收音機(jī)課程設(shè)計(jì)收音機(jī)音頻放大電路仿真設(shè)計(jì)

1、本科生課程設(shè)計(jì)題 目 收音機(jī)音頻放大電路仿真設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械交通學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 092班 14模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目子項(xiàng)目滿分得分1作品制作質(zhì)量2040完成效果202設(shè)計(jì)報(bào)告方案論證1050電路、計(jì)算，或仿真20調(diào)試、測(cè)試數(shù)據(jù)10規(guī)范性103其他工作態(tài)度510答辯5總分100總分：指導(dǎo)教師簽名：1 設(shè)計(jì)目的12 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案分析12.1、設(shè)計(jì)要求12.2、設(shè)計(jì)方案分析12.2.1功率放大電路的分析12.2.2 電壓放大電路的分析23 設(shè)計(jì)內(nèi)容33.1 功率放大電路33.1.1 功率放大電路的模擬仿真3圖1 功率放大電路的模擬仿真及結(jié)果33.2、電壓放大

2、電路33.2.3、反饋網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算83.2.4 電壓放大電路仿真圖形及結(jié)果93.2.5、確定靜態(tài)工作點(diǎn)103.2.6輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)的計(jì)算104 圖形仿真和運(yùn)行結(jié)果114.1、電路圖114.2、仿真結(jié)果及分析115 心得體會(huì)136 收音機(jī)原件對(duì)照表.161 設(shè)計(jì)目的1、培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力2、學(xué)習(xí)和使用multisim軟件 3、訓(xùn)練毅力和耐心。培養(yǎng)獨(dú)立思考問題的能力4、較好的把握電路圖和實(shí)物之間的聯(lián)系，并且會(huì)對(duì)造電路圖檢測(cè)錯(cuò)誤5、根據(jù)原理圖測(cè)出靜態(tài)工作點(diǎn)2 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案分析2.1、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)晶體管功率放大器電路，輸入信號(hào)600mv，輸出功率1-5w2、輸出

3、功率在1w到5w之間3、放大器工作頻率范圍30hz-30khz4、帶內(nèi)增益平坦度小于1db5、效率大于40%（越高越好）6、電壓放大倍數(shù)：au=1707、最大輸出電壓：uo=2.5v8、頻率響應(yīng)：30hz30khz9、輸入電阻：ri15k 10、失真度：2vom+ve+vces式中：vom為最大輸出幅度 ve為晶體管發(fā)射級(jí)電壓，取ve=13v。vces為晶體管飽和壓降，取vces=1v。指標(biāo)要求的最大輸出電壓vo=1v，給定電源電壓ec=15v，可以滿足要求。 圖2 電源電壓波形2、確定t2的集電極電阻和靜態(tài)工作電流因?yàn)檫@級(jí)的輸出電壓比較大，為使負(fù)載得到最大幅度的電壓，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)在交流負(fù)載

4、線的中點(diǎn)。如圖3所示。由圖可知，q點(diǎn)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，因此的t2靜態(tài)工作點(diǎn)滿足下列條件。 (1-1) 圖3 靜態(tài)分析圖 因在晶體管的飽和區(qū)和截止區(qū)，信號(hào)失真很大，為了使電路不產(chǎn)生飽和失真和截止失真，vceq2應(yīng)滿足：vceq2vom+vces (1-2)由（1-1）式消去icq2并將（1-2）式代入可得： 取ve=3v；vces=1v則： 取r8=1k 圖4 靜態(tài)工作點(diǎn)分析由（1-1）式消去vceq2可得： 3、確定t2發(fā)射級(jí)電阻 取r9=4224、確定晶體管t2（1）選取晶體管時(shí)主要依據(jù)晶體管的三個(gè)極限參數(shù)：bvceo晶體管c-e間最大電壓vcemax（管子截止時(shí)c-e間電壓）icm晶體管

5、工作時(shí)的最大電流icmax（管子飽和時(shí)c-e回路電流）pcm晶體管工作時(shí)的最大功耗pcmax由圖4可知：ic2最大值為ic2max=2icq2vce的最大值vce2max=ec根據(jù)甲類電路的特點(diǎn)，t2的最大功耗為：pcmax=vceq2icq2因此t2的參數(shù)應(yīng)滿足：bvceoec=18v icm2icq2 pcm vceq2icq2選用s9011，其參數(shù)為：bvceo30v；icm30ma；pcm400mw；滿足要求。（2）確定t2的基極電阻在工作點(diǎn)穩(wěn)定的電路中，基極電壓vb越穩(wěn)定，則電路的穩(wěn)定性越好。因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)盡量使流過r6和r7的ir大些，以滿足irib的條件，保證vb不受ib變

6、化的影響。但是ir并不是越大越好，因?yàn)閕r大，則r6和r7的值必然要小，這時(shí)將產(chǎn)生兩個(gè)問題：第一增加電源的消耗；第二使第二級(jí)的輸入電阻降低，而第二級(jí)的輸入電阻是第一級(jí)的負(fù)載，所以ir太大時(shí)，將使第一級(jí)的放大倍數(shù)降低。為了使vb穩(wěn)定同時(shí)第二級(jí)的輸入電阻又不致太小，一般計(jì)算時(shí)，按下式選取ir的值： 圖5 基極電阻r6.r7分析圖 ir =（510）ibq 硅管ir=（1015）ibq 鍺管在上式中ir的選取原則對(duì)硅管和鍺管是不同的，這是因?yàn)殒N管的icbo隨溫度變化大，將會(huì)影響基極電位的穩(wěn)定，因此ir取值一般比較大。對(duì)硅管來說icbo很小，因此ir的值可取得小些。本電路t2選用的是硅管，取ir=5i

7、bq =100 則：由圖5知： 取：r7=12k；r6=48k。 5、確定晶體管t1 （1）確定t1的靜態(tài)工作點(diǎn)因?yàn)榈谝患?jí)是放大器的輸入級(jí)，其輸入信號(hào)比較小，放大后的輸出電壓也不大。所以對(duì)于第一級(jí)，失真度和輸出幅度的要求比較容易實(shí)現(xiàn)。主要應(yīng)考慮如何減小噪聲，因輸入級(jí)的噪聲將隨信號(hào)一起被逐級(jí)放大，對(duì)整機(jī)的噪聲指標(biāo)影響極大。晶體管的噪聲大小與工作點(diǎn)的選取有很大的關(guān)系，減小靜態(tài)電流對(duì)降低噪聲是有利的，但對(duì)提高放大倍數(shù)不利。所以靜態(tài)電流不能太小。在工程計(jì)算中，一般對(duì)小信號(hào)電路的輸入級(jí)都不詳細(xì)計(jì)算，而是憑經(jīng)驗(yàn)直接選?。篿cq1=0.11ma 鍺管 icq1=0.12ma 硅管 vceq=（23）v如果輸

8、入信號(hào)較大或輸出幅度較大時(shí)不能用此方法，而應(yīng)該具體計(jì)算。計(jì)算方法與計(jì)算第二級(jí)的方法相同。（2）確定t1管的集電極電阻，發(fā)射級(jí)電阻 由圖6知： ?。簐e1=3v；vceq1=3v；icq1=1ma則： 圖6 電阻r3.r4.r5分析圖取：r3=12k ?。簉4=250；r5=2.7k（3）t1管基極電阻的選取?。篿r=10ibq，ve1=3v由圖7知 ?。簉1=143k；r2=37k 圖7 t1管電阻選取分析圖 3.2.2、耦合電容和旁路電容的選取 各級(jí)耦合電容及旁路電容應(yīng)根據(jù)放大器的下限頻率f1決定。這些電容的容量越大，則放大器的低頻響應(yīng)越好。但容量越大電容漏電越大，這將造成電路工作不穩(wěn)定。因

9、此要適當(dāng)?shù)倪x擇電容的容量，以保證收到滿意的效果。在設(shè)計(jì)時(shí)一般按下式計(jì)算：其中：rs是信號(hào)源內(nèi)阻，ri1是第一級(jí)輸入電阻。其中：r01是第一級(jí)輸出電阻，ri2是第二級(jí)輸入電阻。其中：ro2是第二級(jí)輸出電阻。其中：rb=r6/r7/r3由于這些公式計(jì)算繁瑣，所以在工程計(jì)算中，常憑經(jīng)驗(yàn)選取：耦合電容：210f發(fā)射極旁路電容：150200f現(xiàn)在用第二種方法確定c1、c2、c3、ce1和ce2取：c1=c2=c3=10fce1=ce2=100f電容器的耐壓值只要大于可能出現(xiàn)在電容兩端的最大電壓即可。3.2.3、反饋網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算根據(jù)深反饋的計(jì)算方法，由圖8知因?yàn)?所以 rf=100r4-r44.5k?。?r

10、f=4.5k，cf=10f 圖8 深反饋網(wǎng)絡(luò)圖3.2.4 電壓放大電路仿真圖形及結(jié)果 圖9.1 輸入電壓 輸出電壓 圖9.2 3.2.5、確定靜態(tài)工作點(diǎn) 圖10 t1管靜態(tài)圖 圖11 t2管靜態(tài)圖 根據(jù)靜態(tài)分析圖靜態(tài)工作點(diǎn)分析圖 求得t1,t2管的靜態(tài)工作點(diǎn)ib1=0.0107ma ic1=1.071ma vce1=3.65vib2=0.058ma ic2=5.8ma vce2=3.6v3.2.6輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)的計(jì)算根據(jù)小信號(hào)模型法 圖12 電路小信號(hào)模型圖計(jì)算輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)ri1= 4.6k ro1=7.0k av1=-261 ri2= 1.4k ro2=1.2 av2= 165 av=av1av2=96694 圖形仿真和運(yùn)行結(jié)果4.1、電路圖圖13 設(shè)計(jì)電路圖4.2、仿真結(jié)果及分析 輸入電壓 兩級(jí)放大電壓 輸出電壓 圖14 輸入、兩級(jí)、輸出電壓仿真結(jié)果 圖15電壓放大仿真波形 圖16 幅頻曲線 圖17相頻曲線幅頻特性：隨著頻率的增加，電壓幅值也隨之增加。當(dāng)頻率達(dá)到100hz時(shí)，幅值趨于穩(wěn)定。相頻特性：隨著頻率的增加，相位角隨之減小。當(dāng)頻率達(dá)到1khz時(shí)，相位角趨于穩(wěn)定。 圖18 最大功率仿真結(jié)果 圖19 最小功率仿真結(jié)果5 心得體會(huì)通過這次的課程設(shè)計(jì)，我可以更好的使用multisim軟件，