到置数端，出现输出状态“1001”时，下一个脉冲把 置数数据输入端数据“0000”置到输出端。置数法十进制计数器逻辑图、状态 图如图7-2-4所示。3.显示译码器与共阴极数码管连接七段显示译码器的功能是将“8421 ”二-十进制代码译成对应于数码管的七 段信号，驱动数码管相应的十进制数码。数码管有共阳极和共阴极两种，译码功能十 进制数输入输出显不13210试灯8灭灯全灭器对应有驱动共阴极表7-2-274ls247型七段译码器的功能表灭零灭零001122334455667788997o 2o 4实训仪器设备及元器件实训设备：万用表、逻辑试电笔、示波器、直流稳压电源，数字电路试 验箱或实验

51、电路板。根据设计原理图和元器件参数以及实验环境基本要求，实训参考使用 的元件清单与成本估算见表7-2-3o7-2-3元器件清单及成本估算元件类型元件规格数量价格（元）二进制计数 器74ls1611oo 5显示译码器74ls24713o 2共阳极数码 管ledbs2041lo 00与非门74ls001oo 25开关单刀双掷开 关1lo 00共计5o 957o 2o 5实训拓展与思考lo实训内容和步骤（1）按照前面给出的引脚图和期间功能表确定74ls161. 74ls247. 74ls00的引脚排列，了解各引脚的功能。测试举列:74ls161功能需要试 验异步置“0”功能，预置数功能，计数和进位功能、保持功能。测试功 能正常，测试下一个器件。（2）连