1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上系統(tǒng)設(shè)計方案報告一、 設(shè)計要求系統(tǒng)主要技術(shù)指標及功能這次電路設(shè)計主要包括兩部分電路內(nèi)容：直流電源部分和功率放大部分。直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓等四部分組成的。電源變壓器是將220V的交流電電壓變?yōu)樗璧碾妷褐担徽麟娐肥菍⒔涣麟妷鹤兂擅}動的直流電壓，此脈動的直流電壓含有較大的紋波；濾波電路是對紋波進行濾除，得到平緩的直流電壓；穩(wěn)壓電路是當電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。功率放大電路組成：差動輸入放大電路、電壓放大電路、自舉電路、交越失真消除電路、復(fù)合互補功率放大電路、負反饋電路和揚聲器補償電路。二、 設(shè)計思路分析題目要求，劃分模

2、塊，系統(tǒng)組成框圖，模塊功能，系統(tǒng)工作原理，采用的技術(shù)，擴展功能(1)直流穩(wěn)壓雙電源<1>原理圖 圖1-1 雙電源原理圖 來自：電子線路圖識圖技巧<2>原理分析正如大家所熟知的，直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓等四部分組成的。電源變壓器是將220V的交流電電壓變?yōu)樗璧碾妷褐担徽麟娐肥菍⒔涣麟妷鹤兂擅}動的直流電壓，此脈動的直流電壓含有較大的紋波；濾波電路是對紋波進行濾除，得到平緩的直流電壓；穩(wěn)壓電路是當電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。 在本次的制作選類當中，因為將重點放在功放這一塊，所以電源是用集成塊做的。在此再對相關(guān)的知識做個歸納和總

3、結(jié)，串聯(lián)穩(wěn)壓電源能自動調(diào)整輸出電壓，使其自動達到穩(wěn)定。集成穩(wěn)壓器則是將串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和過熱、過流等保護電路都集成在一塊半導(dǎo)體硅基片上。其特點：體積小、穩(wěn)壓性能好、可靠性高、接線簡單、使用靈活等。同固定式集成穩(wěn)壓塊一樣，可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器也有輸入端、輸出端和調(diào)整端三個引出端，并有輸出正電壓集成穩(wěn)壓器和輸出負電壓集成穩(wěn)壓之分。在可調(diào)式穩(wěn)壓器的調(diào)整端和地之間接了一個電位器Rp用于調(diào)整穩(wěn)壓器的輸出電壓，是穩(wěn)壓器的輸出電壓連續(xù)可調(diào)。圖中穩(wěn)壓器周圍的兩個二極管D1、D2或D4、D5為穩(wěn)壓器的保護二極管，當輸入斷電時，與D2、D4相連的電容器C3、C7會向穩(wěn)壓器放電，最外邊的二極管D1或D5起到一個短接穩(wěn)

4、壓器的輸入和輸出端的作用，使穩(wěn)壓器因相連的電容放電而不會燒壞；二極管D1、d5的作用與D2、D4相同，它是當輸出端短路時，為電容C2、C6提供一個放電的回路，以免穩(wěn)壓器燒毀。（2）OCL功率放大電路<1>原理圖 圖1-2 OCL功放原理圖 來自：從零開始學(xué)模擬電子技術(shù) <2>原理分析 功率放大電路組成：差動輸入放大電路、電壓放大電路、自舉電路、交越失真消除電路、復(fù)合互補功率放大電路、負反饋電路和揚聲器補償電路。全電路采用直接耦合方式，并且溫度對電路的影響很大。采用差動輸入放大電路Q1、Q2、R1、R3、R12抑制溫度溫漂效果很好，屬于單端輸入單端輸出的差動放大電路，其電

5、路特點：用兩只同型號、同性能的三極管2N5401，它們的直流電流工作狀態(tài)相同兩只三極管發(fā)射結(jié)上的輸入信號電壓也相同，且只有輸入信號電壓的一半。此稱電路發(fā)射極有共用電阻R2共同作用，達到抑制“零點漂移（在輸入信號為零的情況下，輸出信號隨噪聲、溫度或直流電源波動而波動不再保持為零或某個定值）”的效果，比單管基本放大電路具有較強的抑制零漂能力，但放大倍數(shù)僅為單管放大電路或雙端輸出差動的一半，也就是用成倍的元器件換了取抑制共模信號的能力；同時還能保證直流偏置和變化緩慢的信號被放大。自舉電路C6、R4、R5，R4將8點的直流電壓與電源電壓隔離，C6放電電壓和電源放電電壓疊加，起到升壓作用，使得NPN型管

6、的偏壓穩(wěn)定，對信號的放大有保證，使電路增益有所提高。復(fù)合推挽式功率放大電路由NPN（Q5、Q6）和PNP（Q3、Q7）型復(fù)合管等組成。復(fù)合管的電流放大倍數(shù)是兩管電流放大倍數(shù)的乘積。它可提供很大的輸出電流，整個信號在復(fù)合管互相補充下放大輸出。R6為分流電阻，使注入Q6、Q7基極電流不至于過大損壞功率管；R7、R8是發(fā)射極反饋電阻，限制功率管集電極電流，防止穿透電流過大損壞功率管。 交流反饋中，Rw2起直流負反饋作用，應(yīng)用差分電路原理，其作用是調(diào)整電路增益和改善電路的非線性失真，增大Rw2和減少R4都可提高電路的增益。交越失真消除電路D1、D2、 R11，為Q5、Q3提供“靜態(tài)偏置”使輸出級工作在

7、甲乙類狀態(tài)，以消除輸出級的交越失真。微調(diào)Rw3電位器使輸出級調(diào)整到合適的工作點。D1、D2有溫度補償作用，當溫度升高時，輸出管電流增大但二極管的壓降會因溫度升高而減少，使輸出管的偏置電壓降低，靜態(tài)電流趨于穩(wěn)定。交流反饋電路C2、R2、R12的作用：調(diào)整電路增益和改善電路的非線性失真。增大R12（或減少R4）都能提高電路的增益。揚聲器補償電路R9 、C5系容性負載電路，對揚聲器這一感性負載能進行相位補償，揚聲器在瞬間大動態(tài)信號作用下容易損壞，如此能達到保護它的目的。三、 調(diào)試測試方案（1）直流穩(wěn)壓電源 圖1-3 原理解析圖A變壓器 在查閱直流穩(wěn)壓電源資料的過程中，我知道了變壓器的一個知識，在變壓

8、器的二次變壓線圈中間接一地線變可實現(xiàn)電壓的正負轉(zhuǎn)變，這在給功放提供正負雙電源進行調(diào)試與測試的時候配上很大的用場，本電源用的變壓器的二次壓變是24V的，輸入自然是交流220V/50Hz。針對變壓器的真正的工作原理并沒有去做很深的查閱與了解，這應(yīng)該說是一個很大的不足之處。B整流電路 整流電路的硅橋由四個1N4007二極管構(gòu)成，而耐壓值為100V，在測試中發(fā)現(xiàn)在硅橋的共陽極與共陰極輸出電壓有些出入，但變壓器輸出的正負電壓的絕對值是非常接近的，幾乎一樣。我覺得問題出在硅橋上了，雖然用的是同樣型號的硅管但他們之間還是有差別的，特別是管壓降，考慮到差值沒有超過5V就沒有再對其進行改進。C濾波電路濾波電路里

9、的濾波電容根據(jù)理論聯(lián)系實際應(yīng)該是容值越大的其濾波效果越好，濾出的直流電壓紋波是很小的，波形自然也是很平緩的，在實際電路里我們采用了470uF50V的濾波電容，采用的原因是在仿真過程里輸出直流電壓的效果很好，但是在測試電源的性能指標時這樣做的缺點就暴露出來了，電壓調(diào)整率非常大，也就是說其穩(wěn)定性不好，很一般！對指示電路做一說明，因為雙電源的電壓要求是28V的，當這個值加在2K的電阻上其電流有點過大承受不了，所以電阻的發(fā)熱情況很是嚴重，久而久之，這個電阻的顏色就變成黑暗焦型的。改進措施是將電阻換成阻值大點的。D穩(wěn)壓電路在這塊出的問題可以說是最多的。一是在參考資料書上，有的在電路圖上的11和16點是有

10、節(jié)點的而有的沒有，可是在仿真的過程中，只有在沒有節(jié)點時才能仿真正確。故我在焊接時沒有放節(jié)點，其工作狀態(tài)正常。可是一起的同學(xué)將節(jié)點放上的，電源也能正常工作。二是在識別元件和焊接的過程中，出現(xiàn)了一個嚴重的錯誤，將的輸入輸出端接反了，這也是許多同學(xué)都出現(xiàn)的問題，換過來以后前面在接錯的時出現(xiàn)的問題不在出現(xiàn)了。集成穩(wěn)壓塊用的是和，但這兩個的電路接法是有很不同的，是可調(diào)輸出輸入而是可調(diào)輸入輸出。接錯付出的代價是將給燒了，R6也冒煙了，起初我還想著是不會出什么問題，至少不會想到我們的課本上寫的是錯誤接法的這一點的，我考慮是流過電阻的電流太大了，就將的阻值換了個大點的，可還是老樣子只是不同的呢是在可調(diào)端的的電

11、阻滑到某一值時才開始冒煙。此舉沒有改變原狀的情況下，我又試著給R6并大電阻，結(jié)果只是推遲了下時間而已。最后又想著給R6并個電阻試試，第一次是容值大一點的效果明顯好點了，可調(diào)范圍很大了。但想著電容太大是個浪費換個容值小點的再試試，沒想電容在微調(diào)可調(diào)端時直接給放鞭炮爆了。原來和的接法是有差別的，這點在后來的網(wǎng)上查找后得到了驗證。測試電源技術(shù)指標電壓調(diào)節(jié)范圍：正（.）、負（-.-.）電流調(diào)整率：負載為和的電位器正（ . ×.）負（- -. ×.）電壓調(diào)整率：交流電網(wǎng)變化（） 負載為電爐絲正（） 負（.）紋波抑制比：正（. .）負（-. -.）在進行電源的技術(shù)指標測試特別是在電壓調(diào)

12、整率時，317和337的發(fā)熱很厲害，這個當然是在電路全部檢查無誤合適也就是有保障的情況下進行的，我想原因可能是交流電網(wǎng)的變化而集成塊的承受能力有限所致。根據(jù)其他同學(xué)的經(jīng)驗，338系列的集成塊質(zhì)量高點也耐用。在電電源的制作過程中，我并沒有完完全全按照書上的參數(shù)去做，而是將其作為參考的，如滑動電阻器用的是10K的，C3和C7都用的是47uF50，和C8都用的是100uF50。在功放接上自己紙做的雙電源時，時常會出現(xiàn)一個問題，本來是調(diào)好的電壓值可是接上負載時會大幅度減小，也就是沒有穩(wěn)壓效果了，特別是正電源的這個問題突出，這種情況跟接錯337的還不太一樣，337接錯并在不加負載的情況下用萬用表測時是一

13、直波動的也不是圍繞某個定制波動的，有大有小；它的變化是變成很小的壓值并趨于穩(wěn)定。我分析很可能是317已經(jīng)燒毀了，起不到穩(wěn)壓的作用；燒毀的原因是我直接將自己制作的電源加在功放上，而功放沒有調(diào)好正負電壓差距拉大所燒，在用實驗室的直流穩(wěn)壓電源帶動功放時，就會因電流過大而跳檔。R3和R8在電路中的作用，應(yīng)該說是限流可是在電路里我發(fā)現(xiàn)在317和337都能正常工作的時候，是基本沒有什么作用的；但是在317或是337壞的時候卻能調(diào)電壓！ 圖1-4 原理解析圖（2）OCL功率放大器在焊接中本是.的滑動電阻R5換成了5K的，其它的元件參數(shù)基本上沒變，在仿真過程中為了方便就對相應(yīng)的參數(shù)放大了一些。在信號的輸入端有

14、個隔離電容，它的正負極在有的電路上是接法相反的，這個我想還得在仿真中仿真研究后才能下結(jié)論，在仿真過程中發(fā)現(xiàn)這個跟接法其實是沒有多大關(guān)聯(lián)的。在原理圖上節(jié)點A和C是真實存在的，而B處是沒有節(jié)點的。而這在仿真時卻出了問題。在跟我們類似的功放圖上，有的因Q7是NPN型箭頭朝下而在B、C兩點都是有節(jié)點的。到底在這三個點的節(jié)點應(yīng)該有還是沒有的問題上我仿真后知道在節(jié)點A是不能存在的，否則仿真不能正常運行！在我焊接的功放上我是有這個節(jié)點的，但組員在沒有的情況下還是不太合適，測試時電流會變大導(dǎo)致電源跳檔將電源電壓拉到10V以下或更低。針對這個我到目前還沒試呢，主要是顧慮會出現(xiàn)很雜很奇怪的，恐怕受影響的因素太多，

15、改了還是不對！現(xiàn)在我覺得還是得試一下，因為仿真時節(jié)點A不存在的話才正常，這也是要更改電路的唯一依據(jù)！針對這點我覺得還只是電路哪里不對表現(xiàn)出來的特征，這在把D2上面的那個電阻改成特別的解法后更為突出敏銳些！A調(diào)試靜態(tài)工作點我們的功放似乎很奇怪，三個成員做的都將音頻信號不太好的放大出來了，大概有20倍的放大倍數(shù)。在測靜態(tài)工作點時，都不約而同的出現(xiàn)復(fù)合互補功放的上半部分幾乎是截止的或是把正弦信號沒放大出來，再次檢查時發(fā)現(xiàn)復(fù)合推挽互補一級上半部分的三極管導(dǎo)通的條件不滿足，特別是Q6，這個管子就不到痛的！所以這也導(dǎo)致我們要不停的調(diào)各個滑動變阻器以達到最后一級上半部分三極管導(dǎo)通能夠把信號放大出來。在后續(xù)的

16、不斷調(diào)試當中始終沒有將Q3和Q5的基極之間的電壓調(diào)到1.2V或以上，這使我耗費了許多的時間來解決。當然與此同時又出現(xiàn)了許多新的問題，像有些元件已經(jīng)焊到電路板上了但你一動它就會出現(xiàn)莫名奇怪的現(xiàn)象，像剛調(diào)的電路因為某個元件被動了就走樣了又得重新開始，這使人很郁悶，覺得模電真的是啥情況都有可能發(fā)生。調(diào)試中遇到的問題還有很多，真的是一個疊著一個的，像基本的操作錯誤或是調(diào)試方法錯誤或是其他什么錯誤都會犯的，我覺得歸根結(jié)底還是自己本身基礎(chǔ)知識掌握的問題，因為基礎(chǔ)不好，所以解決問題的時候就老會出點這樣或那樣的新問題。首先我在調(diào)試過程當中犯了一個嚴重的錯誤，那就是將自己制作的雙電源直接加在功放上，因電源的性能

17、一般受不住調(diào)試功放的這番大折騰就出了前面說的毛病壓降，最終導(dǎo)致制作的雙電源本身也不穩(wěn)定了，檢查發(fā)現(xiàn)LM317燒了！我分析是在調(diào)試過程中因負電源壓降左右電流極不平衡所致，還有就是可能短觸造成的，探針的不小心碰觸導(dǎo)致電路短接，使元件燒壞。后來換了實驗室的電源調(diào)試，在有了很好的電源提供保證下，壓降問題就暫時沒再出現(xiàn)過。接著調(diào)試時卻因萬用表表筆短觸元件引腳把Q4給燒了，解決的辦法只有一個那就是更換更換后恢復(fù)被燒前的狀態(tài)。經(jīng)過大概兩周多的時間我還是沒有調(diào)出靜態(tài)工作點，保證所有三極管都導(dǎo)通特別是Q6三極管的基射極壓降電壓老是小于0.6V，在輸入正弦波形時輸出的波形也總是上半部分截止或放大很小。想來想去，覺

18、得Q5基極的偏壓太小，我就大膽的想將自舉電路下面的電阻R5換成了滑動變阻器，并且將它的整個電阻都串在電路中，而在滑動端直接引出一線接到Q5的基極。這個想法想著先在仿真中看能不能行的通，能行的通的話我就改電路，還好在仿真軟件中仿真出來效果是很好的，這樣有了仿真這一憑據(jù)我就在實際電路上進行了改進，然這一改進確確實實是將Q5的基極電壓給抬上來了，而且Q6也導(dǎo)通了，基射極壓降電壓能達到0.6V以上。可是此舉弄得電源卻出問題了，在接上28V的電壓時電源會因電源上經(jīng)過的電流過大而跳閘，將電源電壓拉成6V左右的了。我試圖再加電源到28V，可是加不上去，加上電源自動跳檔，而且稍微將電源電壓給高點的話電流就非常

19、大，能達到3A甚至更高了。最后我就用±6V的雙電源進行了靜態(tài)調(diào)試，使得Q3、Q5兩基極的壓降各位±1.28V保證輸出級導(dǎo)通，在Q6、Q7基極的電壓也各達到了±0.64V左右，處于導(dǎo)通狀態(tài)。中點電壓在-0.01V左右，此值很接近理想中的理想電位0V。至于在改進電路后為什么電源下降到5V左右我還是很不明白，我考慮輸出級中的管子Q3、Q5、Q6、Q7中哪個管子肯定是給直接擊穿或是燒壞了，因為電流能達到3A。B動態(tài)調(diào)試在靜態(tài)工作點調(diào)試合適后，對功放進行了動態(tài)測試。將1KHz幅值為1mV正弦信號接入功放，在起初沒有改進電路的時候，測得輸出信號的上半部分截止很嚴重的。在改進后

20、，輸出信號幾乎是沒有失真的，可是放大倍數(shù)卻小的可憐，只有10倍左右，電路保持全部接通的情況下從信號的輸入開始逐級往后檢查波形的變化，在復(fù)合功率放大輸出級之前的波形幾乎就是最后輸出的波形，并比最終輸出波形的幅值還要大點，這么看來輸出級就沒有放大信號，這在理論上是完全不對的吧？在這種情況下我取掉正弦信號的輸入測試靜態(tài)工作點時卻還是正常的，也就是直流偏置還是靜態(tài)工作點的狀態(tài)。由此我判斷是輸出級的四個管子被擊穿或是燒壞了，但具體我再沒有對這四個三極管的好壞做更細致的檢查，別的什么原因我再沒找出來。就這樣的情況我大概測了一下相關(guān)參數(shù)，功放的效率是1.5%，這個結(jié)果似乎完全是錯誤的吧。電源的供給功率為Pv

21、v=VccI=3W,最大有效輸出功率為：Pom=Vo*VoRL=0.0.048W;測試Vo的方法：給放大器輸入1KHz的正弦信號，用示波器觀察輸出電壓波形并用毫伏表測量輸出電壓的有效值，逐漸增大輸入電壓幅值，直至輸出波形達到臨界削波時，讀出毫伏表的讀數(shù)Vo,即該電路最大不失真輸出電壓的有效值。與此同時，在電源回路處串接電流表讀出此時的電流值取電源輸出的平均電流Io。測試過程中，當把供給的電源電壓值增大到10V附近時，Q6和Q7集電極的發(fā)熱特別厲害，但此時電源的電壓值還是較穩(wěn)定的，沒有壓降的現(xiàn)象出現(xiàn)。目前的狀況是功放在接6V或的雙電源時靜態(tài)工作點是合適的，但電源電壓一大就出現(xiàn)負電源下降，而且再大

22、的話就電源跳檔。這是在前面說的將A節(jié)點給加上時的情況。C帶寬測試測試的方法是保持輸入信號的頻率不變，調(diào)整輸入信號的幅度使得是輸出信號的幅度剛好是5格，保持輸入信號的幅度不變，增大和減小頻率使得輸出信號的幅值下降到原來的0.707倍，即高度變?yōu)?.5格，所對應(yīng)的輸入信號頻率就是放大器的上限截止頻率和下限截止頻率，兩值作差的放大器的帶寬BW。其中FH45KHz，F(xiàn)L350Hz，BW4.15KHz。這個范圍顯然是比普通功放的帶寬要窄許多，其原因我覺得還是輸出級的問題。4、仿真與分析在仿真中我經(jīng)多次仿真驗證后發(fā)現(xiàn)我的電路改進部分（將原來的R5改成圖上的R21和R24）的確是正確的，而且改后輸出級的三極管正常導(dǎo)通，別且只有在我這樣的情況下，我發(fā)現(xiàn)靜態(tài)工作點才是合適的，也就是滿足所有三極管的直流偏置的。在R5和R21阻值確定上我經(jīng)多次仿真后才定下的。若是R21的值小點則Q6還是不導(dǎo)通的，但若太大話則Q6和Q7集電極的電流達到4A了；最后發(fā)現(xiàn)在將兩阻值之和保持4.7K的前提下分成3.5k和320時輸出級的靜態(tài)工作點合適。另外還有一個地方就是在參考的原原理圖上A節(jié)點（D1和D2之間）