1、太原理工大大學現代科技學院課程設計(論文) 設計任務1.1設計要求(1)采用運算放大集成電路和功率放大集成電路完成小功率音頻放大器的設計。要求輸入信號幅度：V_=1050mV，放大器增益040dB可調，放大器帶寬100Hz10kHz，有效輸出功率12W,輸出阻抗816Q。鞏固和加深對電路CAD課程的理解，培養我們運用電路CAD技術去獨立完成一個實際課題的能力。培養針對課題需要，查閱文獻資料的能力,學會獨立思考、深入鉆研和分析解決問題的方法。使我們熟練掌握電路仿真軟件EWB的使用方法，對一般的模擬電路和數字電路進行分析和仿真；熟練掌握電路設計軟件Protel的使用方法,能正確繪制電原理圖和電路板

2、圖。1.2功率放大器的基本原理音頻功率放大器就是對較小音頻信號進行放大，使其功率增加，然后輸出前置放大主要完成對小信號的電壓放大，使得到后一級所需要的輸入。后一級主要對音頻進行功率放大，使其能夠驅動電阻得到需要的音頻。根據技術指標需要設計時確定合適的分配。Pomax=2W,輸出電壓U二U=vPomaxR=4V，要使輸入為10mV的號放大到輸出的4V,需要的總放大L倍數為400。總體設計框圖如圖21所示：圖11音頻功率放大器各級增益的分配，前級電路電壓放大倍數為4；音頻功放的電壓放大倍數為100。二音頻功率放大器簡介在現代音響普及中，人們因生活層次、文化習俗、音樂修養、欣賞口味的不同，令對相同電

3、氣指標的音響設備得出不同的評價。所以，就高保真度功放而言，應該達到電氣指標與實際聽音指標的平衡與統一。音頻功率放大器是一個技術已經相當成熟的領域，幾十年來，人們為之付出了不懈的努力，無論從線路技術還是元器件方面，乃至于思想認識上都取得了長足的進步。2.1早期的晶體管功放半導體技術的進步使晶體管放大器向前邁進了一大步。自從有了晶體管，人們就開始用它制造功率放大器。早期的放大器幾乎全用鍺管來制作，但由于鍺管工藝上的一些原因，使得放大器中所用的晶體管，尤其是功放管性能指標不易做得很高，例如，共發射極截止頻率fh的典型值為4kHz，大電流管的耐壓值一般在30V一40V左右。這樣，放大器的頻率響應也就很

4、狹窄，其3dB截止頻率通常在10kHz左右，大大影響了音樂中高頻信號的重現。再加上功放管的耐壓、電流和功耗三個指標相互制約，制作較大功率的OTL或OCL放大器不易尋到三個指標都滿足要求的管子，所以不得不采用變壓器耦合輸出。變壓器的相移又使電路中加深度負反饋變得很困難，諧波失真得不到充分的抑制，因此這一時期的晶體管放大器音質是很差的。“還是膽機規聲”，這種看法的確事出有因。三.方案選擇3.1前端放大器的設計由于話筒提供的信號非常弱，要在音調控制級前加一個前置放大器。考慮到設計電路對頻率響應及零輸入時的噪聲、電流、電壓的要求，前置放大器選用集成運算放大器LF353。前置放大電路是由LF353放大器

5、組成的一級放大電路，放大倍數為4，即1+R2/R1=4，取R2=30KQR1=1OKQ所用電源Vcc=+12V，Vee=-12V。如圖31所示：經過前級運放的放大，由Av=4,可以得到Ui=40mv。于是我UiO10mv們得到了下一級功率放大電路的輸入電壓，即為Ui=40mv3.2功率放大器的設計該方案選用了LM386型單片集成功率放大電路，其主要特點是:上升隨率高、瞬態互調失真小；輸出功率比較大；外圍電路簡單，使用方便；體積小；內含各種保護電路，工作安全可靠。我們選擇功率運放電路的增益為100,即把A386的運放調節電路兩端短路。如圖32所示：由Av=U0=100;所以U0=4V;Ui進而得

6、出P0=竺=16V=2WRL8其中Cl=220uf,C2=0.1uf,C3=10uf,C4=0.1uf,R3=4.7KQ,RL=8Q.3.3第二種設計方案：（1）前端放大器的設置在前端放大器設計中設計方案與設計一相同，即由LF353放大器組成的一級放大電路，不過將放大倍數設置為40,即1+R2/R1=4O，取R2=390KQRl=10KQ所用電源Vcc=+12V,Vee=-12V。經過前級運放的放大，由Av=40,可以得到Ui=400mv。于是UiO10mv我們得到了下一級功率放大電路的輸入電壓。（2）功率放大器的設計這一部分的功率放大電路選用了分立元器件組成的功率放大器，其結構就是集成功率放

7、大器的的內部結構，其特點就是對于電路結構了解的清晰明了，更好的掌握電路。缺點就是復雜，難理解，使用起來非常不方便，而且容易損壞器件。由前級放大得到的電路得到了輸入電壓Ui=400mv，然后輸入功率放大器，其中的T1又對信號的電壓進行放大,T1選擇3DG6三極管，它的放大倍數1030,可以得到電壓U0：4v12v,由P0=竺得到P0;lw2w符合P02w的要求。如圖RL33所示圖333.4最終方案選擇通過對兩種方案的比較可以看出，第一種方案是比較好的方案，按照第一種方案不僅可以達到課程設計所要達到的要求，結果比較準確，受外界干擾較小，而且第一種方案的實現非常的簡單，電路容易理解，實驗容易進行，能

8、夠盡少的減小實驗的成本，而且這種方案的主要器件有自我保護的措施，能夠更好的保護實驗器件，減少不必要的損失。然而第二種方案的電路圖比較復雜，連接比較困難，理解也是比較困難的，所以這種方案在最終確定的時候是被舍棄了。四電路原理圖設計利用protel99繪制電原理圖，注意合理擺放，不能出現漏線，錯線情況，也不能重疊現象。繪制完后要創建網絡表保存下來。電原理圖女口圖41所示：音頻功率放大器就是對較小音頻信號進行放大，使其功率增加，然后輸出前置放大主要完成對小信號的電壓放大，使得到后一級所需要的輸入。后一級主要對音頻進行功率放大，使其能夠驅動電阻得到需要的音頻。五.電路板圖設計原件的排列方位盡可能和原理

9、圖一致，布線方向最好和電路圖走線方向一致，這樣便于生產中各種參數的檢查，調試和檢修。各元件排列分不要合理、均勻，整齊、美觀。PCB電路版圖如圖51所示:C40.4.7kS3S32INION2C:迎R230kC310uoc二2c圖51按照設計好的電路板圖進行板制，將所有元件依次焊接到PCB電路板上，焊接過程要盡量避免虛焊，整個電路焊接完成后要進行測試，各項指標參數要符合設計要求。六設計心得通過這次課程設計，不但進一步掌握了模電的知識及一門專業仿真軟件的基本操作，還提高了自己的設計能力及動手能力。更多的是看清了自己，明白了凡事需要耐心，實踐是檢驗真理的唯一標準。理論知識的不足在這次實習中表現的很明

10、顯。這將有助于我今后的學習，端正自己的學習態度從而更加努力的學習。只有這樣我們才能真正的去掌握它，而不是只懂得一點皮毛。同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發揚團結協作的精神。只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。團結協作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這次實習也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。首先，在專業知識的理解與掌握上更進了一步，通過對所不理解的專業知識的查找，并最終將其理解掌握，而且融入到設計理念中，這是一個不斷成長和成熟的過程。

11、其次，我明白了基本的理論知識和實踐設計的差別，這時候就要去自己尋找錯誤，有時候是電路連接，有時候是實驗原件的問題。而且把理論知識運用到實踐中時也是一個很大的挑戰，需要不斷的探索才可以。最后，這次課程設計讓我得到了很多在課堂上無法獲得的知識，以及解決問題的方法，對我來說，這是一次成功的課程設計，實踐，永遠是熟練自己知識的最根本的方法。更加明白以后的學習不僅要學好書本理論知識，更要多加軟件練習運用實踐。七參考文獻夏路易：電子電路EDA，兵器工業出版。蕭寶瑾：電路CAD講義，太原理工大學。曾廣興：現代音響技術應用，廣東科技出版社，1997年3月。張平：關于音頻功率放大器的應用，安陽大學學報，2002

12、年02期。吳振平：實用聲電技術，中國鐵道出版社，1984年11月。龔偉：音頻放大器控制方式綜述，重慶大學報，2003年02期。黎明：電子質量，2002年02期。華成英：模擬電子技術基礎M,北京高等教育出版社，2001。姚福安：音頻功率放大器設計，山東大學學報，2003年06期。牟小令：高效率音頻功率放大器，西南師范大學學報，2003年01期。馬建國：電子系統設計，高等教育出版社。曲榮：收音機電平指示電路錦集方佩敏：音頻功率放大器，電子世界，2003年08期。何希才：實用電子電路400例，電子工業出版社陳偉鑫：新型實用電路精選指南，電子工業出版社八.附錄元件列表見表一：表1音頻功率放大器電路原理

13、圖中的元件清單元件序號型號主要參數封裝數量備注RES2R110kAXIAL0.31RES2R230kAXIAL0.31RES2R34.7kAXIAL0.31RES2R415kAXIAL0.31CAPC1220uRAD0.21CAPC20.1uRAD0.21CAPC310uRAD0.21CAPC40.1uRAD0.21CON2INSIP21LM386A2LM386DIP81BATTERYBT12VSIP21LF353A1LF353DIP81SPEAKERSPK8/2WDIP61GND4目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document

14、 設計任務1 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 1.1設計要求1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.2功率放大器的基本原理1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 二音頻功率放大器簡介1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2.1早期的晶體管功放2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 三.方案選擇2 HYPERLINK l bookmark12 o Curre

15、nt Document 3.1前端放大器的設計2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3.2功率放大器的設計3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第二種設計方案：4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 最終方案選擇5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 四電路原理圖設計5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 五.電路板圖設計6六設計心得7七參考文獻9八附錄

16、10專業班級測控學生姓名課程名稱電路CAD太原理工大學現代科技學院設計名稱小功率音頻放設計周數1.5周指導教師大器設計任務主要設計參數前級電路電壓放大倍數；音頻功放的電壓放大倍數；下一級功率放大電路的輸入電壓；功率運放電路的增益；設計內容設計要求米用運算放大集成電路和功率放大集成電路完成小功率音頻放大器的設計；鞏固和加深對電路CAD課程的理解，培養我們運用電路CAD技術去獨立完成個實際課題的能力。培養針對課題需要，查閱文獻資料的能力，學會獨立思考、深入鉆研和分析解決問題的方法；3使我們熟練掌握電路仿真軟件EWB的使用方法，對一般的模擬電路和數字電路進行分析和仿真；熟練掌握電路設計軟件Prote

17、l的使用方法，能正確繪制電原理圖和PCB電路板圖。主要參考資料夏路易：電子電路EDA，兵器工業出版。蕭寶瑾：電路CAD講義，太原理工大學。學生提交歸檔文件1課程設計封面；2課程設計任務書；3.設計總體思路，基本原理和框圖；4總結與設計調試體會；課程設計任務書注：1課程設計完成后，學生提交的歸檔文件應按照：封面一任務書一說明書一圖紙的順序進行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂）2可根據實際內容需要續表，但應保持原格式不變。日期:指導教師簽名:小功率音頻放大器摘要這次的課程設計題目為音頻功率放大器，簡稱音頻功放，音頻功率放大器主要用于推動揚聲器發聲，凡發聲的電子產品中都要用到音頻功放，比如手機、MP4播放器、筆記本電腦、電視機、音響設備等給我們的生活和學習工作帶來了不可替代的方便享，音頻功率放大器是一個技術已經相當成熟的領域，幾十年來，人們為之付出了不