【正文】 e順時針旋轉(zhuǎn) 90?、 90 CounterCW逆時針旋轉(zhuǎn) 90?、 Flip Horizontal水平翻轉(zhuǎn)、 Flip Vertical垂直翻轉(zhuǎn)、 Component 數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計 第 22 頁 共 44 頁 圖 儀器表欄 Properties元件屬性等。 3． 瓦特表（ Wattmeter） :Multisim 提供的瓦特表用來測量電路的交流或者直流功率，瓦特表有四個引線端口 ,即電壓正極和負(fù)極、電流正極和負(fù)極。使用過程中應(yīng)注意根據(jù)輸入信號的幅值調(diào)整頻率計的 Sensitivity（靈敏度）和 Trigger Level（觸發(fā)電平 )。 9． 頻譜分析儀（ Spectrum Analyzer):用來分析信號的頻域特性，其頻域分析范圍的上限為 4GHz?？梢园凑諒墓β史糯蠹壍角爸梅糯蠹壍捻樞蛟O(shè)計計算，也可以從功率放大級到前置級的順序設(shè)計計算。電壓增益分配如圖 所示。反饋支路并聯(lián)電容 3C 可以減小高頻自激。其特征頻率 Tf ≥ 10MHz，耗散功率 CP ≥ 20W，選β 50。因此，需要解決兩個問題：一是本級 280 倍的電壓放大倍數(shù)和帶寬 BW≥ 50Hz～ 10KHz 的矛盾；二是對 5mV～ 10mV范圍內(nèi)的信號，都只能放大到 ，以滿足額定輸出功率 OP ≥ 10W 的要求。 對于幅度為 5mV～ 10mV 的輸入信號， 1A 的輸出幅度為 75mV～ 。其上升沿和下降沿的時間均小于 s? 。最小輸入、輸出電壓差為 3V，最大輸入、輸出壓差為 40V。當(dāng) IV 為 75mV 時，調(diào)節(jié) 計數(shù)脈沖，使計數(shù)器的輸出 012 Q =111，則 CD4051 接通 7/OI ，輸出 2OV =75mV；當(dāng) IV =時，使計數(shù)器的輸出 012 Q =000，則 CD4051 接通 0/OI ，輸出 ? ? mVV 7 0 *?；再調(diào)節(jié) 1RP 使 2OV =75mV?，F(xiàn)介紹各芯片參數(shù)如下： 表 NE5532的極限參數(shù) 參數(shù) 符號 NE5532 單位 電源電壓 CCV 177。另一個要注意的是 : LM317 的最大供應(yīng)電流是 A。 2． 雙穩(wěn)類 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。只要 ? 18V 輸出正常， LM781 LM7912 就可以直接輸出 ? 12V 電壓， LM7805 直接輸出 +5V 的電壓，這兩種電壓是不需要調(diào)節(jié)的。再調(diào) 節(jié)差分放大級的靜態(tài)工作點，調(diào)節(jié) 1RP 、 2RP 使晶體管 1T 、 2T 的集電極電流約為 1mA，其集電極對地電壓約為 15V， 1T 、 2T 的參數(shù)盡可能對稱。 數(shù)字音量控制電路的調(diào)試 數(shù)字音量控制電流主要是調(diào)節(jié) NE555的脈沖寬度和 CD4516可逆計算器的狀態(tài)， 1S 接到時為減法計數(shù)器， 1S 接 +5V 時為加法計數(shù)器。 1． 額定輸出功率 ORP 測試 測試數(shù)據(jù)如表 所示。 ② 測試條件同上，將 開關(guān) 1S 置于 2處。 在這個過程中，我體會到了從耕耘到收獲的快樂，從遇到困難到解決困難，從提出問題到解決問題，從茫然到明了，這些過程都讓我收獲甚多，學(xué)到了一些未曾涉及到的知識。 在畢業(yè)設(shè)計期間，和我一起進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們，給予了幫助和支持，在此衷心的感謝 數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計 第 38 頁 共 44 頁 參考文獻(xiàn) [1] 童詩白 .華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .第三版 .北京 :高等教育出版社 , [2] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .第五版 .北京 :高等教育出版社 , [3] 王力，張偉 .Protel 99se 典型實例 .北京 :人民郵電出版社 , [4] 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會 .全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品匯編 .北京 : 北京理工出版社 , [5] 林欣 .功率電子技術(shù) .北京 :清華大學(xué)出版社 , [6] 胡斌 .電子技術(shù)三劍客之電路識圖 .北京 :電子工業(yè)出版 社 , [7] 黃智偉 .全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽系統(tǒng)設(shè)計 .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , [8] 李金 平，沈明山，姜余祥 .電子系統(tǒng)設(shè)計 .北京：電子工業(yè)出版社 , [9] 楊剛，周群 .電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐 .北京：電子工業(yè)出版社 , [10]彭軍 .實用電子技術(shù) .北京：科學(xué)出版社 , [11]黃繼昌，張藝東 .電子愛好者入門必讀 .北京：中國電力出版社 , [12]臧春華，邵杰，魏小龍 .綜合電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社 , 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 39 頁 共 44頁 附錄 A 系統(tǒng)流程圖 開始 分析設(shè)計任務(wù)，計算相關(guān)參數(shù) 查閱模電等相關(guān)書籍，選擇合適電路 修改單元電路并進(jìn)行分析 利用 Protel 繪制各單元電路 連接各單元電路，繪制整機(jī)電路原理圖 對各單元電路及整機(jī)電路進(jìn)行仿真測試 結(jié)束 數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計 第 40 頁 共 44 頁 附錄 B 整機(jī)電路元器件列表 附表 1 功率放大級電路元器件列表 序號 名稱 規(guī)格 1 RP1 0～ 12K? 2 RP2 0～ ? 3 R1 100? 4 R R3 27K? 5 R4 ? 6 R5 ? 7 R6 12K? 8 R7 1K? 9 R8 180K? 10 R9 ? 11 R10 27K? 12 R11 200? 13 R1 R13 ? 14 R14 407K? 15 RL 8? 16 C1 1μ F 17 C C3 10PF 18 D D D古人說的好“三人同行必有我?guī)煛保幻靼椎膯栴}，經(jīng)過和老師的、同學(xué)的討論，總會或多或少地得到解決問題的線索。可以觀測到 1OV 時一個正、負(fù)極性對稱的方波，再調(diào)節(jié) 2RP ,使其峰 峰值為 200mV。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 35 頁 共 44頁 6 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù) 電路級聯(lián)成功后，就可以進(jìn)行功率放大器整機(jī)性能指標(biāo)的測試工作了。如果出現(xiàn)波形失真，則可以調(diào)節(jié) 3RP 。晶體管 6T 、 7T 的集電極電流為 18mA。主要調(diào)節(jié)電位器 1RP 、 2RP 使LM31 LM337 的 輸出電壓為 ? 18V。 度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。18V ；輸出端電位可靈活方便地選用 ； 差動輸入電壓范圍很大，甚至能等于 Vcc。 在前置放大級電路中采用集成雙運(yùn)放 NE5532, 在正弦波一方波轉(zhuǎn)換電路中采用快速比較器 LM339，在直流穩(wěn)壓電源電路中采用了 LM31 LM337，在數(shù)字音量控制電路中用到了 CD451 CD405NE555。 CD4051 的輸出信號經(jīng)耦合電容 4C華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 共 44頁 圖 數(shù)字音量控制和電平指示電路 電位器 1RP 使 1OV =75mV 左右，再送前置放大器第二級 2A 的的輸入端。 ? 12V 電壓可以選用集成穩(wěn)壓電路 LM7812 和 LM7912 芯片直接輸出， ? 18V 電壓可以選用電壓可以調(diào)節(jié)的集成穩(wěn)壓電路芯片 LM31 LM337。此外，還要滿足方波波形參數(shù)的要求。 增益帶寬積 10MHz，轉(zhuǎn)換效率 9V/ s? ,共模抑制比 100db，輸入電阻 300 ?K 。電路的靜態(tài)工作點由電阻 6R 和 2RP 及 1RP 等決定，差分對管的集電極電流通常取 1mA 左右。 采用 +Vcc、 Vee 雙電源供電，從前面分析可知，輸出電壓的幅度為 +14V，則 Vcc≥+14V，為留有余地選 +Vcc=+18V， Vee=18V。晶體管 4T 、 5T 、 6T 、 7T 組成末級功率放大電路，輸出端為互補(bǔ)對稱的 OCL 電路?？梢詴喝?10 倍進(jìn)行 計算，以后再通過實驗電路進(jìn)行調(diào)整。 數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計 第 24 頁 共 44 頁 前置放大級增益 =280 倍 功率放大級增益 =10 倍 VOP=14V 圖 功率放大器各級的電壓增益分配 4 電路設(shè)計 設(shè)計思路：逐步分析已知條件和未知因素之間的關(guān)系。 IV分析儀有三個連接點，實現(xiàn)與晶體管的連接。在波特圖儀的面板上，可以直接設(shè)置橫軸和縱軸的坐標(biāo)及其參數(shù)。信號的幅值以及占空比等參數(shù)也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。 11． Help（幫助）菜單如圖 所示。 3． View（窗口顯示）菜單如圖 所示。 Multism10 正是按照這種實際實驗室的工作過程來設(shè)計軟件的工作界面和操作流程的。 4． 專業(yè)版支持 VHDL 和 Verilog 語言的電路設(shè)計與仿真。只要設(shè)置有關(guān)參數(shù)，元件布局合理，自動布線的成功率幾乎為 100%。 選擇 Routing Layer,對布線工作層進(jìn)行設(shè)置：左鍵單擊 Properties,在“布線工作層面設(shè)置”對話框的“ Pule Attributes”選項中設(shè)置 Tod Layer 為“ Not Used”，設(shè)置Bottom Layer 為“ Any”。 2． PCB 設(shè)計過程 電路設(shè)計的最終目的是為了設(shè)計出電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)是通過印刷電路板來實現(xiàn)的。 8． 檢查原理圖 使用 Protel99 SE 的電器規(guī)則，及執(zhí)行菜單命令 Tool/ERC 對畫好的電路原理圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，若有錯誤，根據(jù)錯誤情況進(jìn)行改正。雙擊文檔圖標(biāo)，進(jìn)入原理設(shè)計服務(wù)器界面。 （ 5） 原理圖到印刷電路板的更新功能加強(qiáng)了 Sch 和 PCB 之間的聯(lián)系； 可以用標(biāo)準(zhǔn)或者用戶自定義模板來生成新的原理圖文件；集 成的原理圖設(shè)計系統(tǒng)收集了超過 60000個元器件。 （ 5） Protel99 SE內(nèi)置編輯器 這部分包括用于顯示、編輯文本的文本編輯器 Text和用于顯示、編輯電子表格的電子表格編輯器 Spread。印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)，包括用于設(shè)計電路板的電路板編輯器 PCB 以及用于修改，生成元件封裝的元件封裝編輯器PCBLib。 1988 年在硅谷設(shè)立研發(fā)中心同時推出了第一個應(yīng)用于電子線路設(shè)計軟件包 TANGO。 3． EDA 技術(shù)的范疇 ⑴ 系統(tǒng)級設(shè)計：設(shè)計人員針對設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行功能描述。 3 EDA 軟件（ Protel99se、 Multism10）介紹 EDA 技術(shù)概述 1． EDA 技術(shù)（ Electronic Design Automatic 的簡稱，電子設(shè)計自動化）是在電子CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計， Computer Aided Design）技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計算機(jī)設(shè)計軟件系統(tǒng)。 功率放大器接通電源，不輸入信號，距離功率放大器較近的時候，可以聽到輕微的噪聲。波形失真的原因和種類有很多，主要有諧波失真、互調(diào)失真、瞬態(tài)失真等。國際規(guī)定一般音頻功放的頻率范圍是 4～ 16kHz177。經(jīng)常把諧波失真度為 1%時的平均功率稱為額定輸出功率或最大有用功率、持續(xù)功率、不失真功率等。 ⑵ 發(fā)揮部分的技術(shù)指標(biāo)分析 ① 設(shè)計制作滿足本設(shè)計要求的穩(wěn)壓電源。 ③ 功率放大器在額定輸出功率 OP 和 BW內(nèi)，非 線性失真系數(shù)≤ 3%。 2. 發(fā)揮部分 ⑴ 放大器的時間響應(yīng)。 該功率 放大器的功能是：將信號源提供的正弦波弱電壓信號通過開關(guān)轉(zhuǎn)換，一路先進(jìn)行電壓放大，再進(jìn)行功率放大，為等效負(fù)載電阻提供一定的輸出功率；另一路進(jìn)行波形變換，使之變成脈沖波，再進(jìn)行電壓和功率放大，為等效負(fù)載提供一定的脈沖功率。對于功放電路而言，輸出盡可能大的功率和提高轉(zhuǎn)換效率始終是研究它的重要問題。 本課題主要研究內(nèi)容 本設(shè)計主要研究的是功率放大器的四個模塊的基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其各部分的工作原理。 功率放大器的常見電路形式有 OTL 電路和 OCL 電路。功率放大級主要任務(wù)是在允許的失真限度內(nèi) ,盡可能高效率地向負(fù)載提供足夠大的功率，要求是輸出功率要大、效率要高。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。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 %以下。同時低頻功率放大器又是音響等電聲設(shè)備消耗電源能量的主要部分。低頻功率放大器作為音響等電子設(shè)備的后級 放大電路，它的主要作用是將前級的音頻信號進(jìn)行功率放大以推動負(fù)載工作，獲得良好的聲音效果?，F(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。目前市場上的集成功放產(chǎn)品價格已經(jīng)很低并且種類也很多 ,典型的有LM187 TDA152 TDA1514。前置放大級主 要任務(wù)是完成小信號電壓放大任務(wù)，同時要求低噪聲、低溫漂。當(dāng)負(fù)載一定時，希望功率放大華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 共 44頁 器的輸出功率盡可能大，輸出信號的非線性失真盡可能小，效率盡可能高。這一實踐與理論相結(jié)合的過程，將有益于我們學(xué)習(xí)其它理論知識和提高我們今后進(jìn)一步利用理論知識解決實際問題的能力 .在設(shè)計的過程中使得我們有必要對其進(jìn)行更深刻地認(rèn)識與了解，從而在本質(zhì)上掌握它的設(shè)