模擬電路課程設計報告 1

2021-04-11 02:58:07 字數 3846 閱讀 5606

一、設計任務:

用通用ic和分立元件結構,設計並製作乙個實用的ocl音訊功率放大器,且要求能夠長時間穩定工作,功率放大器用的直流穩壓電源一併設計製作。

2. 設計約束:

不准實用專用的音訊功放ic,可用通用ic作前置的放大驅動。功放級必須採用分立元件組成。

三、設計指標:

輸入訊號u i≤50mv,負載8ω,輸出功率po≥5w,下限頻率l≤50hz,上限頻率h≥20khz,零點電壓≤100mv。自帶電源。

四.設計方案:

本方案分用兩級設計,第一級採用整合運算放大器構成的比例放大器做為激勵,主要完成對小訊號的放大。其中要求放大倍數大,輸出阻抗低,頻頻寬度寬,噪音低。第二級採用雙電源的ocl電路做為功放輸出級,功率放大器決定了整機的輸出功率、非線性失真係數等指標,要求效率高、失真盡可能小、輸出功率大。

五、.各部分電路分析:

1.電源部分:

.因為為5w,根據(其中rl為8ω,一般取3v以上),所以有: 即

本方案選用了±15v的電壓。

為了得到穩定的±15v電源,電源部分將由三部分組成:

(1) 變壓器部分:由於需得到±15v的穩定電壓,所以輸入穩壓電路的電壓需略高於±15v。本方案採用±17.5v輸出的變壓器。

(2) 整流部分:採用單相橋式整流電路,可選用四個1n4007二極體或橋堆,最大整流電流1a即可。

(3) 穩壓部分:為得到穩定的±15v電源,穩壓部分採用7815與7915的整合三端穩壓晶元,輸入端並接乙個2200μf電解電容,以改善紋波與抑制輸入的過電壓;輸入端和輸出端各並接乙個0.1μf瓷片電容,以改善負載的瞬態響應。

值得注意的是,輸入端的50v耐壓2200μf電解電容的耐壓值必須滿足

實驗證明剛好25v的耐壓會由於變壓器輸出的瞬間電壓過高而報廢。所以本方案選用50v耐壓的電容。

(4) 濾波部分:採用常用的電容濾波,取值2200μf。此2200μf只要高於15v就可以。由於穩壓晶元輸出可能略高於15v,所以本方案還是採用50v耐壓的電容。

2.功放部分:

電路圖如圖:

由兩部分構成,前級採用整合運算放大器構成的比例放大電路,對輸入的訊號進行電壓放大,輸出級採用ocl互補輸出結構的功率放大電路,對經過前級放大的訊號進行功率放大。

電晶體~組成複合式電晶體互補對稱電路。、為相同型別的npn管,組成複合式的npn管;、為不同型別的電晶體,組成複合式的pnp管,用於多級放大。

1. 對於整合運放電壓放大倍數的選取:

放大倍數決定於r9、r10和r11的選取。由公式決定。

輸入為有效值為50mv的訊號,其峰-峰值為,其放大後的峰-峰值不能超過正負電壓差值,即:

,所以,放大倍數不得大於213。

輸出功率要不小於5w,因為,所以 =6.3v

決定了運放的輸出電壓需不小於.接入電位器以便於對放大倍數進行適當的微調,電路中放大倍數的調節範圍為(1+100k,1+100+100=201k),即101≤au≤201。

選取整合運放時,gbw需不小於

本方案選用ne5532,足以滿足要求。

2. ocl兩功率管的選取:

功率放大管的選擇決定於管子的極間反向擊穿電壓,集電極最大電流與集電極最大功耗。

1) 極間反向擊穿電壓==30v。

2) 集電極最大電流,考慮留有一定餘地,一般取,即所選功放管應大於1.5a。

3) 集電極最大耗散功率

因此選擇的功放管應滿足:

1. >30v;

2. >1.5a;

3. >1w;

本方案選用tip41c,其=100v,=6a,=65w。足已滿足要求。

採用復合管可以保證一定的放大倍數更重要的是可以使用兩個相同的功放管,以使兩管引數更為一致。

3. 用於消除交越失真的偏置電路:

r1、r15、r5和二極體d1、d2組成的支路是兩對符合管的偏置電路,用於消除交越失真,設定靜態工作點,使兩個電晶體均工作在臨界導通狀態或微導通狀態。uab=urp3+ud1+ud2,各大於、發射結開啟電壓之和,有微小電流通過,靜態調節r5,使

1)也臨界導通。由於,,所以也臨界導通。、為、提供激勵電流,這個電流不需要太大,、只需一般的8050和8850就可以了。

但這對管的值一定要接近。本方案試取、=330ω。根據(1)式可得==0.

091a。因為流過二極體d1、d2的電流遠大於、,可認為大乙個數量級,即0.91a。

由此可確定。其中、取決於二極體的材質,矽管為0.7v,鍺管為0.

2v。這裡要與8050和8550的材質一樣,才能做靜態偏置電壓。而8050和8550都是矽管,所以二極體選用矽管in4007。

這樣可計算出。其中用於調整復合管的微導通狀態,調節範圍不需太大,幾百歐或1kω的電位器,由此可確定。焊接電路應使r5=0,在調整輸出級靜態工作電流或輸出波形的交越失真時再逐漸增大阻值。

r2、r7用於減小復合管的穿透電流,提高電路的穩定性,一般為幾十至幾百歐。本方案取100ω。r8、r13為負反饋電阻,可改善功放的效能,並能觀測功放管的靜態電流,但不宜太大。

一般為幾歐。本方案取1ω。因為末級電流較大,所以此電阻應用大功率水泥電阻。

電容c1起隔直作用,只有很小時,在交流通路中才可視為短路,所以取值:c1=10μf。

實驗證明,大電壓輸入會對輸入小訊號造成很嚴重的干擾,所以應在輸入端各接乙個100μf電解電容和乙個0.1μf瓷片電容,用於電源的去耦。

五、安裝與除錯總結:

本次製作使用了pcb板,出現了電路板腐蝕過度,重做,電路印的不理想,焊的不好,但還好耐心重做了!做好了!還有主要問題出在除錯上,電源電路比較簡單,問題也較少,主要是一開始輸出電壓不對稱,後來在可調端與輸出端加入了電位器,最後電源輸出基本達到穩定輸出15v要求。

功放部分電路出現問題比較多一點,一開始接入電源時,出現短路提示,發現板上出現短路問題,檢查修改!

除錯的時候,我總結了幾點步驟,可能比較好的方法:

1.先調細調電阻1k,使兩個in4007和1k可調電阻這三個元件的兩端電壓差不多為1.6v。

然後測輸出與地間的電壓,這時如果電路設計與製作沒問題時,一般靜態工作點零點電位在100mv下,這時可以通過調1k電阻,可以是零點電位更小,這裡我調到了58mv。

2.然後輸入訊號,觀測波形,可以發現如果沒問題,波形會比較好,可以通過調100k可調電阻,是波形在不失真的情況下,其輸出電壓最大,計算出其功率、這裡我差不多可以調到8w的功率,符合要求!

3.調板的時候出現了點問題:

一開始在輸出端基本沒輸出,在ne5532輸入端測得有訊號輸入,在輸出端測得正弦波,初步判斷應該是無反饋,後來直接將輸出端引一導線反饋至5532輸入端,在輸出端測到正弦波,確定是輸出訊號無反饋回輸入端,同時初步判斷是功放級沒工作。修改後將前面除錯時所加的反饋短路線斷開,在輸出端仍可以得到正弦波,且幅度可以達到要求。此時測得零點電壓90毫伏,雖可以達到要求,但個人認為還是過大,但調整的時候基本上沒改善,估計是管子對稱性沒選好,由於時間問題,沒有在對電路進行調整,日後有時間可以換管子或者再對電路進行改善。

在測試頻率特性時,高頻方面沒什麼問題,低頻可以達到3hz左右。至此,電路除錯才基本完成。

4.在做電源的時候,出現較多問題,一端出來的電壓一直無法穩到15左右,出現比較大的誤差!後面個人認為是我們班買的穩壓管7915ic有問題,經過仔細認證與檢查,最後換了塊不同品牌的7915,問題解決,兩端輸出電壓分別為14.

9和15.1,基本符合要求!

通過本次課程設計,不但又一次重溫了運放與功放方面的知識,而且在除錯中積累了許多經驗。雖然在本次設計製作除錯過程中出現不少問題,但在經過個人思考後,都得以一一解決,很高興在除錯方面又有了新的體會,除錯過程決不可以亂陣腳,一些同學接上電源和訊號,測輸出無波形後,就亂了,不知從何入手,個人覺得,除錯過程出現問題在所難免,只要順著訊號走的方向一步步檢查下去,一般是可以檢查出問題所在的,當然測的過程中還應該利用所學的知識,判斷何處該出現何種波形.還有做板是認真負責,即使檢查錯誤,也是很關鍵的,不能像有些同學那樣,到最好除錯才發現自己出現了好多超低階錯誤!

模擬電路課程設計報告格式

題目 溫度控制器的設計 班級姓名 學號指導教師 撰寫日期 第一章課程設計要求及電路說明 3 1.1課程設計要求與技術指標 3 1.2課程設計電路說明 4 第二章課程設計及結果分析 6 2.1課程設計思想 6 2.2課程設計問題及解決辦法 6 2.3除錯結果分析 7 第三章課程設計方案特點及體會 8 ...

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