模电设计论文_模电课程设计论文

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一、.设计方案：

音频功率放大器要求：

输入信号为50mv，50~15KHz的音频信号，负载为8Ω扬声器的情况下，输出Pom≥5W。

本方案分两级设计，第一级采用集成运算放大器构成的比例放大器做为激励，主要完成对小信号的放大。要求放大倍数大，输出阻抗低，频带宽度宽，噪音低。第二级采用双电源的OCL电路做为功放输出级，功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。

二、.各部分电路分析：

1、电源部分

由于设计要求Pom为(VCCUCES)

2om5W，根据P2RL（其中RL

为8Ω，UCES一般取3V以上），所以有：

即VCC12V

本方案选用了±15V的VCC电压。

2．功放部分：

由两部分构成，前级采用集成运算放大器构成的比例放大电路，对输入的信号进行电压放大，输出级采用OCL互补输出结构的功率放大电路，对经过前级放大的信号进行功率放大。

晶体管Q1～Q4组成复合式晶体管互补对称电路。Q1、Q2为相同类型的NPN管，组成复合式的NPN管；Q3、Q4为不同类型的晶体管，组成复合式的PNP管，用于多级放大。

1.对于集成运放电压放大倍数的选取：

放大倍数决定于R9、R10和R11的选取。由公式 VCCUCES2PomRL

A1(R11R10)R9

决定。

mV，其放输入为有效值为50mV的信号，其峰-峰值为2250mV1

41大后的峰-峰值不能超过正负电压差值，即： V，2250mVAu30

所以，放大倍数不得大于213。

Urms输出功率要不小于5W，因为W，所以 8RL

2UOPPRLW2217.9V 决定了运放的输出电压需不小于17.9V

2250mV127

接入电位器R11以便于对放大倍数进行适当的微调，电路中放大倍数的调节68K68K200K范围为（1，1），即69≤Au≤269。1K1K

选取集成运放时，GBW需不小于Auf12715k2MHz

本方案选用NE5534，其GBW为10MHz，足以满足要求。

2.OCL两功率管的选取：

功率放大管的选择决定于管子的极间反向击穿电压，集电极最大电流与集电极最大功耗。

1)极间反向击穿电压UCBO=2VCC=30V。

2)集电极最大电流ICmaxIEmax(VCCUCES)，考虑留有一定余地，RL

VCCI一般取CmaxL，即所选功放管ICmax应大于1.5A。

3)集电极最大耗散功率PCM

因此选择的功放管应满足：

1.UCBO>30V；

2.ICM>1.5A；

3.PCM>1W； 2Pom20.2Pom1W

本方案选用TIP41C，它的UCBO=100V，ICM=6A，PCM=65W。足已满足要求。采用复合管可以保证一定的放大倍数更重要的是可以使用两个相同的功放管，以使两管参数更为一致。

3.用于消除交越失真的偏置电路：

R1、R15、R5和二极管D1、D2组成的支路是两对符合管的偏置电路，用于消除交越失真，设置静态工作点，使两个晶体管均工作在临界导通状态或微导通状态。UAB＝URp3＋UD1＋UD2，各大于Q1、Q3发射结开启电压之和，有微小电

流通过，静态调节R5，使

UR6IE1R6IBR60.7V（1）

Q2也临界导通。由于IE1IE2，R6R12，所以Q4也临界导通。Q1、Q3Q4提供激励电流，为Q2、这个电流不需要太大，Q1、Q3只需一般的8050和8850就可以了。但这对管的值一定要接近。本人选到一对都等于234的管。本方案试取R6、R12=220Ω。根据（1）式可得IB1IB20.136mA。因为流过二极管D1、D2的电流远大于IB1、IB2，可认为大一个数量级，即ID1ID210IB11.36mA。由此可确定R1R15R52VCCUD1UD2。ID

1UD2取决于二极管的材质，其中UD1、硅管为0.7V，锗管为0.2V。这里要与8050

和8550的材质一样，才能做静态偏置电压。而8050和8550都是硅管，所以二极管选用硅管N4148。这样可计算出R1R15R521K。其中R5用于调整复合管的微导通状态，调节范围不需太大，几百欧或1KΩ的电位器，由此可确定R1R1510K。焊接电路应使R5＝0，在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。

Rp1控制音量调节取47KΩ，以保证功放的输入阻抗大于前级的输出阻抗；因为Ui＝0时要求Uo≈0，所以Rp1须接地。

R2、R7用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十至几百欧。本方案取100Ω。R8、R13为负反馈电阻，可改善功放的性能，并能观测功放管的静态电流，但不宜太大。一般为几欧。本方案取0.5Ω。因为末级电流较大，所以此电阻应用大功率水泥电阻。

电容C1起隔直作用，只有很小时，在交流通路中才可视为短路，所以取值：C1＝10μF。

实验证明，VCC大电压输入会对输入小信号造成很严重的干扰，所以应在VCC输入端各接一个100μF电解电容和一个0.1μF瓷片电容，用于电源的去耦。

三．个人心得

刚开始做一个电路板，首先要接触的就是protel这个软件。因为需要这个软件来进行电路原理图的设计以及pcb图的绘制。当我们拿到这次课程设计的要求后，我就马上着手准备设计所需要的电路，由于自己之前没有接触过protel这个软件，所以在开始那段时间很是纠结，后来在请教了一些学长以及上网找到了一

些视频教程之后有所进展，根据设计要求把原理图画出来了。这只是一小步，当我开始要封装，还有布线的时候，才发现原来这个才是最有难度的。在参考了很多学长的资料后，我自己一点进展都没有。不管怎样布线，最后还是会交叉重叠，出现错误。眼看时间有点紧了，所以就决定舍弃自己布线的念头。于是我就把学长们的PCB图进行修改。这个修改主要有两方面：一是由于我们班买的散热器比学长们设计的大，所以在PCB图上放散热器的空间是不够的，所以要对PCB图进行一些移动调整。二是原始的PCB图的线是布出来了，但是在某些连接以及转角位置有点瑕疵，我也对它们进行了一些修改。就这样，PCB图这一步就弄好了。

接下来就是将PCB图打印出来，这时候又遇到了一个问题：就是我在打印预览的时候看到的过孔都是灰色的，以及过孔的孔没有显示出来。于是自己就上网去找了一些资料了解了一下，但是网上的资料有点不全，没能把这个问题解决。后来我就在打印预览页面每个功能选项都看了一遍。后来发现问题出在打印页面的属性设置，要把属性“显示孔”“黑色&白色”选上，还有把“multilayer”图层移到第一位。这样的设置就没问题了。

当PCB图打印出来之后，印版腐蚀焊接方面就没什么问题了，最后一次测试通过。

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