1、遼遼 寧寧 工工 業業 大大 學學 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎課程設計（論文）課程設計（論文）題目：題目：全集成電路高保真擴音機全集成電路高保真擴音機院（系）：院（系）： 電子與信息工程學院電子與信息工程學院 專業班級：專業班級： 學學 號：號： 學生姓名：學生姓名： 指導教師：指導教師： （簽字）起止時間：起止時間： 遼 寧 工 業 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （論文）本科生課程設計（論文）II課程設計（論文）任務及評語課程設計（論文）任務及評語院（系）：電子與信息工程學院 教研室： 電子信息工程學 號學生姓名專業班級課程設計（論文）題目全集成電路高保真擴音機全集成電路高保真擴

2、音機課程設計（論文）任務設計參數：設計參數：（1）采用全部或部分分立元件設計一種全集成電路高保真擴音機。（2）額定輸出功率，負載阻抗。WP50 8LR（3）頻率響應 2020KHZ設計要求：設計要求：1 .分析設計要求，明確性能指標。必須仔細分析課題要求、性能、指標及應用環境等，廣開思路，構思出各種總體方案，繪制結構框圖。2 .確定合理的總體方案。對各種方案進行比較，以電路的先進性、結構的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3 .設計各單元電路。總體方案化整為零，分解成若干子系統或單元電路，逐個設計。4 .組成系統。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按

3、信號的流向，采用左進右出的規律擺放各電路，并標出必要的說明。進度計劃第 1 天：集中學習；第 2 天：收集資料；第 3 天：方案論證；第 4 天：選擇器件進行單元電路設計；第 5 天：單元電路設計及仿真；第 6 天：整體電路設計并仿真；第 7 天：電路焊接制板；第 8 天：焊接調試；第 9 天：完善設計；第10 天：答辯。指導教師評語及成績 平時： 論文質量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日本科生課程設計（論文）III注：成績：平時20% 論文質量60% 答辯20% 以百分制計算本科生課程設計（論文）IV摘要擴音機電路是把微弱的聲音信號放大成能推動揚聲器的功率放大信號，主要由運算

4、放大器構成。電路結構分為前置放大，濾波器，功率放大三部分。 前置放大主要完成小信號的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲要小，音頻控制主要是實現對輸入信號高、低音的提升和衰減；功率放大器決定了輸出功率，要求效率高，失真可能小，輸出功率大。若 Pomax=8W，輸出電壓 Uo=Pomax.RL=8V 使輸入為 10mv 的信號放大到輸出的 8V，所需的總放大倍數為 800. 前置放大 100 倍，音調控制中頻率放大 1 倍，功放級電壓放大 8 倍，總放大倍數為 400 倍。經過 multimis 軟件仿真，驗證了功率放大器單元電路的指標，基本滿足設計要求。經過焊接調試后，實測數據與

5、仿真結果不太吻合。由于仿真元件與實踐元件有差別，所以結果不夠理想。 關鍵字：放大器;失真;濾波 本科生課程設計（論文）V目 錄第 1 章 緒論 .11.1 全集成電路高保真擴音機概況 .11.2 本文研究內容 .1第 2 章 全集成電路高保真擴音機電路設計 .22.1 全集成電路高保真擴音機總體設計方案論證.22.2 具體電路設計.32.2.1 前置放大電路設計.32.2.2 音頻控制電路設計.32.2.3 功率放大電路設計.42.3 元器件選擇 .52.4 MULTISIM 仿真、數據分析.82.5 焊接調試、實物測試 .8第 3 章 課程設計總結 .10參考文獻 .11元器件清單 .12本

6、科生課程設計（論文）0第 1 章 緒論1.1 全集成電路高保真擴音機概況隨著科學技術的不斷發展,各種專用集成電路大量涌現。在電子技術領域里，集成電路大有取代分立元件的趨勢。在各種音響設備中，全集成電路高保真擴音機由于工作可靠，外圍電路結構簡單，容易調試，內部設有各種保護設施，不易損壞的特點，不斷地被從事電子技術工程人員和無線電愛好者認可和接受。另外，由于體積小，價格便宜，在學校、公司、技術企業，以及工廠，都廣泛的應用它，是一個既實惠，又實用的產品。1.2 本文研究內容以下為本文研究內容：1、經過對比所設計的方案，選擇可行的設計方案。要考慮器件的來源，敲定可行方案。2、設計各單元電路。將總電路分

7、解成若干子系統或單元電路，逐個設計。3、使用 multisim 仿真，觀察仿真結果，如果仿真合格，可以焊接。4、最后焊接完成后，驗收和調試。技術指標：1、采用全部或部分分立元件設計一種全集成電路高保真擴音機。2、額定輸出功率。WP503、負載阻抗。 8LR4、頻率響應 2020KHz本科生課程設計（論文）1第 2 章 全集成電路高保真擴音機電路設計2.1 全集成電路高保真擴音機總體設計方案論證方案一： AV3 是環繞聲功率放大器。該機的主要功放電路為了適應環繞聲的五路信號輸入，分別設置了五路功率放大器，分別是左聲道功率放大器、右聲道功率放大器、中置聲道功率放大器、后左環繞聲道功率放大器、和后右

8、環繞聲道功率放大器。方案二： 各級主要功能和要求：前置放大主要完成小信號放大，要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲要小：音調控制主要實現對輸入信號高低的提升和衰減：功率放大器決定整個電路的輸出效率，非線性失真系數等指標，要求效率高，失真盡可能小，輸出功率大。設計時首要根據技術指標的要求，確定各級增益的分配，然后對各級電路進行具體設計。最終，通過方案的對比選擇方案二。本設計選擇的總體框圖如圖 2.1 所示；第一級：前置放大電路，主要用于完成對小信號無失真的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲小。第二級: 音調調制，電路僅僅在于擴音，還有對高低音的抑制或提升，音調控制電路起到這個

9、作用。第三級： 功率放大決定了輸出效果，要求效率高，失真盡可能小，輸出功率盡可能大。圖 2.1 整體框圖音頻信號前放大電路音調 控制 電路功率放大電路本科生課程設計（論文）22.2 具體電路設計2.2.1 前置放大電路設計輸入的音頻信號通常比較弱，一般在音調控制器前面應加前置放大器，考慮到設計電路對頻率的響應，及零輸入時對電壓，電流的要求，前置放大器選擇用集成運算放大器 LF353，因為 LF353 屬于高輸入阻抗低噪音的集成器件，其中輸入阻抗 104 兆歐，輸入電流極為 50X10-12A,單位增益頻率為 4MHZ，轉換速率為13V/us。前置放大電路由兩級放大電路組成，第一級放大電路的電壓

10、增益為Au1=11，即 1+R3/R2=10,其中取 R2=10k，R3=100k。第二級放大電路的電壓增益為 Au2=11 同樣 R5=10k，R6=100k，耦合電容 C1 和 C2 取 10uf，C4 取 100uf，以保證擴音電路的低頻響應。其他元件參數選擇：C3=100pf，R7=22k，電路直流電源為正負 12V。前置放大電路如圖 2.2.所示。圖 2.2 前置放大電路2.2.2 音頻控制電路設計音調控制電路通常是由低通、高通、帶通濾波器組成的，半導體公司有專用的IC生產，也可用運算放大器組成音調控制電路，本實驗中的音調控制器電路的本科生課程設計（論文）3設計仍選用LF353來實現

11、。音調控制器的關鍵是電阻電容網絡的的選頻作用，輸入信號是通過兩個支路送入到放大器的輸入端的。一條是經過R8，Rp1，C6，R9到輸入端，并經過C7，R10到輸出端形成負反饋，另一條經過Rp2,R11,C5進入輸入端，兩支路的電容容量相差較大，其中C6，C7容量大對低頻信號影響大，C5容量小對高頻信號起作用。音頻控制電路如圖2.3所示。圖 2.3 音頻控制電路2.2.3 功率放大電路設計功率放大電路是電子電路中一個十分重要的部分。功率放大器決定了整機的輸出功率，非線性失真系數等指標，要求效率盡量高失真盡可能小，輸出功率足夠大。不同與前置放大器，功率放大器不僅對音頻電壓信號進行放大，而且放大了音頻

12、電流信號，以滿足外界負載的功率要求，同時功率放大器還有效率特性平本科生課程設計（論文）4坦，高信噪比和優良的動態特性等功能。功率輸出級的電路結構有很多形式，選擇有分立元件組成的功率放大器或單片集成功率放大器均可。為了鞏固在電子線路課程中所學的理論知識，這里選用集成運算放大器組成的典型的 OCL 功率放大器。其中有運算放大器組成輸入電壓放大器，由晶體管 VT1，VT2，VT3，VT4 組成的復合管為功率輸出級。三極管VT1，VT2 都為 NPN 管，仍組成 NPN 管， VT3，VT4 為不同類型的晶體管所組成的復合管種類由第一只管子決定，能為 NPN 管。功率放大器如圖 2.4 所示。圖 2.

13、4 功率放大器 2.3 元器件選擇確定電源電壓：功率放大器的設計要求是最大輸出功率 Po max=U2om/RL,可得 Uom=2Po max，考慮功率輸出管 VT2，VT4 的飽和壓降和發射級電阻 R21，R22 的壓降作用，電源電壓常數取 Vcc=（1.2-1.5）Uom，將已知參數代入上式，電源電壓可選正負本科生課程設計（論文）512V。復合管的選擇：VT1，VT2 分別與 VT4 組成復合管，它們承受的最大電壓均為 2Vcc，考慮到R18，R20 的分流作用和晶體管的損耗，晶體管 VT1，VT3 的集電極功耗為：Pc max=(1.1-1.5)Pc max/2,而實際選擇 VT3 參數

14、時要大于該最大值。另外，為了復合輸出互補類型的三極管，一定要使 VT1，VT3 互補，且要求盡可能對稱。VT1 可選用 8050，VT3 選用 8550.輸出晶體管的選擇:輸出功率管 VT2，VT4 選擇同類型的 NPN 型大功率管，其承受的最大反向電壓 UCEmax=2Vcc，每只晶體管的最大集電極電流為 Icmax=Vcc/R=1.6A；每只晶體管的最大集電極功耗 Pc max=0.2Pc max=1.6W。所以在選擇功率三極管時，處應使兩只管的值盡量對稱外，其極限參數還應滿足下面關系VBRceo2Vcc,IcmIcmax。電阻的估算:R18，R20 用來減小復合管的穿透電流，兩組織的太小

15、會影響復合管的穩定性，太大又會影響輸出功率，估阻值一般取 R6=R7=(510)Riz,Riz 為 VT1，VT2 管的輸入端等效電阻，其大小可用公式 Riz=rbe+（1+2）R21 來計算，大功率管的rbe 約為 10，為 20 倍。輸出功率管的發射極電阻 R21，R22 起電流負反饋作用使電路的工作點更穩定，從而減少非線性失真。一般取 R21=R22=（0.050.1）RL.由于 VT1，VT3 管的類型不同，接法不一樣，這樣加到 VT1，VT3 管基極輸入端的信號將不對稱。為此，增加 R17，R19 作為平衡電阻，是兩只管子的輸入阻抗相等，一般選擇 R10=R11=R6Riz/(R6+

16、Riz).根據以上條件，選擇電路元件值為R21=R22=1，R6=R7=220,R10=R11=100.由于元器件庫電阻種類有限，所以1 歐電阻被省掉。確定靜態偏置電路：為了克服交叉失真，由 R15,R16,R13 和二極管 VD1,VD2 共同組成兩隊復合管偏置電路，使輸出工作再甲乙類狀態。R15,R16 的阻值要根據輸出級輸出信號的幅度和前幾運算放大器的最大允許輸出電流考慮。靜態時功率放大器的輸出端對地的點位應為 0（VT1.VT2 與 VT3 應處于微通狀態）即 u=0，運算放大器輸出電位uo1=0，若取電流 I=1mA ,Rp3=0， （Rp2 可采用 1k左右的電位器） ，其Io=（

17、Vcc-ui）/(R13+Rp3)=（Vcc-ui）/R15=（12-0.7）/R15.所以，R15=11.3K，取 R11=11K，電阻 R16=11K，取 Rp3=1K，電路中 VD1，VD2 選為IN4148，由于元件庫元件有限所以電阻 11K 歐，用 10K 和 1K 歐歐代替，二極管本科生課程設計（論文）6用 IN4007 代替。整體元器件計算：最大輸出功率的測試音量電位器適中，調節輸入信號幅度，直至示波器的輸出波形剛出現畸變為止，再將輸入信號降低 1dB，讀出 V2 的電壓 Vmax，用下列公式可算出最大輸出功率 Pmax，計算公式 Pmax=（Vnax）*（Vnax）/RL.=5

18、W.電壓增益的計算 前置放大器 第一級放大電路的 ，Au1=11 即 1+R3/R2=10,其中取R2=10k，R3=100k。取 Au2=11。總增益為 110.。 音調控制電路增益為:低音最大提升量Au1=(R9+Rp1)/R8=(470+51)/51=10.21 低音最衰減量; Au2=R9/R8+Rp1=51/470+51=0.098 高頻最大提升和衰減量為Au1=Rb/Ra/R10=9.5 Au2=Rb/R10/Ra=0.105 功率放大電路的增益 Vo/Vi=120 總功率等于各級增益之積為 800.由于總體電路圖過大，可能效果不夠好！全電路圖如圖 2.5 所示。本科生課程設計（論

19、文）7 圖 2.5 總電路圖2.4 MULTISIM 仿真、數據分析由于電路過于復雜很難實現，所以只對于功率放大電路進行仿真，仿真圖如圖 2.6 所示。圖 2.6 功率放大電路仿真圖通道 1 為輸入電路，通道 2 為輸出電路。頻率為 44.1HZ，滿足頻率在 20HZ-20KHZ，功率5W。仿真結果為兩個正弦波，沒有失真，所以仿真成功。2.5 焊接調試、實物測試或許由于電阻阻值的改變實物的調試結果與仿真的結果有差別。仿真的電路本科生課程設計（論文）8圖比較理想，而做成實物后有太多影響后果的因素，所以沒有達到預期的結果。實物圖如 2.7 所示。本科生課程設計（論文）9圖 2.7 實物圖本科生課程設計（論文）10第 3 章 課程設計總結本課程設計為全集成電路高保真擴音機，用到的主要是模擬電子技術基礎的相關知識，綜合性強，廣泛應用到生活中的各種領域。根據所學的知識設計出