高頻電子線路課程設(shè)計(jì)低頻放大器

1、摘要4關(guān)鍵詞4前言5一. 設(shè)計(jì)要求1. 基本要求62. 選題意義6二. 方案設(shè)計(jì)1. 調(diào)幅接收機(jī)的組成方框圖72. 調(diào)幅解調(diào)主要有七部分組成73. 調(diào)幅收音機(jī)基本原理7三. 我的部分1. 低頻放大器介紹81. 靈敏度問題82. 高保真問題83. 提高效率的問題84. 電源方案85. 濾波器功能的革新82. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備83. 總體電路94. 運(yùn)行結(jié)果10四.實(shí)驗(yàn)分析：.用protel 99 se軟件11電路圖11運(yùn)行的結(jié)果11分析11.用multisim7軟件12設(shè)計(jì)電路圖12運(yùn)行結(jié)果12分析13五.總結(jié)13六.元件清單13振幅解調(diào)電路總體圖14參考文獻(xiàn)14摘要：電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)已滲透到電子系統(tǒng)

2、和專用集成電路設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中軟件應(yīng)用到電子設(shè)計(jì)，使電路的設(shè)計(jì)，調(diào)整和改進(jìn)更加高效便捷。簡單分析了超調(diào)幅收音機(jī)電路的工作原理及其組裝和調(diào)試。本實(shí)用低頻功率放大器設(shè)計(jì)有兩部分組成前置放大級和功率放大級。前置放大級主要任務(wù)是完成小信號電壓放大任務(wù)，同時(shí)要求低噪聲、低溫漂。關(guān)鍵詞：收音機(jī)；幅度解調(diào)；中頻放大器；電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化前言功率放大器在家電、數(shù)碼產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，與我們?nèi)粘Ｉ钣兄芮嘘P(guān)系。隨著生活水平的提高，人們越來越注重視覺，音質(zhì)的享受。在大多數(shù)情況下，增強(qiáng)系統(tǒng)性能，如更好的聲音效果，是促使消費(fèi)者購買產(chǎn)品的一個(gè)重要因素。低頻功率放大器作為音響等電子設(shè)備的后即放大電路，它的主要作用是將前

3、級的音頻信號進(jìn)行功率放大以推動(dòng)負(fù)載工作，獲得良好的聲音效果。同時(shí)低頻放大器又是音響等電聲設(shè)備消耗電源能量的主要部分。因此設(shè)計(jì)出實(shí)用、簡潔、低價(jià)格的低頻功率放大器是一個(gè)發(fā)展方向。功率放大器隨著科技的進(jìn)步是不斷發(fā)展的，從最初的電子管功率放大器到現(xiàn)在的集成功率放大器，功率放大器經(jīng)歷了幾個(gè)不同的發(fā)展階段：電子管功放 晶體管功放 集成功放。功放按不同的分類方法可分為不同的類型，按所用的放大器件分類，可分為電子管式放大器、晶體管式功率放大器（包括場效應(yīng)管功率放大器）和集成電路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器），目前以晶體管和集成電路式功率放大器為主，電子管功率放大器也占有一席之地。電子管功率放大器俗稱膽

4、機(jī)，電子管功放的生產(chǎn)工藝相當(dāng)成熟，產(chǎn)品的穩(wěn)定性很高，而離散性極小，特別是它的工作機(jī)理決定了它的音色十分溫柔，富有人情味，因而成為重要的音響電路形式。電子管電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試都比較簡單，期缺點(diǎn)是輸出變壓器、電源變壓器的繞制工藝稍麻煩，耗電大、體積大、有一定的使用期限。因此在實(shí)際使用中有一定的局限性。現(xiàn)在大功率晶體管種類很多，優(yōu)質(zhì)功放電路也層出不窮，因此晶體管功率放大器是應(yīng)用最廣泛的形式。人們研制出許多優(yōu)質(zhì)新型電路使功放的諧波失真，很容易減少到0.05%以下。場效應(yīng)管是一種很有潛力的功率放大器件，它具有噪聲小、動(dòng)態(tài)范圍大、負(fù)溫度特性等特點(diǎn) ，音色和電子管相似，保護(hù)電路簡單。場效應(yīng)管生產(chǎn)技術(shù)還在

5、不斷發(fā)展，場效應(yīng)管放大器將有更為強(qiáng)大的生命力。由于集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路功率放大器也大量涌現(xiàn)出來，其工藝和指標(biāo)都達(dá)到了很高水平，它的突出特點(diǎn)是體積小、電路簡單、性能優(yōu)越、保護(hù)功能齊全等。由于在很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù)，這時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來補(bǔ)充所需的功率缺口，而功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。現(xiàn)今功率放大器不僅僅是消費(fèi)產(chǎn)品(音響) 中不可缺少的設(shè)備,還廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)中。 然而低頻功率放大器已經(jīng)是一個(gè)技術(shù)相當(dāng)成熟的領(lǐng)域,幾十年來,人們?yōu)橹冻?/p>

6、了不懈的努力,無論從線路技術(shù)還是元器件方面,乃至思想認(rèn)識上都取得了長足的進(jìn)步。目前市場上的集成功放產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)很低并且種類也很多,典型的有l(wèi)m1875、tda1521、tda1514。這些優(yōu)質(zhì)功放模塊體積小、性能優(yōu)越、保護(hù)功能齊全、外圍電路簡單、易制作易調(diào)試。最近，一種應(yīng)用砷化鉀mesfet制成的功率放大器mmic，在移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)據(jù)終端領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛，一片尺寸為2.53.48平方毫米的mmic輸出功率可達(dá)1.1w，工作頻率達(dá)950mhz。本文給出一種簡單實(shí)用、制作成本低廉的實(shí)用低頻功率放大器的設(shè)計(jì)方案,并給出實(shí)際測試結(jié)果。功率放大可由分立元件組成,也可由集成電路完成。由分立元件組成功

7、率放大器，如果進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，則在效率和失真方面更優(yōu)于集成的，價(jià)格方面便宜一點(diǎn)，但如果電路選擇和參數(shù)設(shè)置不恰當(dāng)時(shí),元件性能就不能很好的表現(xiàn)出來,制作調(diào)試比較困難。從電路的簡單性和易調(diào)性，集成電路更好些。本次設(shè)計(jì)功放采用集成電路完成。前置放大級主要任務(wù)是完成小信號電壓放大任務(wù)，同時(shí)要求低噪聲、低溫漂。電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡潔、實(shí)用并且達(dá)到高增益、高保真、高效率、低噪聲、寬頻帶、快響應(yīng)的指標(biāo)。一.設(shè)計(jì)要求.基本要求.用所學(xué)的知識設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)幅收音機(jī)，在設(shè)計(jì)的過程中要用到調(diào)幅解調(diào)的知識。.使調(diào)幅解調(diào)發(fā)揮得淋漓盡致，自動(dòng)搜索電臺并存儲功能。.選題意義通過本課題設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)

8、的理論知識，能夠使學(xué)生建立無線電發(fā)射機(jī)的整機(jī)概念，了解發(fā)射機(jī)整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算發(fā)射機(jī)的各個(gè)單元電路：主振級、激勵(lì)級、輸出級、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)；初步掌握小型等幅波發(fā)射機(jī)的調(diào)整及測試方法。在此次設(shè)計(jì)中，綜合運(yùn)用了所學(xué)知識，構(gòu)成了新的知識框架，提高了對知識的理解與實(shí)際運(yùn)用能力，進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則，提高了知識運(yùn)用的綜合能力。二.方案設(shè)計(jì).調(diào)幅接收機(jī)的組成方框圖如圖1所示。高頻信號放大器混頻 器中 頻放 大器檢波器本 地振 蕩器低頻放大 器喇叭 圖1.調(diào)幅解調(diào)主要有七部分組成：天線-接收電磁波并進(jìn)行選擇。高頻信號放大器-對接收的信號進(jìn)

9、行電壓放大處理。本地振蕩器和混頻器-將信號變?yōu)轭l率為465khz的中頻信號。中頻放大器-進(jìn)一步將信號電壓放大。檢波器-應(yīng)用非線性元件進(jìn)行頻率變換。低頻放大器-對相應(yīng)信號處理，使的信號能夠被喇叭接收。喇叭-將音頻信號還原為聲音。.調(diào)幅收音機(jī)基本原理：電臺發(fā)送的電磁波，收音機(jī)通過天線和由電感線圈和可變電容器組成的諧振電路（稱調(diào)諧電路）來選擇性的接收所需高頻信號。由調(diào)諧電路選擇出的所需要的電臺信號是已調(diào)幅的高頻信號，并且十分微弱，需要先經(jīng)過高頻小信號放大器進(jìn)行放大處理，再經(jīng)過混頻器和本振將高頻信號變?yōu)轭l率為465khz的中頻信號，這是超外差式收音機(jī)的核心部分，由于它是調(diào)制信號，喇叭無法將這種信號直接

10、還原成聲音，因此，必須從高頻信號中把音頻信號分離出來，這個(gè)分離過程稱為解調(diào)，或檢波。在收音機(jī)中，檢波是由半導(dǎo)體器件二極管或三極管來完成。調(diào)幅的高頻信號經(jīng)檢波還原出音頻信號，再經(jīng)過低頻放大然后送往喇叭，喇叭將音頻信號還原為聲音。三.我的部分（低頻放大電路的設(shè)計(jì)）.低頻放大器介紹低頻放大器設(shè)計(jì)主要由低噪聲放大電路、帶阻濾波電路、信號放大電路等。1.靈敏度問題由于信號至少需要被放大一千多倍。考慮到運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)和通頻帶的關(guān)系，所以放大電路采用兩級放大。2.高保真問題功率放大電路采用了具有負(fù)反饋功能的甲乙類推挽放大電路，有效克服了普通甲乙類推挽放大電路的交越失真問題。3.提高效率的問題（創(chuàng)新點(diǎn)）

11、運(yùn)算放大器的電源電壓高于功率輸出級的電源電壓，最大限度地提高了電源電壓的利用率，也就是功率放大器的效率。4.電源方案（創(chuàng)新點(diǎn)）將穩(wěn)壓前的電壓作為運(yùn)算放大器的電源，穩(wěn)壓后的12v提供給功率輸出級，這樣就在獲得兩套對稱電源輸出的同時(shí)，最大限度地簡化了電源結(jié)構(gòu)。5.濾波器功能的革新（創(chuàng)新點(diǎn)）對陷波電路進(jìn)行了革新，使經(jīng)典陷波器尖銳的幅頻特性曲線變得圓滑一些，使其更加適合消除機(jī)械發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不夠精確和穩(wěn)定的50hz工頻干擾。測試結(jié)果表明，該低頻功率放大器可以很好地實(shí)現(xiàn)對低頻信號的放大作用，其輸出帶寬、功率、效率等方面具有較好的指標(biāo)、較高。.實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電容；電阻；示波器；multisim7軟件；函數(shù)信號發(fā)

12、生器；adcl-iv型電子實(shí)驗(yàn)儀；集成運(yùn)放：lm324 ，電位計(jì)、電阻、電容若干。前置放大電路： .總體電路如圖2所示：圖2設(shè)計(jì)電路如圖2所示，我們直接采用施密特觸發(fā)器進(jìn)行波形變換與整形，選用高精度、高速運(yùn)算放大器lf357構(gòu)成施密特觸發(fā)器。根據(jù)題目要求，變換后的方波要正、負(fù)對稱，頻率為1000hz，上升和下降時(shí)間 1us，電壓的峰-峰值為200mv。因?yàn)閘f357屬于fet管，具有良好的匹配性能，輸入阻抗高、低噪聲、漂移小、頻帶寬、響應(yīng)快等特點(diǎn)，完全可以滿足技術(shù)指標(biāo)要求。它將前級的信號再加以放大，以達(dá)到規(guī)定的功率輸出，去推動(dòng)喇叭發(fā)聲，可選擇我們熟悉的otl電路。低頻放大電路的設(shè)計(jì)，是根據(jù)要求

13、的輸出功率、選擇的電源電壓、喇叭的交流電阻，從后向前進(jìn)行。確定輸出功率后進(jìn)行功放管的選擇，應(yīng)通過手冊查出功放管主要極限參數(shù)。例：小功率晶體管3ax31b的極限參數(shù)：pcm125mw，icm125ma，bvceo12v。末級一對功放管的、及正向基極發(fā)射級電阻rbe等都要對稱（保證誤差在20%以內(nèi)）。激勵(lì)級要求輸出功率較小，一般甲類放大器能滿足要求?？汕蟪鲚敵黾壍墓β试鲆?，根據(jù)所要求的輸出功率指標(biāo)及輸入變壓器的效率求出激勵(lì)級的輸出功率，定出交流電壓幅值um及交流電流的幅值icm，求出變比k及icq。功率放大至低放前級要加入合適的負(fù)反饋。.運(yùn)行結(jié)果圖3當(dāng)從檢波出來的信號進(jìn)入到低頻放大器后進(jìn)行放大，使

14、得幅度等放大以便喇叭將音頻信號還原為聲音。 四.實(shí)驗(yàn)分析：5. 用protel 99 se軟件我剛開始做的時(shí)候用protel 99 se軟件做可結(jié)果總是出錯(cuò)例如：電路圖如圖4所示： 圖4運(yùn)行的結(jié)果如圖5：圖5 分析： 可能是對protel 99 se的認(rèn)識和所學(xué)的的知識不是很全所以在操作過程中不能很好的應(yīng)用各個(gè)原件以及處理相應(yīng)的錯(cuò)誤。6. 用multisim7軟件經(jīng)過幾天的探索和學(xué)習(xí)還是覺得用multisim7軟件比較好一點(diǎn)。于是，用multisim7軟件設(shè)計(jì)和仿真電路。我剛開始做時(shí)同樣出現(xiàn)錯(cuò)誤例如： 設(shè)計(jì)電路圖如圖6：圖6 運(yùn)行結(jié)果如圖7： 圖7 分析： 在各個(gè)元件連接時(shí)可能出現(xiàn)了問題或者連

15、線出現(xiàn)了搭接，也有可能元件的參考值設(shè)置的過大或過小。五.總結(jié) 該系統(tǒng)采用直流信號發(fā)生器，這次課程設(shè)計(jì)不僅鍛煉了我最基本的高頻電子方面的設(shè)計(jì)能力，學(xué)習(xí)和掌握了multisim7軟件的應(yīng)用，更重要的是讓我更深刻的認(rèn)識了高頻電子線路這門課程在實(shí)際中的應(yīng)用，檢驗(yàn)了我的學(xué)習(xí)情況，加深了對書本中理論知識的認(rèn)識，也更有利于我們對這門課程的理解。在此次設(shè)計(jì)時(shí)也遇到了不少的困難和問題，如參數(shù)選擇，方案設(shè)計(jì)，仿真軟件的應(yīng)用，資料的查找但在我的努力下，最終還是克服了這些困難，使問題得到了解決。其中遇到的問題很多都是在書上不能找到的，所以我們必須利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)自己查找相關(guān)資料，這也提高了我篩選信息的能力，最重要也是

16、最困難的就是實(shí)驗(yàn)參數(shù)的決定，這是一個(gè)關(guān)鍵的步驟，我必須從無數(shù)的信息中分離出對自己有用的，然后加以整理，最后才得到合適的數(shù)據(jù)，使設(shè)計(jì)最后得以完成。也正是在這個(gè)查找與整理的過程中，使我初步學(xué)會了如何去找到于自己有用的資源。在這樣一個(gè)信息高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會，我們要想獲得成功，除了自己的努力外，還必須學(xué)會利用更多其他人的知識，這樣我們才能快速的掌握知識和能力。當(dāng)然這個(gè)過程是一個(gè)積累的過程，當(dāng)你做的多了以后你就會積累相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)，會注意在設(shè)計(jì)的過程中要注意那些問題，那些方法可以使設(shè)計(jì)一次完成而不用再那么迷茫了。我剛開始時(shí)用protel 99 se但是由于種種原因還是感覺用multisim7軟件比較熟悉就該用multisim7了。六.元件清單振幅解調(diào)電路總體圖：參考文獻(xiàn)：1 譚浩強(qiáng)著. c語言程序設(shè)計(jì)(第三版). 清華大學(xué)出版社,2005.2 李朝青著. 單片機(jī)原理及接口技術(shù). 北京航空航天大學(xué)出版社,2005.3 康華光. 電子基