第一篇：音頻功率放大器報告書12

河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校

綜合實(shí)訓(xùn)報告

系 部： 電子通信工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級： ￥￥￥ 學(xué)生姓名： ￥￥￥ 學(xué) 號： ￥￥￥￥

2010年 06月 10日

實(shí)訓(xùn)任務(wù)書

1．時間：2010年05月24日～2010年06月13日 2.實(shí)訓(xùn)單位：河南機(jī)電高等專科學(xué)校

3.實(shí)訓(xùn)目的：深入學(xué)習(xí)Protel軟件，熟悉電子產(chǎn)品設(shè)計制作的全過程 4.實(shí)訓(xùn)任務(wù)：

①了解電路圖繪制軟件的相關(guān)常識及其特點(diǎn)； ②熟悉電路圖繪制軟件的使用方法； ③會用Protel99SE軟件繪制電路原理圖； ④會在Protel99SE軟件環(huán)境中自定義庫元件； ⑤掌握電路板布局布線規(guī)則的設(shè)置方法； ⑥會使用Protel99SE軟件生成實(shí)用的電路板圖； ⑦制作出電子產(chǎn)品，并學(xué)會調(diào)試、檢修；

⑧作好實(shí)訓(xùn)筆記，對自己所發(fā)現(xiàn)的疑難問題及時請教解決；

⑨聯(lián)系自己專業(yè)知識，體會本次實(shí)訓(xùn)的具體過程，總結(jié)自己的心得體會；

10參考相關(guān)的書籍、資料，認(rèn)真完成實(shí)訓(xùn)報告?！?/p>

綜合實(shí)訓(xùn)報告

前言：

綜合實(shí)訓(xùn)——顧名思義也就是給我們一次把我們所學(xué)的知識綜合運(yùn)用起來深入學(xué)習(xí)Protel99SE軟件，熟悉電子產(chǎn)品設(shè)計制作的全過程。由一塊敷銅板到一塊印制電路板的形成、由一個個分離元件到一個嶄新的產(chǎn)品出爐。是需要花費(fèi)很多的心血。由一個產(chǎn)品的質(zhì)量可以看出你這個人的性格和其他方面的一些問題。例如在進(jìn)行設(shè)計畫電路原理圖和布線，這個環(huán)節(jié)是考驗(yàn)一個人的耐心和細(xì)心，具有耐心的人在設(shè)計電路圖上下很大的工夫，因此做出來的圖紙比較完美。細(xì)節(jié)決定成敗，因此細(xì)心對我們這次實(shí)訓(xùn)至關(guān)重要的。

這次實(shí)訓(xùn)為兩大部分:第一部分是畫電路圖、制造PCB板。第二部分是在印制版上焊接安裝電路。雖然做這兩大部分只用了為數(shù)不多的十天時間依然讓我學(xué)到了很多東西。我意識到無論做什么都要經(jīng)過縝密的思考和設(shè)計。實(shí)訓(xùn)報告:

一、實(shí)訓(xùn)目的：制作音量可調(diào)，具有高音、低音提升電路，雙聲道輸入、輸出，整個系統(tǒng)采用雙12V變壓器供電的音頻功率放大器。

二、實(shí)訓(xùn)過程：

這次實(shí)訓(xùn)繪制原理圖和PCB板所用的軟件是Protel 99SE，Prtol99SE是集電路原理圖設(shè)計、印制電路板設(shè)計、信號完整性分析、電路仿真和可編程邏輯器設(shè)計于一體的一個制作軟件，是電子工程技術(shù)人員必須掌握的一種先進(jìn)工具。Protel 99SE是Protel公司于2000年推出的一款EDA軟件，是Protel家族中性能較為穩(wěn)定的一個版本。它不僅是以前版本的升級，更是一個全面、集成、全32位的基于Windows平臺的電路設(shè)計系統(tǒng)。Protel 99SE的功能十分強(qiáng)大，在電子電路設(shè)計領(lǐng)域占有極其重要的地位。

1、利用Protel99SE畫出原理圖：

打開軟件后，在文件夾的根目錄下創(chuàng)建my design.ddb文件并命名為音頻放大器，在把MiscellaneouDevices.lib和protelDOSschematiclibraries.lib這兩個庫給添加了進(jìn)來。這兩個庫包含了這次原理圖的所有元件。然后再按P-P鍵進(jìn)行查找和放置元件，還使用E-D鍵來刪除放錯和畫錯的連線，用V-F來顯示整個原理圖，用page up和page down來放大和縮小，用P-W來畫連線，使用這些會計鍵可加快原理圖的制造速度。創(chuàng)建好原理圖穩(wěn)定，設(shè)置圖樣的屬性，然后放好元件和布局，再連好線后，就開始設(shè)置每個元件的封裝形式了，當(dāng)然有些元件在放置時就可先設(shè)置好封裝形式，比如電阻用AXIAL~、無級性電容用RAD～、級性電容用RB～等，還有很多元件是沒有封裝的這就得自己做了，這次一共做了7個元件的封裝。然后再生成元件材料表（Bill of Material），最后將所有的文件保存。如下圖：

（1）原理圖的元件材料表：

（2）用導(dǎo)線把所有的元件連接起來，完整的原理圖如下圖所示：

2、由原理圖畫出PCB圖（1）設(shè)置布線規(guī)則

新建PCB文件并打開，在keeplayer工作層畫一10*12（cm）的邊界框，然后在工具欄這中找到Design→rulers→Routing layer。因?yàn)槲覀冇玫氖菃螌影?，所以toplaver選not used，bottomlaver選Any。（2）把原理圖導(dǎo)入PCB中

在原理圖文件工具欄中選擇Design→updatepcb→preview change檢查沒有 錯誤后選擇execute，這樣就把原理圖導(dǎo)入到PCB文件中了（3）布局并自動布線

把所有元器件移動到邊界框內(nèi)，移動時要合理安排好元件在電路板上的位置，布局完成后，在工具欄中選擇Auto Route→All→Route進(jìn)行自動布線，自動布線完成后再對不滿意的地方進(jìn)行手動修改。最后修改完成后的PCB圖如下圖所示：

3、打印 轉(zhuǎn)印

把修改好的PCB圖通過油墨打印機(jī)打印出來，然后通過熱轉(zhuǎn)印機(jī)把打印好的PCB圖轉(zhuǎn)印到電路板上。

4、腐蝕電路板

把轉(zhuǎn)印好的電路板放入到FeCl3溶液中進(jìn)行腐蝕，腐蝕好后打孔。

5、焊接 安裝 調(diào)試 1）根據(jù)PCB圖把原件放置到電路板的相應(yīng)位置，用電烙鐵焊接；

2）電烙鐵在電路板上所停留的時間應(yīng)盡量短，以避免把元器件燙壞； 3）焊接時，盡量要少用焊錫，使焊錫扁平抱住管腳，一定要避免虛焊。

4）電路焊接完之后，就要進(jìn)入調(diào)試環(huán)節(jié)。在調(diào)試前必須把電路板對照原理圖進(jìn)行檢查，看是否有接錯 短接 短開 或正負(fù)兩極接反的情況。否則在接入電源的情況下就有可能把元器件燒壞的情況產(chǎn)生。心得體會: 為期三個星期的實(shí)訓(xùn)已經(jīng)結(jié)束，通過這次的實(shí)訓(xùn)，我懂了如何理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)踐出真理。這幾個星期，我制作的產(chǎn)品是音頻放大器，做音頻放大器不僅是簡單的拼裝，還包含了多種知識與技能的訓(xùn)練，如電路圖識圖能力、元件識別能力、電阻值的讀取能力、安裝焊接能力、萬用表運(yùn)用能力等等。給平日書本理論知識的我們以很好的實(shí)踐機(jī)會，在自己動手的過程中逐漸掌握一些相關(guān)的知識，于無形之中，提升自己的動手能力，也給了我們在課堂上簡單的理論中所學(xué)不到的東西。實(shí)訓(xùn)遠(yuǎn)比課堂上的對原器件更清晰深刻，讓我們能一下記住很多比理論更實(shí)際的東西。在老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我掌握了很多知識，在制造過程中，應(yīng)該注意的事項(xiàng)有很多：（1）在畫原理圖的時候一定要有耐心細(xì)心把各個元件的封裝正確的填入，一定要把各個元件通過導(dǎo)線連接上，否則導(dǎo)入PCB時會有沒連接的元件（2）畫PCB圖時電源線應(yīng)該不小于40mil；焊盤與焊盤之間的距離應(yīng)該不小于10mil 的原則；在畫圖時導(dǎo)線應(yīng)盡量出粗且要包含焊盤；應(yīng)盡量把同一種元器件分布在一起，元器件之間焊盤的大小也要依據(jù)具體實(shí)物的大小而定，保持PCB圖上元器件的橫平豎直。把轉(zhuǎn)印好的敷銅版放在溶水的三氯化鐵化鐵里時一定要注意時間，否則會腐蝕過度會把板腐蝕壞。（3）布好線以后，進(jìn)行焊接，電烙鐵在電路板上所停留的時間應(yīng)盡量短，以避免把元器件損壞。經(jīng)過這幾天的實(shí)訓(xùn)時間，使我學(xué)到了許多關(guān)于電子產(chǎn)品的很多知識，盡管所做好的電子產(chǎn)品不是一次就完成的，也正是有于這一次又一次的檢查和修改，才使我學(xué)到東西更多。這不僅使我在專業(yè)課上的知識增加了，也使我多懂得了一些哲理：成功并不是一次努力的結(jié)果，它是你經(jīng)過一次有一次的失敗，不斷累積后所收獲的東西。在檢修電路的過程中，發(fā)現(xiàn)其實(shí)有些錯誤是可以避免的，都是由于自己的粗心大意所造成的，也使我累積了一些相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。通過這次實(shí)訓(xùn)課，我的動手能力得到了大大的提升。特別是我們的輔導(dǎo)老師要求我們所做的這樣一些項(xiàng)目的訓(xùn)練，對我們以后的就業(yè)具有無形巨大的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 電子線路CAD，主編：殷慶縱 李福勤 2009年8月第一版

第二篇：模電課設(shè)報告 音頻功率放大器

1.設(shè)計思路

此次課程設(shè)計要求我們做一款音頻功率放大器，通過在網(wǎng)上查找資料，我們發(fā)現(xiàn)TDA203是一款性能十分優(yōu)良的功率放大集成電路，其主要特點(diǎn)是上升速率高、瞬態(tài)互調(diào)失真小，在目前流行的數(shù)十種功率放大集成電路中，規(guī)定瞬態(tài)互調(diào)失真指標(biāo)的僅有包括TDA2030在內(nèi)的幾種。

TDA2030集成電路的另一特點(diǎn)是輸出功率大，而保護(hù)性能以較完善。根據(jù)掌握的資料，在各國生產(chǎn)的單片集成電路中，輸出功率最大的不過20W，而TDA 2030的輸出功率卻能達(dá)18W，若使用兩塊電路組成BTL電路，輸出功率可增至35W。另一方面，大功率集成塊由于所用電源電壓高、輸出電流大，在使用中稍有不慎往往致使損壞。然而在TDA2030集成電路中，設(shè)計了較為完善的保護(hù)電路，一旦輸出電流過大或管殼過熱，集成塊能自動地減流或截止，使自己得到保護(hù)（當(dāng)然這保護(hù)是有條件的，我們決不能因?yàn)橛斜Ｗo(hù)功能而不適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行使用）。TDA2030集成電路的第三個特點(diǎn)是外圍電路簡單，使用方便?，F(xiàn)有的各種功率集成電路中，它的管腳屬于最少的一類，總共才5端，外型如同塑封大功率管，這就給使用帶來不少方便。

TDA2030在電源電壓±14V，負(fù)載電阻為4Ω時輸出14瓦功率（失真度≤0.5％）、在電源電壓±16V，負(fù)載電阻為4Ω時輸出18瓦功率（失真度≤0.5％）。該電路由于價廉質(zhì)優(yōu)，使用方便，并正在越來越廣泛地應(yīng)用于各種款式收錄機(jī)和高保真立體聲設(shè)備中。該電路可供低頻課程設(shè)計選用。

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2.電路選擇

通過學(xué)習(xí)模電，我們對OCL、OTL和BTL功率放大電路有的一定的認(rèn)識，經(jīng)過比較，我們決定選擇其一進(jìn)行設(shè)計。下面是對三個功放電路的比較及介紹：

2.1 OCL電路簡介：

OCL電路稱為無輸出電容功放電路，是在OTL電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。主要特點(diǎn)：1采用雙電源供電方式，輸出端直流電位為零；由于沒有輸出電容，低頻特性很好揚(yáng)聲器一端接地，一端直接與放大器輸出端連接，因此須設(shè)置保護(hù)電路；

2具有恒壓輸出特性；允許選擇4Ω、8Ω或16Ω負(fù)載； 3最大輸出電壓振幅為正負(fù)電源值，額定輸出功率約為 /(2RL)2.2 OTL電路簡介：

OTC稱為無輸出變壓器功放電路。是一種輸出級與揚(yáng)聲器之間采用電容耦合而無輸出變壓器的功放電路，它是高保真功率放大器的基本電路之一，但輸出端的耦合電容對頻響也有一定影響。

主要特點(diǎn)：1采用單電源供電方式，輸出端直流電位為電源電壓的一半；

2輸出端與負(fù)載之間采用大容量電容耦合，揚(yáng)聲器一端接地； 3具有恒壓輸出特性，允許揚(yáng)聲器阻抗在4Ω、8Ω、16Ω之中選擇。

2.3 BTL電路簡介：

BTL稱為平衡橋式功放電路。它由兩組對稱的 OTL或OCL電路組成，揚(yáng)聲器接在兩組OTL或OCL電路輸出端之間，即揚(yáng)聲器兩端都不接地。

主要特點(diǎn)有：可采用單電源供電，兩個輸出端直流電位相等，無直流電流通過揚(yáng)聲器，與OTL、OCL電路相比，在相同電源電壓、相同負(fù)載情況下，BTL電路輸出電壓可增大一倍，輸出功率可增大四倍，這意味著在較低的電源電壓時也可獲得較大的輸功率，但是，揚(yáng)聲器沒有接地端，給檢修工作帶來不便。經(jīng)過認(rèn)真考慮，我們決定選擇OTL電路圖來進(jìn)行制作。

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3.電路的分析

3.1 電路原理圖

圖3.1 TDA2030電路

3.2 工作原理分析

(1)電路放大部分

放大電路的輸入信號：

...X?idXXi?，基本放大電路的增益（開環(huán)增益）：

fA=。XX..o，反饋系數(shù)F?XfXo..，負(fù)反饋放大電路的增益（閉環(huán)增益）：

A.?XX..o。

Fidi由上述公式聯(lián)立得：

A，所以負(fù)反饋放大電路對信號的增益為

A1?AF.。=

F。A.?X..oVSF?K。XA.。式子表明引入負(fù)反饋后，放大電路的閉環(huán)增益FA.為無反

Fs2

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A。1?AF越大閉環(huán)增益下降的越多，所以饋時的開環(huán)增益A的1?AF。。。1?1?AF是衡量反饋程度的重要指標(biāo)，負(fù)反饋放大電路所有性能的改善程度都與AF有關(guān)。圖3.1所示電路中的R6(150 K?)與R5(4.7K?)電阻決定放大。。器閉環(huán)增益，R4電阻越小增益越大，但增益太大也容易導(dǎo)致信號失真。(2)音量調(diào)節(jié)部分

可調(diào)電阻R2通過調(diào)節(jié)電阻大小來調(diào)節(jié)音量大小。(3)電路保護(hù)部分

兩個二極管IN4001接在電源與輸出端之間，是防止揚(yáng)聲器感性負(fù)載反沖而影響音質(zhì)。還可以防止電路短路時電流對放大器造成影響。電容C7濾掉了直流成分，保證了交流負(fù)反饋。C6(0.1uF)電容與R6(1?)的電阻是對感性負(fù)載(喇叭)進(jìn)行相位補(bǔ)償來消除自激。(4)輸出部分

大電容C6起到隔直通交的作用，濾除輸出信號中的直流信號。

3.3 元件參數(shù)選擇與計算

(1)根據(jù)閉環(huán)增益計算方法，選取R5和R6時應(yīng)增大他們之間的比例，所以選R6為150 K?，而R5太小會造成失真，所以選取4.7 K?。

(2)輸出部分的濾波電容應(yīng)盡量選擇大電容以使輸出中的直流分量盡可能多的被濾除。這里選取2200Uf的電容。

(3)由于TDA2030的工作電壓不超過22V，所以這里的二極管選取IN4001即可，其反向擊穿電壓為50V，符合電路要求。

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4.電路調(diào)試與運(yùn)行

焊接：在焊接電路之前，先檢查各個元件的好壞，并及時更換不合格的元件。再由孔距確定元件的安裝方式，電阻器采用臥式安裝，滌綸電容、電解電容采用立式安裝，并都要求津貼電路板。插裝TDA2030芯片時務(wù)必小心，腳全部插進(jìn)去后再焊接，并注意與散熱片的孔位吻合。各焊點(diǎn)加熱時間及用錫量要適當(dāng)。防止虛焊、假焊及短路。焊后要剪去多余的引腳并檢查所有的焊點(diǎn)。確認(rèn)無誤后才可以通電測試。同時還要注意電源變壓器初次級與開關(guān)及電路板的接線不得有誤。芯片要用自攻螺絲與散熱片相連。

測試：通電測試全部器件及插件焊接完后經(jīng)過認(rèn)真仔細(xì)檢查后方可通電測試。組裝：分別焊接完電路放大部分、音量調(diào)節(jié)部分、電路保護(hù)部分和輸出部分后，進(jìn)行各部分之間的連接。

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5.電源部分設(shè)計

5.1 電源設(shè)計圖

5.2 電源設(shè)計圖原理

(1)首先利用變壓器將220V交流電壓變?yōu)?2V交流電壓。(2)較低交流電壓經(jīng)過由四個二極管IN4001直流電壓。(3)利用2200Uf的大電容進(jìn)行濾波，隨后可得到直流電壓。(4)在負(fù)載R上可得到直流穩(wěn)定電壓。

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6.元件清單

集成運(yùn)放：TDA2030 可調(diào)電阻：50? ?1 電阻： 1? ?1 4.7K? ?1 100K? ?3 150K? ?1 極性電容：1u ?1 10u 22u 2200u 無極性電容：0.1u 二極管：IN4001

?1 ?2 ?1 ?1 ?2 6

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7.電路制作過程中遇到的問題

1、第一次接通電路時，芯片發(fā)熱因發(fā)熱過高而燒毀，經(jīng)檢查電路無連接故障，所以可以認(rèn)定是散熱片過小的原因，更換散熱片后接通電路則電路正常運(yùn)行。

2、調(diào)節(jié)電位器發(fā)現(xiàn)音量增大或減小到一定程度時便不再增大或減小，這與電位器的阻值有關(guān)，使得調(diào)節(jié)至一定范圍后效果不夠顯著。

3、開始焊接電路時使用了普通變阻器，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于其他原件的存在使得變阻器的調(diào)節(jié)十分麻煩，后來改用音頻變阻器，使得調(diào)節(jié)變得簡單。

4、在電路運(yùn)行過程中，有時會聽到聲音忽大忽小，經(jīng)檢查是由于輸入及輸出端接觸不良造成的，處理后讓輸入輸出端穩(wěn)定即可消除以上情況。

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8．心得體會

通過這次課程設(shè)計，加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè)計過程中，我們通過這個方案包括設(shè)計了一套電路原理和PCB連接圖，和芯片上的選擇。這個方案總使用了TDA2030 在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時間用去很多。我覺得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。

平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能就，通過動手實(shí)踐讓我們對各個元件映象深刻。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。制作PCB時，我發(fā)現(xiàn)只有細(xì)心才能做到完美，首先是線的布局上既要美觀又要實(shí)用和走線簡單，還有電路板的大小，兼顧到方方面面去考慮是很需要的，否則只是一紙空話。

同時我認(rèn)為我們的工作是一個團(tuán)隊的工作，團(tuán)隊需要個人，個人也離不開團(tuán)隊，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。課程設(shè)計中只有一個人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導(dǎo)致整個工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。

通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。

武漢理工大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計

參考文獻(xiàn)

[1] 胡宴如．模擬電子技術(shù)．北京：高等教育出版社，2000 [2] 胡宴如．高頻電子線路．北京：高等教育出版社，1998 [3] 汪建宇．電類專業(yè)英語．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [4] 楊志亮．Protel 99 SE原理圖設(shè)計．西安：工業(yè)大學(xué)出版社，2002 [5] 方建中．高頻電子實(shí)驗(yàn).浙江：浙江大學(xué)出版社，2001 [6] 張慶雙．電子元件的選用與檢測.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002

第三篇：高效音頻功率放大器-模電課程設(shè)計

高效音頻功率放大器

一、設(shè)計任務(wù)與要求

1、設(shè)計任務(wù)

設(shè)計并制作一個高效率音頻功率放大器。功率放大器的電源電壓為+5V（電路其他部分的電源電壓不限），負(fù)載為8Ω電阻。

2、設(shè)計要求

（1）3 dB通頻帶為300～3400Hz，輸出正弦信號無明顯失真。（2）最大不失真輸出功率≥1W。

（3）輸入阻抗>10kΩ，電壓放大倍數(shù)1～20連續(xù)可調(diào)。

（4）低頻噪聲電壓(20kHz以下)≤10mV，在電壓放大倍數(shù)為

10、輸入端對地交流短路時測量。

（5）在輸出功率500mW時測量的功率放大器效率(輸出功率/放大器總功耗)≥50％。

3、設(shè)計說明

（1）采用開關(guān)方式實(shí)現(xiàn)低頻功率放大(即D類放大)是提高效率的主要途徑之一，D類放大原理框圖如下圖所示。本設(shè)計中如果采用D類放大方式，不允許使用D類功率放大集成電路。

圖1 D類放大原理框圖

（2）效率計算中的放大器總功耗是指功率放大器部分的總電流乘以供電電壓(+5 v)，制作時要注意便于效率測試。、（3）在整個測試過程中，要求輸出波形無明顯失真。

二、方案論證與比較

根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，對本系統(tǒng)的電路的設(shè)計方案分別進(jìn)行論證與比較。

1、高效率功率放大器

⑴ 高效率功放類型的選擇

方案一：采用A類、B類、AB類功率放大器。這三類功放的效率均達(dá)不到題目的要求。方案二：采用D類功率放大器。D類功率放大器是用音頻信號的幅度去線性調(diào)制高頻脈沖的寬度，功率輸出管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，通過LC低通濾波器后輸出音頻信號。由于輸出管工作在開關(guān)狀態(tài)，故具有極高的效率。理論上為100％，實(shí)際電路也可達(dá)到80％～95％，所以我們決定采用D類功率放大器。

圖2 脈寬調(diào)制器電路

① 脈寬調(diào)制器(PWM)

方案一：可選用專用的脈寬調(diào)制集成塊，但通常有電源電壓的限制，不利于本題發(fā)揮部分的實(shí)現(xiàn)。

方案二：采用圖2所示方式來實(shí)現(xiàn)。三角波產(chǎn)生器及比較器分別采用通用集成電路，各部分的功能清晰，實(shí)現(xiàn)靈活，便于調(diào)試。若合理的選擇器件參數(shù)，可使其能在較低的電壓下工作，故選用此方案。② 高速開關(guān)電路 a.輸出方式

方案一：選用推挽單端輸出方式(電路如圖3所示)。電路輸出載波峰-峰值不可能超過5V電源電壓，最大輸出功率遠(yuǎn)達(dá)不到題目的基本要求。

圖3 高速開關(guān)電路 方案二：選用H橋型輸出方式(電路如圖4所示)。此方式可充分利用電源電壓，浮動輸出載波的峰-峰值可達(dá)10V，有效地提高了輸出功率，且能達(dá)到題目所有指標(biāo)要求，故選用此輸出電路形式。

圖4 高速開關(guān)電路

b.開關(guān)管的選擇。為提高功率放大器的效率和輸出功率，開關(guān)管的選擇非常重要，對它的要求是高速、低導(dǎo)通電阻、低損耗。

方案一：選用晶體三極管、IGBT管。晶體三極管需要較大的驅(qū)動電流，并存在儲存時間，開關(guān)特性不夠好，使整個功放的靜態(tài)損耗及開關(guān)過程中的損耗較大；IGBT管的最大缺點(diǎn)是導(dǎo)通壓降太大。

方案二：選用VMMOSFET管。VMOSFET管具有較小的驅(qū)動電流、低導(dǎo)通電阻及良好的開關(guān)特性，故選用高速VMOSFET管。③ 濾波器的選擇

方案一：采用兩個相同的二階Butterworth低通濾波器。缺點(diǎn)是負(fù)載上的高頻載波電壓得不到充分衰減。

方案二：采用兩個相同的四階Butterworth低通濾波器，在保證20kHz頻帶的前提下使負(fù)載上的高頻載波電壓進(jìn)一步得到衰減。

三、主要電路工作原理分析與計算

1、D類放大器的工作原理

一般的脈寬調(diào)制D類功放的原理方框圖如圖 5 所示。圖 6 為工作波形示意，其中(a)為 輸入信號；(b)為鋸齒波與輸入信號進(jìn)行比較的波形；(c)為調(diào)制器輸出的脈沖(調(diào)寬脈沖)；(d)為功率放大器放大后的調(diào)寬脈沖；(e)為低通濾波后的放大信號。

圖5 D類放大器的工作原理

圖6 D類放大器的工作波形示意圖

2、D類功放各部分電路分析與計算(1)脈寬調(diào)制器

①三角波產(chǎn)生電路。該電路我們采用滿幅運(yùn)放TLC4502及高速精密電壓比較器LM311來實(shí)現(xiàn)(電路如圖7所示)。TLC4502不僅具有較寬的頻帶，而且可以在較低的電壓下滿幅輸出，既保證能產(chǎn)生線性良好的三角波，而且可達(dá)到發(fā)揮部分對功放在低電壓下正常工作的要求。載波頻率的選定既要考慮抽樣定理，又要考慮電路的實(shí)現(xiàn)，選擇150 kHz的載波，使用四階Bultterworth LC濾波器，輸出端對載頻的衰減大于60dB，能滿足題目的要求，所以我們選用載波頻率為150 kHz。

電路參數(shù)的計算：在5V單電源供電下，我們將運(yùn)放5腳和比較器3腳的電位用R調(diào)整為2.5 V，8同時設(shè)定輸出的對稱三角波幅度為1 V(V＝2V)。若選定R為100 kΩ，并忽略比較器高電

p-p

10平時R上的壓降，則R的求解過程如下：

119

取R9為39 kΩ。

圖7 三角波產(chǎn)生電路

選定工作頻率為f=150 kHz，并設(shè)定R+R=20kΩ，則電容C的計算過程如下:

763對電容的恒流充電或放電電流為

則電容兩端最大電壓值為

其中T為半周期，T=T/2=1/2。Vf的最大值為2V，則

1c取C=220 pF，R=10kΩ，R采用20 kΩ可調(diào)電位器。使振蕩頻率在150 kHz左右有較大47

6的調(diào)整范圍。

圖8 比較器電路

②比較器。選用LM311精密、高速比較器，電路如圖8所示，因供電為5V單電源，為給V+=V-提供2.5V的靜態(tài)電位，取R12=R15，R13=R14，4個電阻均取10 kΩ。由于三角波Vp-p=2V，所以要求音頻信號的Vp-p不能大于2V，否則會使功放產(chǎn)生失真。

⑵ 前置放大器電路

如圖9所示。設(shè)置前置放大器，可使整個功放的增益從1～20連續(xù)可調(diào)，而且也保證了比較器的比較精度。當(dāng)功放輸出的最大不失真功率為1W時，其8Ω上的電壓V=8V，此時送

p-p給比較器音頻信號的V值應(yīng)為2V，則功放的最大增益約為4（實(shí)際上，功放的最大不失真p-p功率要略大于1W，其電壓增益要略大于4）。因此必須對輸入的音頻信號進(jìn)行前置放大，其增益應(yīng)大于5。

前放仍采用寬頻帶、低漂移、滿幅運(yùn)放TLC4502，組成增益可調(diào)的同相寬帶放大器。選擇同相放大器的目的是容易實(shí)現(xiàn)輸入電阻R≥10kΩ的要求。同時，采用滿幅運(yùn)放可在降低電源

i電壓時仍能正常放大，取V=V/2=2.5V，要求輸入電阻R大于10kΩ，故取R=R=51kΩ，+

cc

i

12則R=51/2=25.5kΩ，反饋電阻采用電位器R，取R=20kΩ，反相端電阻R取2.4kΩ，則前

i

43置放大器的最大增益Av為

圖 9 前置放大器電路

調(diào)整R使其

4考慮到前置放大器的最大不失真輸出電壓的幅值V<2.5V，取V

om的音頻最大幅度V<(V/A)=2/8=250mV。超過此幅度則輸出會產(chǎn)生削波失真。

imom

v⑶ 驅(qū)動電路 如圖10所示。器并聯(lián)運(yùn)用以獲得較大的電流輸出，送給由晶體三極管組成的互補(bǔ)對稱式射極跟隨器驅(qū)4.220 1 1 34 + = + = RR Av增益約為 8，則整個功放的電壓增益從 0～32 可調(diào)。om=2.0V，則要求輸入 將 PWM 信號整形變換成互補(bǔ)對稱的輸出驅(qū)動信號，用 CD40106 施密特 觸發(fā)動的輸出管，保證了快速驅(qū)動。驅(qū)動電路晶體三極管選用2SC8050和2SA8550對管。

⑷ H橋互補(bǔ)對稱輸出電路對VMOSFET的要求是導(dǎo)通電阻小，開關(guān)速度快，開啟電小。因輸出功率稍大于1W，屬小功率輸出，可選用功率相對較小、輸入電容較小、容易快速驅(qū)動的對管，IRFD120和IRFD9120 VMOS對管的參數(shù)能夠滿足上述要求，故采用之。實(shí)際電路如圖11所示。互補(bǔ)PWM開關(guān)驅(qū)動信號交替開啟Q和Q或Q和Q，分別經(jīng)兩個4階Butterworth

67濾波器濾波后推動喇叭工作。

圖 10 驅(qū)動電路

圖 11 H 橋互補(bǔ)對稱輸出及低通濾波電路

⑸ 低通濾波器

本電路采用4階Butterworth低通濾波器（如圖11)。對濾波器的要求是上限 頻率≥20 kHz，在 通頻帶內(nèi)特性基本平坦。采用了電子工作臺(EWB)軟件進(jìn)行仿真，從而得到了一組較佳的參數(shù)：L1=22μH，L2＝47μH，C1=l.68μH，C2=1μH。19.95 kHz處下降2.464 dB，可保證20 kHz的上限頻率，且通帶內(nèi)曲線基本平坦；100 kHz、150 kHz處分別下降48 dB、62 dB，完全達(dá)到要求。

四、系統(tǒng)測試及數(shù)據(jù)分析

1、測試使用的儀器

2、測試數(shù)據(jù)

（1）最大不失真輸出功率測試數(shù)據(jù)如下表所示：

⑵ 通頻帶的測量測試數(shù)據(jù)如下表所示

由表看出通頻帶BW0.7≈fH≈20 kHz，滿足發(fā)揮部分的指標(biāo)要求。⑶ 效率的測量測試數(shù)據(jù)如下表所示：

⑷ 測量輸出功率200mW時的最低電源電壓測量結(jié)果：Vcc=4.12 V。

3、測量結(jié)果分析

①功放的效率和最大不失真輸出功率與理論值還有一定差別，其原因有以下幾個方面： a．功放部分電路存在的靜態(tài)損耗，包括PWM調(diào)制器、音頻前置放大電路、輸出驅(qū)動電路及 橋輸出電路。這些電路在靜態(tài)時均具有一定的功率損耗，實(shí)測結(jié)果其 5V 電源的靜態(tài)總電流約為30 mA，即靜態(tài)功耗 P 損耗=5× =1 mW。那么這部分的損耗對總的效率影響很大，特別對小功率輸出時影響更大，這是影響效率提高的一個很重要的方面。

b．功放輸出電路的損耗，這部分的損耗對效率和最大不失真輸出功率均有影響。此外，H橋的互補(bǔ)激勵脈沖達(dá)不到理想同步，也會產(chǎn)生功率損耗。

五、進(jìn)一步改進(jìn)的措施

1、盡量設(shè)法減小靜態(tài)功耗

①盡量減小運(yùn)放和比較器的靜態(tài)功耗。實(shí)測兩個比較器(LM311)的靜態(tài)電流約為 15 mA，這部分損耗就占了靜態(tài)損耗的一半功率。這是由于在選擇器件時幾個方面不能完全兼顧所 致。若選擇同時滿足幾方面要求的器件，這部分的功耗是完全可以大幅度降低的。②我們選用的 VMOSFET 管的導(dǎo)通電阻還不是很小，若能換成導(dǎo)通電阻更小的 VM0SFET 管，則整個功放的效率和最大不失真輸出功率還可進(jìn)一步提高。③低通濾波器電感的直流內(nèi)阻需進(jìn)一步減小。

六、結(jié)束語 對于本系統(tǒng)設(shè)計，有些指標(biāo)還有待于進(jìn)一步提高。例如，在功放效率、最 功率等方面還有較大的潛力可挖，這些都有待于我們

擇來進(jìn)一步完善。大不失真輸出 通過對電路的改進(jìn)和對元器件的最佳選

第四篇：高頻諧振功率放大器仿真實(shí)訓(xùn)報告書

高頻功率放大器仿真實(shí)訓(xùn)作業(yè)

班級 姓名 教師 時間

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、Multisim常用菜單的使用；

2、熟悉仿真電路的繪制及各種測量儀器設(shè)備的連接方法；

3、學(xué)會利用仿真儀器測量高頻功率放大器的電路參數(shù)、性能指標(biāo)；

4、熟悉諧振功率放大器的三種工作狀態(tài)及調(diào)整方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

1、利用Multisim軟件繪制高頻諧振功率放大器如附圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路。

附圖1 高頻諧振功率放大器實(shí)驗(yàn)電路

2、諧振功率放大器的調(diào)諧與負(fù)載特性調(diào)整

（1）調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，使輸入信號fi=465KHz、Uim=290mV，用示波器觀察集電極和R1上的電壓波形，調(diào)節(jié)負(fù)載回路中的可變電容C1，得到波形如下:

此時，功率放大器工作在狀態(tài)。（2）維持輸入信號的頻率不變，逐步減小R2，使R1上的電壓波形為最大的尖頂余弦脈沖，得到波形如下:

此時，功率放大器工作在 狀態(tài)。

3、集電極調(diào)制特性

輸入信號維持不變、V1、R2均維持不變，將VCC由小變大：

（1）將VCC設(shè)置為9V，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到波形如下:

（2）將VCC設(shè)置為12V，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到波形如下:

（3）將VCC設(shè)置為18V，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到波形如下:

總結(jié):

4、基極調(diào)制特性

（1）輸入信號維持不變、VCC、R2均維持不變，將V1由小變大：

1）將V1設(shè)置為350mV，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到如下波形:

2）將V1設(shè)置為400mV，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到如下波形:

3）將V1設(shè)置為415mV，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到如下波形:

總結(jié):

（2）V1、VCC、R2均維持不變，將輸入信號由小變大：

1）將輸入信號設(shè)置為280mv，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到如下波形:

2）將輸入信號設(shè)置為290mV，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到如下波形:

3）將輸入信號設(shè)置為300mV，按下仿真電源開關(guān)，雙擊示波器，即可得到如下波形:

總結(jié):

第五篇：畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書--功率放大器

河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書

畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：功率放大器的設(shè)計與版圖繪制

適用專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)

學(xué)生信息： 學(xué)號：，姓名：，班級： 指導(dǎo)教師信息：姓名：，職稱：教授 下達(dá)任務(wù)日期：2011年3月1日

內(nèi)容要求：（闡明與畢業(yè)設(shè)計（論文）題目相關(guān)、需要通過畢業(yè)設(shè)計解決、或通過畢業(yè)論文研究的主要問題。后面應(yīng)列出建議學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）前期研讀的重要參考資料（書目、論文、手冊、標(biāo)準(zhǔn)等）

功率放大器經(jīng)常使用在微波發(fā)射電路和低頻輸出電路中，射頻功率放大器作為無線通信系統(tǒng)的重要模塊，為發(fā)射級末端的天線或輸出提供足夠的功率，并抑制天線或其他模塊干擾等。功率放大電路的功耗性能影響了整個電路系統(tǒng)的效率，設(shè)計高效率功率放大器并優(yōu)化器件參數(shù)具有一定的使用價值。

本課題首先研究功率放大器的結(jié)構(gòu)，設(shè)計放大器各個器件的參量，仿真放大器的工作特性，研究器件參量對功率放大器的影響，并根據(jù)設(shè)計電路結(jié)果繪制集成電路版圖。

參考文獻(xiàn)

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設(shè)計調(diào)研方法就技術(shù)路線：

1)2)3)

要求基本的知識和實(shí)驗(yàn)條件：

1）模擬電子線路電路知識。

2）電路仿真設(shè)計軟件好電路CAD技術(shù)。

3）計算機(jī)或工作站安裝集成電路軟件的環(huán)境，繪制集成電路版圖知識。

過程要求：（提出畢業(yè)設(shè)計（論文）的周工作進(jìn)度、工作質(zhì)量、階段成果要求。）第1，2周 查閱文獻(xiàn)等準(zhǔn)備工作，完成前期報告。

第3~6周 分析功率放大電路原理，電路整體設(shè)計，利用對功率放大器中電路部分仿真。第7周 完成中期檢查。

第8~12周 優(yōu)化放大器的器件參數(shù)，完成功率放大器集成電路版圖。第13周完成初稿。第14周設(shè)計（論文）定稿。

第15周、第16周設(shè)計（論文）成果評審、成績管理、論文修改和評優(yōu) 分析功率放大電路原理，電路整體設(shè)計。

利用Tanner對功率放大器進(jìn)行仿真，探索多個參數(shù)對器件性能的影響。利用L-Edit繪制功率放大器集成電路版圖。