對講機(jī)放大電路設(shè)計(jì)

1、一 設(shè)計(jì)要求1 畫出電路原理圖；2元器件及參數(shù)選擇；3電路仿真達(dá)到技術(shù)指標(biāo)；4實(shí)驗(yàn)室自行裝配，完成實(shí)際電路，掌握電路的指標(biāo)測試方法；5調(diào)試電路，使實(shí)際電路達(dá)到技術(shù)指標(biāo)；6編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。二 設(shè)計(jì)指標(biāo) 1、前置放大級技術(shù)指標(biāo)電壓放大倍數(shù)Av=100；最大輸出電壓Vo=1V；頻率響應(yīng)：30Hz30KHz；輸入電阻：ri15K；失真度：15K）,輸出阻抗也不太低，負(fù)載取得電流也不太大（RL=2K）,因此前置級電路采用共射極電路。由于單級放大器的電壓增益為35db左右，兩級放大器的增益為65db左右，考慮到要引入一定深度的負(fù)反饋（一般為1+AF=10左右），而電路的增益要求為100倍，所以前置級用兩級共

2、射極電路組成。靜態(tài)偏置采用典型的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。2. 確定功率放大器電路方案：功率放大器的電路形式很多，有雙電源的OTL互補(bǔ)對稱功放電路、單電源供電的OTL功放電路、BTL橋式推勉功放電路和變壓器耦合功放電路等。這些電路各有特點(diǎn)，可根據(jù)要求和具備的實(shí)驗(yàn)條件綜合考慮，做出選擇。本方案的輸出功率較小，可采用單電源供電的OCL功放電路，OTL功率放大器由推動級、輸出級組成。推動級采用普通的共射極放大電路，輸出級由互補(bǔ)推動輸出，工作在甲乙類狀態(tài)下，得到較大的輸出功率。圖1-4是一個(gè)OTL功放電路，T4是前置放大級，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)Rp，就可以使IRH、UB5和UB6達(dá)到所需數(shù)值，給T5、T6 提供一個(gè)合適

3、的偏置，從而使A點(diǎn)電位UA=UC6=VCC/2。當(dāng)Ui=Uimsinwt時(shí)，在信號的負(fù)半周，經(jīng)T4放大反相后加到T5、T6基極，使T6截止、T5導(dǎo)通，這時(shí)有電流通過RL，同時(shí)電容C5被充電，形成輸出電壓Uo的正半周波形，在信號的正半周，經(jīng)T4放大反相后加到T5、T6基極，使T5導(dǎo)通、T6截止，則已充電的電容C5起著電源的作用，并通過RL，和T5放電，形成輸出電壓Uo的負(fù)半周波形。當(dāng)Ui周而復(fù)始變化時(shí)，T5、T6交替工作，負(fù)載RL上就可以得到完整的正弦波。為使輸出電壓達(dá)到最大峰值UCC/2，采用自舉電路的OTL功放電路。當(dāng)Ui=0時(shí)，UA=VCC/2，UB=VCC-iR11R2，電容C3兩端電壓

4、UC3=UB-UA=VCC/2-iR11R2。當(dāng)R11C4乘積足夠大時(shí)，則可以認(rèn)為UC4基本為常數(shù)，不隨Ui而變化。這樣，當(dāng)Ui為負(fù)半周時(shí)，T5導(dǎo)通，UA向更正的方向變化。由于B點(diǎn)電位UB=UC4+UA，B點(diǎn)電位也將自動隨著A點(diǎn)電位升高。因而，即使輸出電壓Uo幅度升的很高也有足夠的電流通過T5基極，使T5充分導(dǎo)電。這種工作方式叫“自舉“，意思是電路本身把UB提高了。四、計(jì)算原件參數(shù)依據(jù)基本設(shè)計(jì)方案計(jì)算元件參數(shù)電路方案確定以后，要根據(jù)給定的技術(shù)要求進(jìn)行元件參數(shù)的選擇。在確定元件參數(shù)時(shí)，可以先從后級開始，根據(jù)負(fù)載條件確定后級的偏置電路，然后再計(jì)算前級的偏置電路，進(jìn)一步由放大電路的頻率特性確定耦合電

5、容和旁路電容的電量，最后由電壓放大倍數(shù)確定負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。 1). 確定電源電壓Vcc應(yīng)滿足要求：Vcc 2Vom+VE+VCES Vom= 1.4VVE為三極管發(fā)射極電壓，一般取13V，VCES為晶體管飽和壓降，一般取1V。2)前置放大級參數(shù)確定a）確定T2級的參數(shù)集電極電阻R8，發(fā)射極電阻R9，T3型號，基極偏置電阻R6、R7。Vcc-VCEQ2=ICQ2 R8+VE2VCEQ2= ICQ2 VCEQ2 Vom+VCESR9=VE2/ICQ2指標(biāo)中，RL=2K，取VE2=3V，VCES=1V；確定R8=3.5K，R9=1.5K，取標(biāo)稱值，R8=3.3K，R9=1.5K，則靜態(tài)值ICQ=2

6、mA，VCEQ2=2.4V。 確定T2級三極管參數(shù)：晶體管的選取主要依據(jù)晶體管的三個(gè)極限參數(shù)： BVCEO 三極管c-e間最大電壓VCEmax ICM三極管工作時(shí)的最大電流ICmax PCM 三極管工作時(shí)的最大功耗PCmaxVCE最大值為: VCE2max=VccIC2的最大值為: IC2max =2ICQ2T2的最大功耗為：PCmax= VCEQ2 ICQ因此T2的參數(shù)應(yīng)滿足：BVCEO 12VICM2ICQ2 = 4mA PCM VCEQ2 ICQ2 = 4.8mW選用3DG系列小功率三極管，2=80。確定T2級基極電阻參數(shù)：選取原則：1. 基極電壓VB2越穩(wěn)定，則電路的穩(wěn)定性越好，需滿足

7、IR IB2. IR不能過大，否則R6、R7的值太小。會增加電源的消耗；使第二級的輸入電阻降低，從而使第一級的放大倍數(shù)降低。 為了使VB2穩(wěn)定同時(shí)第二級的輸入電阻又不致太小，按下式選取IR的值：IR=（5 10）IBQ 硅管IR=（10 15）IBQ 鍺管 本電路選用硅管，取 IR= 5 IBQ，則：b）確定T1級的參數(shù)T1級發(fā)射極、集電極電阻及靜態(tài)工作點(diǎn)： 因?yàn)門1級是放大器的輸入級，其輸入信號比較小，放大后的輸出電壓也不大，所以對于第一級失真度和輸出幅度的要求比較容易實(shí)現(xiàn)，主要考慮如何減小噪聲，三極管的噪聲大小與工作點(diǎn)的選取有很大關(guān)系，減小靜態(tài)電流對降低噪聲是有利的，但對提高放大倍數(shù)不利，

8、所以靜態(tài)電流不能太小。在工程計(jì)算中，一般對小信號的輸入級都不詳細(xì)計(jì)算，而是憑經(jīng)驗(yàn)直接選?。?I CQ1 = 0.11 mA 硅管 I CQ1 = 0.12 mA 鍺管本電路選用硅管，取IR=5IBQ取標(biāo)稱值R1=12K，R4=56，R5=5.6K。T1級三極管參數(shù)：BVCEO 12V，ICM 0.5 mA ，PCM 1.5 mW選用3DG三極管可以滿足要求。確定T1級基極電阻參數(shù)：取IR= 10 IBQ1 ，VE1 = 3V取R1 = 130K，R2 = 56Kc）耦合電容和旁路電容的選取 下限頻率 fL決定耦合電容及旁路電容，電容的容量越大則放大器的低頻響應(yīng)越好。工程計(jì)算中，常憑經(jīng)驗(yàn)選取。

9、耦 合 電 容 ：2 10 F發(fā)射極旁路電容：150 200 Fd）反饋網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算 Rf = 100R4-R4=5.5K取Rf = 5.6K，Cf=10F根據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果，得到電路圖1-6，可將電路仿真，如不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，修改電路使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。然后將仿真后的電路實(shí)際安裝調(diào)試。五、對講機(jī)的安裝(1)熟悉電路元件，發(fā)對講機(jī)裝配零件，檢查和熟悉各種零件周二，老師首先讓我們熟悉對講機(jī)的電路圖和熟悉電路元件，這一天的工作是相對輕松的，僅僅是熟悉電路圖和學(xué)習(xí)使用常用電子儀器儀表，和識別檢測常用的電子元件。這一天最重要的就是常用電子元件的識別和檢測。我們常見的電子元件就是電阻、電容、二極管和三極管。

10、電阻上的色帶是就是電阻的色環(huán)標(biāo)記法，通過色環(huán)來表示電阻的大小，有效數(shù)字、倍率和允許誤差?，F(xiàn)在見到的電阻的色環(huán)有四道和五道的，四道環(huán)的有效數(shù)字是前兩道環(huán)所代表，而五道環(huán)是由前三道所代表。接著識別電容器，電容用于交流耦合、濾波、隔斷直流、交流旁路和組成振蕩電路等，電容的標(biāo)注分為直接標(biāo)注和色標(biāo)法。通過學(xué)習(xí)，我明白了直接標(biāo)注的電容是用數(shù)字直接表示電容量，不標(biāo)單位。標(biāo)注14位整數(shù)時(shí)，其單位是pF，標(biāo)注為小數(shù)時(shí)，其單位是F。也有用三位數(shù)字表示容量大小，默認(rèn)單位是pF，前兩位是有效數(shù)字，第三位是有效倍率（10m），當(dāng)?shù)谌皇?時(shí)，則對有效數(shù)字乘以0.1。而色標(biāo)法則同電阻器的標(biāo)注。檢測電容的方法是利用電容的充

11、放電特性，一般用萬用表電阻檔測試電容的充放電現(xiàn)象，兩只表筆觸及被測電容的兩條引線時(shí)，電容將被充電，表針偏轉(zhuǎn)后返回，再將兩表筆調(diào)換一次測量，表針將再次偏轉(zhuǎn)并返回。用相同的量程測不同的電容器時(shí)，表針偏轉(zhuǎn)幅度越大說明容量越大。測試過程中，萬用表指針偏轉(zhuǎn)表示充放電正常，指針能回到，說明電容沒短路，可視為電容完好。現(xiàn)在說明在模擬電路中常見的二極管，通常二極管有整流、檢波、穩(wěn)壓、發(fā)光、發(fā)電、變?nèi)?、和開關(guān)二極管等。檢測二極管我們利用的是二極管的正向?qū)щ娦?，正向?qū)ǚ聪蚪刂?，可以判斷管子的好壞。最后說明三極管的識別和檢測，很明顯，一般的三極管就是三個(gè)管腳，很容易識別，所以識別三極管重要的是識別三極管是NPN或

12、PNP型，以及各管腳所代表的極性。而這些的判斷都需要使用萬用表。判斷極性：對圓柱型三極管，若管腳處接頭有突出物，則將管腳沖上，順時(shí)針依次為EBC極若沒有突出物，則管腳根處間隙較大的兩跟管腳對向自己，順時(shí)針依次為EBC極。對半圓型三極管，將管腳向上，半圓向自己，順時(shí)針為EBC極。判斷三極管的類型：在基于以上極性判斷的前提下，NPN管，基極接黑表筆，測得電阻較小。PNP管正好相反。以上就是我對常用電子元件的識別和檢測方法。(2)焊接各種零件并交對講機(jī)周二下午，我們就真正進(jìn)入到電子技術(shù)實(shí)習(xí)的操作中去了，以前雖然接觸過電烙鐵，但畢竟很少有實(shí)際操作過，總是懷有幾分敬畏之心。而電子電路主要是基于電路板的，

13、元器件的連接都需要焊接在電路板上，所以焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到以后制作對講機(jī)的成敗。因此對電烙鐵這一關(guān)我們是不敢掉以輕心的。最終我們在這一天的實(shí)習(xí)中，焊接了十幾個(gè)元件，起初沒經(jīng)驗(yàn)，將電阻立得老高，這樣既不美觀也不牢靠容易形成虛焊，之后有了經(jīng)驗(yàn)就采取臥式法，既美觀又牢靠，只是拆卸時(shí)稍微麻煩，需要別人幫忙。焊接時(shí)雖然膽戰(zhàn)心驚，但還是總結(jié)出了心得，就是焊錫要用一點(diǎn)點(diǎn)下去，電烙鐵要在錫水熔化后產(chǎn)生光亮就拿開，這樣就能焊出光亮圓滑的焊點(diǎn)了。將他們插好后就依次拆卸下來，先焊接電阻，再焊接電容，焊接電容時(shí)一定要特別注意電容的正負(fù)極。然后是三極管，焊接時(shí)注意三極管的極性，管腳要放入相應(yīng)位置。另外，由于這次課程

14、設(shè)計(jì)使用的電路板并不是印刷好的電路板，所已焊接時(shí)電路板上元件的連接要用導(dǎo)線來連接，這就要求我們在焊接之前就要先把原件布局好。焊接完電路板的電子元件后，就要處理電源同電路板的連接，這需要我們引出導(dǎo)線以方便接下來的調(diào)試和數(shù)據(jù)測量。六、 調(diào)試方法1仿真調(diào)試步驟：通過仿真測試，如不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)修改電路，使其滿足要求。使用仿真軟件畫出電路原理圖，標(biāo)出節(jié)點(diǎn)。對電路進(jìn)行直流分析，判斷放大電路及功放級的電路狀態(tài)。對電路進(jìn)行交流分析，通過對不同節(jié)點(diǎn)的分析觀察其幅頻特性和相頻特性是否滿足設(shè)計(jì)要求。對電路進(jìn)行瞬態(tài)分析（示波器），觀察放大級輸出的波形，波形不失真，輸出電壓、失真度、帶寬等指標(biāo)達(dá)到要求。2實(shí)際電

15、路調(diào)試在仿真的基礎(chǔ)上，焊好電路并檢查無誤后，即可進(jìn)行調(diào)試。如果設(shè)計(jì)正確，前置放大級一般不必調(diào)整就可以正常工作。3OTL輸出級的簡單調(diào)整方法：調(diào)解Rp使A點(diǎn)電位為Vcc/2。調(diào)解R13使ICQ4、5 = （ 5 10）m A 其中 1）、2）兩步要反復(fù)調(diào)解，直到達(dá)到要求為止。經(jīng)上述調(diào)試后，放大器就能正常工作。按圖1-1 接好線路，K撥在圖中位置，對著Y2講話時(shí)，Y1處應(yīng)能聽到Y(jié)1放出的清晰、宏亮的聲音。當(dāng)K撥到另一位置時(shí)，對著Y1講話時(shí)，Y2處應(yīng)能聽到Y(jié)1放出的清晰、宏亮的聲音。 最后需要說明的是，如按圖1-1 接好線路后，揚(yáng)聲器中有廣播電臺的聲音，則應(yīng)放在放大器的輸入端與地之間接一電容，其容量

16、為0.01F，也可由試驗(yàn)確定。七、實(shí)際電路測量數(shù)據(jù)：信號源電壓：Us=10mV輸入電壓：Ui=9.66mV輸入電阻：Ri=Ui/（Us- Ui）R=34.7K前置級輸出電壓：Uo1=0.975V放大倍數(shù)：Av=Vo1/Ui=97.5頻寬：29Hz2.03MHz輸出電壓：Uo=2.43V三極管各極電壓：T1：VEQ=2.8V;VBQ=3.4V;VCQ=6VT2：VEQ=2.7V;VBQ=3.3V;VCQ=5.6VT3：VEQ=5V;VBQ=5.7V;VCQ=12VT4：VEQ=2.1V;VBQ=2.8V;VCQ=5.8VT5：VEQ=6.2V;VBQ=6.8V;VCQ=12VT6：VEQ=6.4

17、V;VBQ=5.8V;VCQ=0V八、所用儀器設(shè)備1.計(jì)算機(jī)及電路仿真軟件。2.信號發(fā)生器。3.示波器。4.穩(wěn)壓電源。5.穩(wěn)壓電源。6.晶體管毫伏表。7.萬用表。九、心得體會一周的課程設(shè)計(jì)在充忙的生活中很快過去了，經(jīng)過一周的課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)自己能制作一個(gè)對講機(jī)，這其中的興奮是無法用言語表達(dá)的。學(xué)習(xí)模電這段時(shí)間也是我們一學(xué)期最忙的日子，不僅面臨著期末考試，而且中間還有一些其他科目的實(shí)驗(yàn)，本周必須完成模電的課程設(shè)計(jì)。任務(wù)對我們來說，顯得很重。為了較好的完成模電的課程設(shè)計(jì)，我經(jīng)常放學(xué)好在實(shí)驗(yàn)室加班。相關(guān)知識缺乏給學(xué)習(xí)它帶來很大困難，為了盡快掌握它的用法，我照著原理圖學(xué)習(xí)視頻一步一步做，終于知道

18、了如何操作。剛開始我借來了一份對講機(jī)的電路原理圖，但離實(shí)際應(yīng)用差距較大，有些內(nèi)容和我們的不一樣，后來到網(wǎng)上搜索了一下相關(guān)內(nèi)容，順便到學(xué)校圖書館借相關(guān)書籍，經(jīng)過不斷比較與討論，最終敲定了對講機(jī)的元器件的參數(shù)情況。為下步實(shí)物連接打好基礎(chǔ)。在做電路仿真時(shí)，我畫好了電路原理圖，修改好參數(shù)后，是沒有差錯(cuò)但出來的仿真波形不是預(yù)計(jì)中的，這確實(shí)很難修改。輸出時(shí)仿真波形總是一條直線，我弄了一晚上也找不出原因，整個(gè)人也顯得焦躁不已。經(jīng)過這段課程設(shè)計(jì)的日子，我發(fā)現(xiàn)從剛開始的EWB到現(xiàn)在的Protel，不管是學(xué)習(xí)哪種軟件，都給我留下了很深的印象。由于沒有接觸，開始學(xué)得很費(fèi)力，但到后來就好了。在每次的課程設(shè)計(jì)中,遇到問題，最好的辦法就是問別人，因?yàn)槊總€(gè)人掌握情況不一樣，不可能做到處處都懂，發(fā)揮群眾的力量，復(fù)雜的事情就會變得很簡單。這一點(diǎn)我深有體會，在很多時(shí)候，我遇到的困難或許別人之前就已遇到，向他們請教遠(yuǎn)比自己在那冥思苦想來得快。盡管現(xiàn)在我們已經(jīng)做出了對講機(jī)，離真正掌握還有一定距離，但學(xué)習(xí)的這段日子確實(shí)令我收益匪淺，不僅因?yàn)樗l(fā)生在特別的時(shí)間，更重