第四章模拟电子技术课程设计方案

1、个人资料整理 仅限学习使用第四章 模拟电子技术课程设计4.1 模拟电子技术设计基础4.1.1 概述一、模拟电路的组成电子产品大多是由一些模拟装置或者数字模拟混合装置组成的。所谓模拟装置，一般是由低频电子线 路组合而成的模拟系统。我们日常接触到的许多装置和仪器。如扩音器、录音机、温度控制装置、示波器等 等，都是模拟装置。虽然它们的性能、用途各有不同，但就其电子线路部分而言，可以说都是由一些基本单 元组成的。它们的基本结构方面有着共同的特点。一般来说，典型的模拟装置由3个组成部分：一是传感器件部分；二是信号放大和变换电路部分，三是执行机构部分。图4.1画出了典型模拟电路装置的方框图。图4.1模拟装

2、置组成框图1 .传感器件传感器件主要用来把非电信息转换为电信号，例如话筒、磁头、热敏器件等。2 .信号放大与变换从传感器件送来的电信号，一般是比较微弱的，有的信号波形也不符合要求，往往不能直接推动执行机 构正常工作，必须将这种信号加以放大或变换，再传送给执行结构。能实现信号的放大和变换功能的电路就 是模拟电路。常见的一些基本功能电路有：放大器、振荡器、整流器以及各种波形发生电路等等。在这些基 本功能电路中，以放大器的应用最为广泛，许多电子电路都是由它演变派生或进一步组合而成的。另外，由 于单级放大器的电压(或功率放大倍数有限，往往不能满足实际的需要，因此在许多模拟电路装置中，又要 把若干个单级

3、放大器连接起来构成多级放大电路。显然，多级放大器既是模拟电路中的关键部分，内容又具 有典型性，比较适合课程设计的要求。3 .执行机构执行机构则是把电能转换成其他形式的能量，以便完成人们所需要的功能。由于各种模拟装置用途不同，传感器件和执行机构两部分的器件需专门设置。因为它们不是模拟电子技 术的主要内容，本书不作重点讨论。我们研究、设计的内容主要是信号放大和变换电路部分。二、模拟电路设计的基本要求课程设计是通过一阶段课程的各教案环节(课堂教案和实验 之后进行的。内容的复杂性和工作量应适中。课程设计应使学生达到如下要求：(1初步掌握一般电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标，初选电

4、路；通过调查研究 ,设计计算，确定电路方案；选择元件，安装电路，独立安排实验，调试改进；分析实验结果，写出设计总 结报告。(2培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。包括：学会自己分析解决问题的方法，对设计 中遇到的问题，能通过独立思考，查阅工具书，参考文献，寻找答案。掌握一些电路调试的一般规律。实验 中出现一般故障，能通过 观察、判断、实验、再判断”的基本方法去解决；能对实验结果独立地进行分析、 评价。(3掌握普通电子电路的生产流程以及安装、布线、焊接等基本技能。(4巩固常用电子仪器的正确使用方法。包括：示波器、直流稳压电源、晶体管特性图示仪等仪器的正确使 用；掌握常用电子器件和电

5、路的测试技能。(5严格的科学训练和工程设计实践，使学生逐步树立严肃认真，一丝不苟，实事求是的科学作风，并 培养学生在实际工作中具有 一定的生产观点、经济观点和全局观点。4.1.2模拟电路的设计方法一、模拟电路设计的基本步骤由于电子电路的种类很多，设计方法也不完全相同。在一般情况下，整个设计过程可以分为课题分析、方案 论证、方案论证、方案实现、安装调试四个阶段，详细内容参阅本书绪论中课程设计基本步骤。应当指出，一种较为理想的方案不是轻而易举就能很快提出来的，它往往需要设计者进行广泛调查研 究，大量查问参考文献和资料，再进行反复比较和可行性论证才能最后确定下来。实践证明，由于生产实际 的复杂性和电

6、子元、器件的分散性，再加上设计者的经验不足，一个仅从理论上设计出的电路往往是不成熟的，可能存在许多问题。但是，不通过实验就想把这些问题检查 出来并加以解决是十分困难的。因此在完成方案设计以后总是要进行电路的装配和调试。通过调试发现实验 现象与设计要求不相符合的情况。如果善于从理论与实践的结合上分析原因，就可能很快地找出解决问题的个人资料整理 仅限学习使用方法和途径。从而完善设计方案使之达到规定的技术指标。如果说方案设计是搞好系统设计的先决条件的话 ,那么实验调整则可以说是解决问题的决定性步骤。在实际进行方案的实验时，往往还会出现预先估计不到的许多现象，难免需要改变某些参数或更换元 件，甚至修改

7、方案。为人便起见，通常先把电路在实验箱或专用实验箱上组装起来进行。应当指出，由于许多系统往往比较复杂。因此在方案实验阶段 一般只能对其中的关键部分或采用的新电路、新技术进行实验，而对于那些很有把握或很成熟的内容，则可以 不做实验。只有在方案比较简单时，才有可能在实验室里做总体实验。需要说明的是，随着集成电路的迅速发展，近年来采用线性集成元件组装模拟电路已日趋广泛。这种 电路的设计方法，可以利用一些基本公式或经验来选择外接元件。只要熟悉了各种集成元件的性能和指标， 设计起来是比较容易的。当然分立元件的电路还在大量地应用，而且这种电路的设计，往往需要运用基本的 电路设计方法。这种训练对于初学设计者

8、来说还是十分必要的。因此，本书安排了一些分立元件模拟电路的 设计。通过本书所列课题的设计，有助于学生熟悉各种电子器件，掌握电路的基本设计方法，得到布线，焊 接，组装电路的训练。为了让学生了解和熟悉集成电路的应用，本书也安排了一些由集成电路组成的电路课 题，以供教案选作。4.2模拟电子技术课程设计示例4.2.1集成电路音响放大器设计收录机和电视机、扩音机等电器设备中都有音响功率放大器，这类放大器过去大都由分立元件电路组成。随着集成功放器件的出现，集成音响功率放大器因具有工作稳定、性能好、易于安装调试、成本低等优点,故得到广泛应用。集成功放加上前置放大器、音调控制电路就可构成音响放大器。一、设计任

9、务书1 .设计课题音响放大器设计。（1要求具有音调控制、卡拉 OK伴唱，对话筒与录音机输出信号进行扩音。（2已知条件：叵=9V,话筒 低阻20Q）的输出电压5 mV,录音机输出信号200mV。2 .主要技术指标输出功率&新）。3 负载阻抗 =1 。频率响应 _I。音调控制特性1kHz处增益为0dB, 100Hz和10kHz处有+2dB的调节范围，A20dB。输入阻抗I 。二、设计过程举例1 .课题分析根据任务，音响放大器一般基本组成框图如图4.2.1所示。为使卡拉OK伴唱效果更好，还可加接电子混音器，读者可参阅有关参考资料。图4.2.1音响放大器框图2.方案论证（1确定整机电路级数，分配各级电

10、压增益。话筒输入信号较弱，根据题意，输入信号为5mV时，输出功率最大值为1W。因此电路系统总电压增益1 =1。由于实际电路中会有损耗，应留有裕量，故取X 。下面进行各级增益分配：音调控制级在三。时，增益为10dB）,但实际电路有可能衰减，取 I 集成功放电路增益应较大，取 混合级，一般采用集成运放组成，但受到增益带宽限制，增益不宜过大，取回 。话筒放大级，采用集成运放电路构成。个人资料整理 仅限学习使用（2电路论证分析1）功率放大电路常用音频集成功放有 LA4100系列、TDA2030、SF404等。本课题设计采用 LA4102 ,其典型输出功率为1. 4W,闭环增益为45dB,可满足要求。2

11、）音调控制器音调控制器是控制、调节音响放大器输出频率高低的电路，其控制曲线如图4.2.2中折线所示。图中中音频率，要求增益;I X I 低首转折频率，一般为几十赫芝； 三中音频转折频率；中音频转折频率；tWj首频转折频率，一般为几十千赫芝。以一几图4.2.有调控制曲线从图中可见，音调控制器只对低音频或高音频进行提升或衰减，中音频增益保持不变，音调控制器由低通滤 波器和高通滤波器共同组成。实现此方案，可有两种形式。一种是用专用集成电路LA3600 ,外接发光二极管频段显示器，可看见各频段的增益提升与衰减的变化情况，在高中档收录机、汽车音响等设备中，一般采用专用音调控制集成电路 。另一种是采用集成

12、运放构成音调控制器，如图4.2.3所示。图4.2.3音调控制电路I当，在中、低音频区，H可视开路，在高音频区， 回、目可视为短路。的滑臂在最左端，对应于低音频国 时，音调控制器低频等效电路如图4.2.4所示，其中图4.2.4a）为 习 提升最大的情况，图4.2.4b）为回滑臂在最右端，对应于低音频衰减最大情况。图 4.2.4a）实质上是一个 一阶有源低通滤波器，其传递函数表达式为图4.2.4音调控制器低频等效电路（a低音频提升（b低音频衰减4.2.1式中国 时，国可视为开路，运放的反相输入端为虚地，因运放输入电流 此时电压增益为：日国时，由式4.2.1得4.2.2ri4.2.34.2.64.2

13、.4此时电压增益相对回下降了回。三I时，由式4.2.3得4.2.5模为此时电压增益相对回下降了目。范围内，电压增益衰减速率为2 /io倍频程。同样可得出图4.2.4(b所示电路表达式，其增益相对于中频为衰减量。音调控制器工作在低音频时，幅 频特性如图4.2.2左半部虚线所示。当 叵)时，音调控制器高音频等效电路如图4.2.5(a所示。在高音频段 J、回可视为短路，3与引、力 组成星形联接，为分析方便，将其转换成三角形联接后的等效电路如图4.2.5(b所示。(a(b电阻关系式为图4.2.5音调控制器高频等效电路(a高音频等效电路(b三角形联接后的等效电路若取,则 这时高频等效电路如图 4.2.6

14、所示，图4.2.6a)为 凶 的滑臂在最右端时，对应于高频提升最大的情况, 图4.2.6b)为习滑臂在最左端时，对应于高频衰减最大的情况。该电路为一阶有源高通滤波器，其传递函数表达式为4.2.7| x 或a） b）图4.2.6高频等效电路a）高频提升,再根据下式求出转折频率日和三1。即I 4.2.91-14.2.103）话筒放大器与前置放大器根据增益分配，采用集成运放电路改变外接电阻可方便实现增益调整。与音调控制器共采用一块LM324即可满足除功放外的所有电路功能，电路简单，价格低廉。虽然它的频带很窄增益为1时，带宽1MHz）,因放大倍数不大，代入公式rn，计算满足的要求。3.方案实现1）功放

15、电路设计查阅手册，可选择功放外围元器件值。LA4102功放集成电路其内部电路中有电压串联负反馈环节，内部电路反馈电阻 H为20日，只要改变外接反馈电阻，即可改变集成功放增益。该电路接成电压串联负反馈 形式，外接反馈电阻 回可由下式计算4.2.11回取200a回起隔直作用，使电路组成交流电压串联负反馈电路，回取33科F。国起相位补偿作用，用于消除高频自激振荡，一般取几十皮法。回取51pF。回 为OTL电路输出电容，两端充电电压为 Vcc/2, 一般取耐压大于 Vcc/2的几百微法电容。回 取耐压25V, 470 F电解电容。回为反馈电容，用于消除自激振荡，一般取几十几百皮法。刍取560 pF。目

16、 为自举电容，使集成电路内部输出复合管的导通电流不随输出电压升高而减小。回 取耐压25V, 220 d F电解电容。凹、回用于消除纹波，一般取几十 几百微法。 回 取220F,回 取100 F电解电容。个人资料整理 仅限学习使用回 起电源退耦滤波作而 旬丁冶除赢白渔扇荡，后 承100科F函军电容。2）音调控制器设计音调控制器 根据题意，N3及外围电路组成。100Hz和10kHz处有2dB调节范围。即，代入式429）得4.2.12则因此叵、4.2.13代入式4.2.10）得4.2.144.2.144.2.15国、叵不能取得太大，否则运放漂移电流影响不能忽略不计。同时也不能太小，否则流过电流将超出

17、运放输出能力。一般取几千欧至几百千欧。取凹=回=47回，取值正确与否代入式 4.2.12）进行验算。=470满足设计要求。由式4.2.13）求得 凹 值取标称值0.01科E 可得因此取标称值 由式4.2.14）得取标称值臼与回等值取470可，级间耦合与隔直电容 3）话筒放大器与混合前置级设计,取 10 d F。话筒放大电路由21及外围电路组成，耦合隔直电容取10F,因 为话筒放大后音量调节电位器，取10 二根据级间增益分配,该电路为同相输入放大器。，代入算得，取标称值日,这时该电路为单电源供电交流放大器，在电源与同相输入端及同相输入端与地之间, 成运放，以提供合适的偏压。回 取10 F。混合前

18、置放大器电路由运放 区 组成，为反相输入加法器电路。各接入臼电阻给集根据增益分配，混合级输出电压,所以取,而话筒放大器输出国已达到录音机插孔输出的信号图一般为】，已远大于 国 要求，要对 国进行适当衰减,否则会产生限幅失真 截顶失真）。取 回为三，为使音量可调，电位器 叵取回。4.音响放大器电路图个人资料整理 仅限学习使用根据以上设计，可画出音嘀放天器丽丽如囱4.2.7所示。电干推附器ITnT与图4.2.7首响放大器电路图图中各参数如下所示比产附 g=觎n即=/=为田/?B=iootn国产及二心工事由氐=1蛔1几阈Rj = 200n 比=胱 R.= Rb=% = 4=R1R=l（W= RP2I

19、 = 1（W 腓?户即笈=41颇&i，C|?工。口 h C& = Ch =。直=C菖=C第= Cu * lOfiF G产殳=0.01/tF a = 510jpF- & = OOFG = gcF G=045州。/5地 & = 4啊 /%（帧 Ce=冽四 & = 33”五.安装调试注意四个电位器外壳接地，否则会引起自激振荡。话筒放大级、音调级、混合级其静态输出直流电压均 为日，功放级OTL电路）输出也为 三。其余参考集成运放调试部分。4.2.2音乐彩灯控制器设计随着人们生活水平的提高，人们对提高文娱活动的质量提出了新的要求。现在用集成电路设计一个音乐 彩灯控制器，每组彩灯的亮度随各路输入信号的不同

20、而不同，以增加节日气氛。一、设计任务书1 .设计课题 音乐彩灯控制器。2 .技术指标音乐信号分为三个频段，分别控制红、黄、蓝三种颜色的彩灯。 高频段：20004000Hz控制蓝灯。 中频段：5001200Hz控制黄灯。低频段：50250Hz控制红灯。每组彩灯的亮度随各路输入信号的大小分八个等级。输入信号最大时，彩灯最亮。输入音乐信号大于10mV,当输入音乐信号幅度小于 10mA时，要求彩灯全亮。二、设计过程举例1.课题分析图4.2.8为控制波形图。如果输入交流 220V正弦波电压过零点时，在双向晶闸管的控制极与阴极之间连续加 入 3V,区1ms的同步触发脉冲，晶闸管就可以连续导通，忽略其导通压

21、降，正弦波电压将全部加到灯泡 上，灯泡最亮，如图4.2.8b图4.2.8双向晶闸管控制灯泡亮度电路和控制波形图a）控制电路控制波形图把音乐信号分成三个频段可用带通滤波器去实现。组成该电路的形式有很多，其中最简单的并且上、下 限截止频率分别可调的是由低、高通滤波器电路串联而成的带通滤波器。这种电路的缺点是所用元件较多， 优点是调整方便，很容易实现指标要求。通过带通滤波器选出所需要的频率段的音乐信号，经过精密整流电路变为直流，其直流电平随音乐信号的大小而上下浮动，此电平作为参考电压加在电压比较器的同相端，由同步触发脉冲作为计数信号的A/D转换器。输出阶梯波作为比较电压加在电压比较器的反相端，使电压

22、比较器输出的电压高电平的时间与参考电 压成正比，并控制与门打开的时间，以决定放过同步脉冲的个数去触发晶闸管，从而控制灯泡的亮度。由此可见，音乐彩灯控制器大致由以下几部分组成：同步脉冲发生器。阶梯波发生器。带通滤波器和放大器。精密整流电路。电压比较器。与门、或门和双向可控硅执行机构等组成。框图如图4.2.9所示。2.方案论证从图4.2.9中可以看出，除三个频率通道滤波器外，其他部分都相同。下面就一个频率通道的电路，简述器电路 组成、工作原理及设计方法。图4.2.9音乐彩灯控制器框图0这个条件，由此得到a如果设定R3和R4的比值和其中一个电阻值，则Uthi和Uth2即可算出。此外，为使晶闸管可靠触

23、发，同步触发脉冲宽度不应小于1ms。由图4.2.11可知，脉冲宽度Tw= I K 1，按照正弦波变化规律，可以列出Uthi和Uth2的表达式。R1和R2比值并把已算出的 Uth1和UtH2代入以上公其中，Um为变压二次绕组输出正弦波峰值电压。如果设定的 式求出的 ）1ms为止。图4.2.10中CD40163是4位二进制计数器和运算放大器N2组成阶梯波发生器。用反馈置零法使CD40163构成八进制计数器。R7R10为权电阻，如使,就可以使N2输出的Uf为八个台阶的阶梯电压。如设计数器Q端输出高电平为5V,低电压为0V,那么每个台阶的高度为 5V/8= 0.625V,为了减轻CD40163的负载，

24、R11的选择不应小于10kQ。因为计数器用同步触发脉冲作计数脉冲，所 以每个台阶的宽度为10ms。2）带通滤波器的工作原理和设计音乐通道电路原理如图 4.2.12所示。N3和N4分别为低通和高通滤波器。只要这两种滤波器相串联，并且 使通频带相重叠，就可组成带通滤波器，其上限截止频率取决于低通滤波器，下限截止频率取决于高通滤波 器。如果选,其上、下限频率分别由下式决定日是技术指标给定的已知量，如设定C7和C9的值，运用以上二式可以很方便地求出R12和R16的值。为了避免自激振荡，R14/R15和R18/R19的比值均应小于2。1图4.2.12音乐通道电路原理3）精密整流器的工作原理和设计图4.2

25、.12中，N5、N6组成半波精密整流电路。VDg、VD9为整流二极管。当N5的同相输入端输入信号为正半波时，VD8导通，使R20形成强烈的负反馈，N5工作在电压跟随状态，其输出电压为正。N6的同相输入端输入为负半波时，VD8截止，VD9导通，并通过R21和N6串联组成两级电压跟随器使 N6输出为负半波波形，由于 运用了理想运放条件，使整流输出电压克服了二极管死区电压的影响，即使输入电压的幅度小于0.7V,只要大于0V,该整流器也可以进行精密整流，音乐信号被整流后，就会在RP上形成音乐信号幅度成正比的负的直流电压。Cii是滤波电容，以减小输出波形的脉动。VD8、VD 9以选用管压降小的错管为宜。

26、R20和R21的作用主要是在输入正半波时，限制通过VD8流入心输出端的电流，因此 R20和R21的电阻值应选在10ka以上。C11和R22起平滑作用以减小输出波形的脉动，但还必须保证输出电压能跟随输入音乐信号的变化，所以C11和R22的乘积不能太大。它们的数值可以在调试中确定。4）电压比较器和同步脉冲控制电路在图4.2.12中，N7和V2组成电压比较器和同步触发脉冲控制电路。由N6输出反映音乐信号大小的负直流个人资料整理 仅限学习使用电压的变化要比阶梯波的变必i险 卤瓦司把UG看成已较器雨参考电庆。阶梯菠 UF祚为被比较电压，当三） 时，N7输出低电压，V2饱和导通，集电极输出为高电平，与门打

27、开，同步触发脉冲Ue通过与门，由射极跟随器输出Uh去触发晶闸管，当阶梯波的变化为山 时，N7输出高电平，V2截止，其集电极输出为低电平，与门被封锁，同步触发脉冲通不过，晶闸管截止。由此可见，回 的大小决定了 N7输出低电平的时间，同时也决定了通过与门同步触发脉冲的个数及彩灯的亮度。回、回、习和国的波形如图4.2.13所示，R23和R26分别为V2和V3的基极偏流电阻和N7的与门输出 端得限流电阻，他们的阻值选择关系到电路能否正常工作，R25在V 2截止时是与门的接地电阻，要保证相应的与门输入端为低电平，R25应小于与门的开门电阻 Ron。5） 10mV音乐信号鉴别器的原理与设计技术指标要求，输

28、入音乐信号小于10mV时，彩灯全亮。当输入音乐信号大于10mW时彩灯的亮度随输入音乐信号的大小分八个等级。为实现此项要求，电路中必须设有10mV音乐信号鉴别电路，如图 4.2.14所示。上图4.2.14 10mV音乐信号鉴别电路如图4.2.14所示。心为电压放大器，N9为电压比较器。音乐信号通过耦合电容经N8放大后由R31和VD10进行半波整流。当整流输出负电压的值高于 N9反相端输入阀值电压-0.7V时，N9输出UL为高电平，此时V4饱和导通，并通过R26 乂V2提供偏流，V2也饱和导通，集电极输出高电平，与门打开，同步触发脉冲连续通过与门，彩灯全亮。当输入信号高于10mV时，Ul为低电平，

29、V4截止，N7输出低电平的时间受音乐信号的强弱控制，是彩灯亮度随输入音乐信号的大小而变化。由以上分析可知，合理选择R30和R29的比值，是设计10mV音乐信号鉴别电路的关键。N9的阀值电压为-0.7V,使输入音乐信号高于10mV时，N9翻转使Ul为低电平，Ng的电压放大倍数必须大于 70。3.方案实现，二是二极管所承受的最大反相电压URM。在图4.2.10中，VDiVD4每个二极管所承受的最大反相电压为在全部电路中，九只运放、四只晶体三极管和三块数字集成块，设每个元件的工作电流都是10mA,则整流器的负载电流为流过每只整流二极管的平均电流为所以选择整流二极管为1N4001型，其技术指标为I 一

30、 , rn+5V电源主要供给三片数字集成块和四只晶体管，工作电流为700mA,选塑封W7805集成稳压块，最大输出电流为1A,输入电压可在735V之间变化。2）滤波电容的选择可用计算法，但比较繁琐，一般按经验数值选择。Ci、C2、C3、C5选1000回/16V电解电容，C4、C6选0.033 1_ /63V的薄膜电容。同步脉冲发生器电路参数选择R5为VD6的限流电阻，如选 【1,I，选标称值为保证2比较器的阀值电压Uth为正值，应满足R3/R4)0.7/10 ),如选 R3/R4)=1ms。根据公式如设R/R2=3,并选，代入二上式可得满足要求。2阶梯波发生器电路参数的选择使阶梯波发生器输出八

31、个台阶的阶梯波，4位二进制计数器的输出端 可、回、回、可应接四个权电阻，他们的阻值应满足,如选 I X I 则（3音乐通道电路参数的计算1）带通滤波器电路参数的选择如图4.2.9所示，如选=,带通滤波器的上、下限截止频率分别为电路如选择的是中频段，根据技术指标已知,并设 I K I ,可计算出2）精密整流器电路参数的选择VD8、VD 9为整流管。因在小信号下工作，工作电流不大，但工作频率较高，所以选择适合在高频下工作的 接触型铸管2AP9型为宜。R20、R21为限流电阻，其值不应太小，选R20=R21 = 10回。,最后根据实际情况在C11和&2组成滤波电路，以减小整流后的纹波电压，初选 调试

32、中确定。个人资料整理 仅限学习使用R25是与门接地电阻，也是 V2的集电极负载电阻。要保证在 V2截止时，与门的输入端为低电平，所以R25要小于与门的开门电阻 |,因此选在电压比较器N7输出低电平时V2应饱和导通,皿，则饱和基极电流10V,为使V2可靠饱和必须使基极电流I X I 。R27为电压跟随器的射极电阻，其值一般选在4） 10mV音乐信号鉴别电路参数的计算如图4.2.11所示，电压跟随器N9的阀值电压为0.7,所以N8的电压放大倍数必须大于 70倍，如选, C12是耦合电容，选。R32为VD11的限流电阻，如选.1 X I 。其饱和集电极电流,如设I ,设N7输出低电平为- 二u/,可

33、算出 ,现选乂 I以下，现选 三。-0.7V ,要使其翻转输出为低电平，其输入电压必须小于-I X 1,则.1,选标称值,则h ,选标称值I X I 。4.安装调试注意事项 1）合理安排布局本电路使用元器件较多，装接设计布局要合理。 2）分级调试调试同步触发脉冲发生器时注意以下两点：要使滞回电压比较器可靠翻转，则R3/R41/20。要满足同步触发脉冲宽度LJ的条件，R1/R2比值选得越小越易达到。输出电压：方波 Up-p=24V,三角波Up-p=6V,正弦波U1V;4波形特征：方波tr10s1kHz,最大输出时），三角波失真系数 THD2% ,正弦波失真系数THD5%。 二、设计过程举例1.课

34、题分析根据任务，函数信号发生器一般基本组成框图如图4.2.15所示。读者可参阅有关参考资料。-V-图4.2.15函数信号发生器框图2.方案论证1 ）确立电路形式及元器件型号1）方波-三角波电路图4.2.16所示为产生方波-个人资料整理 仅限学习使用三角波电路。工作原理如下：着 a点而并，运算版天器 A1写Ri、用友R3、RP1组放电区比较器，Ci为加速电容 ,可加速比较器的翻转。图4.2.16方波-三角波产生电路由图4.2.16分析可知比较器有两个门限电压运放A2与R、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uoi时，则输出积分器的电压为当 U oi=+Vcc时当 Uo1=-VEE时

35、可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图4.2.17所示。图4.2.17方波-三角波波形A点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为方波-三角波的频率为由上分析可知：电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的出幅度应不超过电源电压。电位器RP1可实现幅度上午微调，但会影响波形的频率。2）三角波一正弦波的变换三角波一正弦波的变换主要有差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高、抗干扰能个人资料整理 仅限学习使用力强等优点。特别是做直流放大器时，

36、可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波 。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性的非线性。其非线性及变换原理如图4.2.18所示。i /ri( 0图4.2.18三角波一正弦波的变换原理 传输特性曲线越对称，线性区越窄越好； 三角波的幅度umz正好使晶体管接近饱和区或截止区。图4.2.19为三角波一正弦波的变换的电路。其中 RPi调节三极管的幅度，RP2调整电路的对称性，其并联电 阻RE2用来减少差分放大器的线性区。电容Ci、C2、C3为隔直电容，C4为滤波电容，以减少滤波分量，改善输出波形。+ Ucc4图4.2.19三角波一正弦波变换电路整个设计电路采用如图所示。其中运算

37、放大器A1、A2用一只双运放WA747；差分放大器采用单入、单出方式，四只晶体管用集成电路差分对管BG319或双三极管S3DG6等。取电源电压为 12Vo2)计算元件参数比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下：由于因此取R3=10k 贝U R3+RP1=30k Q,取 R3=20k Q , RP47 k 诩电位器。取平衡电阻 R1=R2R3+RP1) =10 k OQ1 X 当 1HzWfW10HZ寸，取 C2=10F 贝U R4+RP2=757.5) k Q,取 5.1kQ, RP2为 100ka电位器。当19Hz4w 100Hz取C2=1科似实现频率波段的转换，R、RP2的值不变。取平衡

38、电阻 R5=10 kQo三角波一正弦波变换电路的参数选择原则是：隔直电容C3、C4、C5要取得大，因为输出频率较低，取C3=C4=C5=470旷，滤波电容C6一般为几十皮法至0.1 F。Re2=100 与RP4=100 Q,相并联，以减少差分放大器的个人资料整理 仅限学习使用线性区。差分放大器的静态工作点司*通过观测传输特性曲线，血整Rp4及电班R*确定。3.方波-三角-正弦波函数发生器电路图根据以上设计，可画出方波 -三角-正弦波函数发生器电路图如图4.2.20所示。图4.2.20方波-三角-正弦波函数发生器电路图安装与调试图4.2.20所示方波-三角-正弦波函数发生器电路是由三级单元电路组

39、成的，在装调多级电路时，通常按照单元电路的先后顺序进行分 级装调与级联。1）方波-三角波发生器的装调由于比较器Ai与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时安装。需要注意的是，安装电位器RR与RP2之前，要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使RP1=10K,RP2取2.570） 内的任一阻值，否则电路可能会不起振.只要电路接线正确，上电后，Uoi的输出为方波，Uo2的 输出为三角波，微调RPi,使三角波的输出幅度满足设计指标要求，调节RP2,则输出频率在对应波段内连续可变.2）三角波-正弦波变换电路的装调按照图4.2.20所示电路，装调三角波-正弦波变换

40、电路，其中差分放大器可利用课题三设计完成的电路。电路的调试步骤如下：1 ）经电容C4输入差模信号电压Uid=500mV , fi=100Hz的正弦波。调节RP4及电阻R*,使传输特性曲线对称。再逐 渐增大Uid,直到传输特曲线形状如图 3-73所示，记下此时对应的Uid,即Uidm值。移去信号源，再将 C4左端接地，测量差分放大器的静态工作点10、Uci、Uc2、Uc3、Uc4。2 ）将RP3与C4连接，调节RP3使三角波的输出幅度经 RP3后输出等于Uidm值，这时U03的输出波形应接近正弦波， 调整C6大小可以改善输出波形。如果U03的波形出现如图4.2.21所示的几种正弦波失真，则应调整

41、和修改电路参数，产生失真的原因及采取的相应措施有：钟形失真 如图4.2.21a）所示，传输特性曲线的线性区太宽，应减小Re2。半波圆顶或平顶失真如图4.2.21b）如示，传输特性曲线对称性差，工作点Q偏上或偏下，应调整电阻 R*。非线性失真如图图4.2.21c）所示，三角波的线性度较差引起的非线性失真，主要受运放性能的影响。可在输出 端加滤波网络如G=0.1mF）改善输出波形。3）性能指标测量与误差分析方波输出电压Up-pW cc是因为运放输出级由NPN型与PNP型两种晶体管组成复补对称电路，输出方波时，两管轮流截止与饱和导通，由于导通时输出电阻的影响，使方波输出度小于电源电压值。方波的上升时

42、间tr,主要受运算放大器转换速率的限制。如果输出频率较高，可接入加速电容C1图4.2.16）, 一般取C1为几十皮法。用示波器或脉冲示波器测量t.。4.3模拟电子技术课程设计课题个人资料整理 仅限学习使用4. 3. 1集成音响放大器设计一、题目概述本课题采用集成功放器件设计一个收录机和电视机、扩音机等电器设备中使用的音响功率放大器。二、设计任务1、设计内容要求具有话筒、录音机两路输入，具有音调控制电路，功放电路由TDA2030组成。自制印制电路板，安装调试并写出设计说明书。2、主要技术指标输出功率Po=8WTHD3%）。负载阻抗I 。频率响应.。输入阻抗。音调控制特性： 山处增益为,三处和31有 口 调节范围，.。3、设计要求 1）调研、查找并收集有关资料。 2）总体设计，画出电路框图。 3）单元电路设计。 4）电气原理设计 一一绘电路原理用Protel绘标准图）。 5）列写元器件明细表。 6）撰写设计说明书字数5000左右）。 7）参考资料目录。4、参考提不参考本书4.2.1设计内容。4. 3. 2简易函数信号发生器设计一、题目概述设计一个能够产生正弦波、三角波、方波等电压波形的信号发生器。二、设计任务1 .设计内容