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

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)</b></p><p>　　課程名稱： 電機(jī)學(xué) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 電氣082 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　時(shí) 間： 2010年12月至 2010年1月 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　音頻放大電路仿真設(shè)計(jì)3</p><p>　　1、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求

3、3</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)目的3</b></p><p>　　3、設(shè)計(jì)步驟和方法3</p><p>　　3.1、選擇電路方案3</p><p>　　3.2、計(jì)算元器件參數(shù)4</p><p>　　3.2.1確定電源電壓EC：4</p><p>　　3

4、.2.2確定T2的集電極電阻R8和靜態(tài)工作電流ICQ2。4</p><p>　　3.2.3確定T2發(fā)射級(jí)電阻R9：5</p><p>　　3.2.4確定晶體管T2：5</p><p>　　3.2.5確定T2的基極電阻R6和R75</p><p>　　3.2.6確定T1的靜態(tài)工作點(diǎn) ICQ1；VCEQ6</p><

5、p>　　3.2.7確定T1管的集電極電阻R3，發(fā)射級(jí)電阻R4、 R5：6</p><p>　　3.2.8選擇T1管7</p><p>　　3.2.9T1管基極電阻的選取7</p><p>　　3.2.10耦合電容和旁路電容的選取7</p><p>　　3.2.11反饋網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算8</p><p>　

6、　3.2.12.電路仿真圖形8</p><p>　　4、驗(yàn)證論參………………………………………………………………………. 9</p><p>　　4.1驗(yàn)證靜態(tài)工作點(diǎn)11</p><p>　　4.2.計(jì)算輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)12</p><p>　　5、對(duì)收音機(jī)放大電路的調(diào)試13</p><p>

7、;　　6．組裝收音機(jī)的心得體會(huì)13</p><p><b>　　7、元器件表13</b></p><p>　　音頻放大電路仿真設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求</b></p><p>　　1、電壓放大倍數(shù)：Au=160</p><p>　　2、最大輸出電

8、壓：Uo=1.80V</p><p>　　3、頻率響應(yīng)：30Hz—30kHz</p><p>　　4、輸入電阻：ri>15kΩ </p><p>　　5、失真度：γ<10%</p><p>　　6、負(fù)載電阻：RL=2kΩ</p><p>　　7、電源電壓：EC=30V</p><p>

9、;<b>　　2、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1. 培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力</p><p>　　2 .訓(xùn)練毅力和耐心。培養(yǎng)獨(dú)立思考問題的能力。</p><p>　　3. 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。</p><p>　　4.根據(jù)原理圖測(cè)出靜態(tài)工作點(diǎn)。</p>

10、<p><b>　　3、設(shè)計(jì)步驟和方法</b></p><p>　　3.1、選擇電路方案</p><p>　　收音機(jī)放大電路的框圖如下圖所示，根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇多級(jí)放大電路，前置級(jí)為電壓放大，輸出級(jí)為功率放大，主要對(duì)前置級(jí)電壓放大電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　電路方案的確定包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：</p><p&

11、gt;　　（1）根據(jù)總的電壓放大倍數(shù)，確定放大電路的級(jí)數(shù)。</p><p>　?。?）根據(jù)輸入、輸出阻抗及頻率響應(yīng)等方面的要求，確定電路晶體管的組態(tài)及靜態(tài)偏置電路。</p><p>　　（3）根據(jù)三種耦合方式的不同特點(diǎn)，選用適當(dāng)?shù)鸟詈戏绞健?lt;/p><p>　　3.2、計(jì)算元器件參數(shù)</p><p>　　3.2.1確定電源電壓EC：</

12、p><p>　　為保證輸出電壓幅度能達(dá)到指標(biāo)要求，電源電壓EC應(yīng)滿足如下要求：</p><p><b>　　如圖1：</b></p><p><b>　　圖1 電源電壓波形</b></p><p>　　EC>2Vom+VE+VCES</p><p>　　式中：Vom為最大輸

13、出幅度 </p><p>　　VE為晶體管發(fā)射級(jí)電壓，取VE=2V。</p><p>　　VCES為晶體管飽和壓降，取VCES=1V。</p><p>　　指標(biāo)要求的最大輸出電壓Vo=1V，給定電源電壓EC=30V，可以滿足要求。</p><p>　　3.2.2確定T2的集電極電阻和靜態(tài)工作電流：</p><p>　　

14、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)載線的中點(diǎn)。如圖2所示。</p><p>　　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。</p><p><b>　　(1-1)</b></p><p>　　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

15、應(yīng)滿足： 2 圖2T2靜態(tài)工作點(diǎn) </p><p>　　

16、VCEQ2>Vom+VCES (1-2) </p><p>　　由（1-1）式消去ICQ2并將（1-2）式代入可得： </p><p>　　取VE=3V；VCES=1V</p><p><b>　　則：</b></p><p&

17、gt;　　取R8=1.0k 圖3靜態(tài)工作點(diǎn)分析圖</p><p>　　由（1-1）式消去VCEQ2可得：</p><p>　　3.2.3確定T2發(fā)射級(jí)電阻：</p><p><b>　　取R9=1.1K</b></p><p>　　

18、3.2.4確定晶體管T2：</p><p>　　選取晶體管時(shí)主要依據(jù)晶體管的三個(gè)極限參數(shù)：</p><p>　　BVCEO>晶體管c-e間最大電壓VCEmax（管子截止時(shí)c-e間電壓）</p><p>　　ICM>晶體管工作時(shí)的最大電流ICmax（管子飽和時(shí)c-e回路電流）</p><p>　　PCM>晶體管工作時(shí)的最大功耗

19、PCmax</p><p>　　由圖1可知：IC2最大值為IC2max=2ICQ2</p><p>　　VCE的最大值VCE2max=EC</p><p>　　根據(jù)甲類電路的特點(diǎn)，T2的最大功耗為：PCmax=VCEQ2·ICQ2</p><p>　　因此T2的參數(shù)應(yīng)滿足：</p><p>　　BVCEO&g

20、t;EC=30V ICM>2ICQ2=7.2mA PCM> VCEQ2·ICQ2=360mW</p><p>　　選用S9011，其參數(shù)滿足，β=100 </p><p>　　3.2.5確定T2的基極電阻：</p><p>　　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

21、過R6和R7的IR大些，以滿足IR>>IB的條件，保證VB不受IB變化的影響。但是IR并不是越大越好，因?yàn)镮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)</p><p>　　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

22、取IR的值：</p><p>　　IR=（5~10）IBQ 硅管</p><p>　　IR=（10~15）IBQ 鍺管</p><p>　　本電路T2選用的是硅管，取IR=10IBQ </p><p><b>　　則：由圖4知：</b></p&

23、gt;<p>　　?。篟7=15kΩ；R6=33kΩ。 圖4 基極電阻R6.R7分析圖</p><p>　　3.2.6確定T1的靜態(tài)工作點(diǎn) ：</p><p>　　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

24、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?。?ICQ1=0.1~1mA 鍺管</p><p>　　ICQ1=0.1~2mA 硅管</p><p&g

25、t;　　VCEQ=（2~3）V</p><p>　　取Icq1=2mA,VCE1=2V</p><p>　　3.2.7確定T1管的集電極電阻，發(fā)射級(jí)電阻 ： </p><p><b>　　由圖5知： </b></p><p>　　?。篤E1=2V；VCEQ1=2V；ICQ1=2mA </p><p&g

26、t;　　則： 圖5電阻R3.R4.R5分析圖</p><p>　　取：R3=13kΩ </p><p>　　?。篟4=56Ω=0.056KΩ；

27、R5=5.6KΩ</p><p>　　3.2.8選擇T1管</p><p>　　選取原則與T2相同：BVCE0＞Ec=15V； ICM＞2mA； PCM＞1.5mW，根據(jù)現(xiàn)有條件選用S9011。β=100</p><p>　　3.2.9T1管基極電阻的選取</p><p>　　?。篒R=5IBQ，VE1=2V</p><

28、;p><b>　　由圖6知；</b></p><p>　　?。篟1=82kΩ；R2=160kΩ 圖6 T1管電阻選取分析圖 </p><p>　　3.2.10耦合電容和旁路電容的選取 </p>&l

29、t;p>　　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：</p><p>　　其中：RS是信號(hào)源內(nèi)阻，ri1是第一級(jí)輸入電阻。</p><p>　　其中：r01是第一級(jí)輸出電阻，ri2是第二級(jí)輸入電阻。<

30、/p><p>　　其中：ro2是第二級(jí)輸出電阻。</p><p>　　其中：Rb=R6//R7//R3</p><p>　　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?。?lt;/p><p>　　耦合電容：2~10μF</p><p>　　發(fā)射極旁路電容：150~200μF</p><p>　　

31、現(xiàn)在用第二種方法確定C1、C2、C3、Ce1和Ce2</p><p>　　?。篊1=C2=C3=10μF</p><p>　　Ce1=Ce2=100μF</p><p>　　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。</p><p>　　3.2.11反饋網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)深反饋的計(jì)算方法

32、，由圖7知：</p><p><b>　　∵ </b></p><p>　　∴ Rf=116R4-R4≈6.44kΩ</p><p>　　取： Rf=6.4kΩ，Cf=10μF 圖7 深反饋網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　3.2.12.電路仿真圖形

33、</p><p>　　用EWB做出仿真電路如下圖所示：</p><p>　　圖8 EWB電路仿真圖</p><p>　　利用雙蹤示波器 作出電路的仿真波形圖如下：</p><p>　　圖9 EWB示波器輸入輸出波形圖</p><p>　　圖10 幅頻響應(yīng)波形圖</p><p>　　幅頻特性

34、：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。</p><p>　　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。</p><p>　　4.設(shè)計(jì)參數(shù)的理論驗(yàn)證</p><p>　　4.1驗(yàn)證靜態(tài)工作點(diǎn)</p><p>　　兩管直流通路如下圖：</p><p&g

35、t;　　圖11 T1管靜態(tài)圖 圖12 T2管靜態(tài)圖</p><p>　　根據(jù)靜態(tài)分析圖靜態(tài)工作點(diǎn)圖分析如下</p><p>　　求得T1,T2管的靜態(tài)工作點(diǎn)</p><p>　　IB1=0.056mA 　 IC1=0.56mA VCE1=3.76V

36、</p><p>　　IB2=0.0315mA IC2=3.15mA VCE2=3.754V</p><p>　　4.2.計(jì)算輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)</p><p>　　根據(jù)小信號(hào)模型法，其小信號(hào)模型圖 如下</p><p>　　圖13 電路小信號(hào)模型圖</p><p

37、>　　計(jì)算輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)</p><p>　　ri1= 8.85KΩ ro1=8.8KΩ 　 Av1= -113 </p><p>　　ri2= 0.87Ω 　ro2=0.87Ω 　 Av2= - 84.5 </p>&l

38、t;p>　　Av=Av1×Av2 =1933.7</p><p>　　Avf=172.2(誤差1.8%）</p><p>　　5.對(duì)收音機(jī)放大電路的調(diào)試</p><p>　　1.在電路；連接完成后，把電池安裝上，把開關(guān)打開，開始沒有聲音，調(diào)節(jié)后發(fā)現(xiàn)出聲。</p><p>　　2.調(diào)節(jié)頻率信號(hào)比較強(qiáng)烈后，再調(diào)節(jié)T3中周信號(hào)由小到

39、大，再調(diào)節(jié)中周（綠）信號(hào)由小到大，然后調(diào)節(jié)中周信號(hào)（黑）信號(hào)由小到大即可。</p><p>　　3.調(diào)節(jié)到不同的頻率，反復(fù)操作2步驟2---3次。</p><p>　　6．組裝收音機(jī)的心得體會(huì)</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中，最后的按照電路圖，焊接元件中，我學(xué)習(xí)到了原來(lái)不曾學(xué)的太好的東西。我了解了，如何區(qū)分三級(jí)管的集電極，發(fā)射極和基極，并且了解了如何焊接電路板

40、。而且我還了解了將各元件要準(zhǔn)確的進(jìn)行焊接，否則需要再拔出重旱，這便會(huì)對(duì)我們的工作造成不變的麻煩。因此需要我們仔細(xì)的將原件放到它應(yīng)在的地方。還有一點(diǎn)重要就是需要我們合作，要先將元件所對(duì)應(yīng)的代號(hào)找準(zhǔn)，不得出錯(cuò)。</p><p>　　通過這次的課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到不僅要在課堂上學(xué)好理論知識(shí)，更要鍛煉自己的動(dòng)手能力，要做到理論與實(shí)際相結(jié)合。要在不懂的情況下多請(qǐng)教老師。不要著急盲目的急于求 成，那樣只會(huì)事倍功半。因此，我們?cè)?/p>