1、本科生課程設(shè)計(jì)題目收音機(jī)音頻放大電路仿真設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)械交通學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教帥職稱講師2011年12月25日教務(wù)處制指導(dǎo)教師簽名:模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目子項(xiàng)目滿分得分1.作品制作質(zhì)量20完成效果202.設(shè)計(jì)報(bào)告方案論證1050電路、計(jì)算，或仿真20調(diào)試、測(cè)試數(shù)據(jù)10規(guī)范性103.其他工作態(tài)度510答辯5總分100總分:目錄1設(shè)計(jì)目的32設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案分析32.1設(shè)計(jì)要求32.2設(shè)計(jì)方案分析32.2.1功率放大電路的分析32.2.2電壓放大電路的分析43設(shè)計(jì)內(nèi)容53.1功率放大電路53.1.1功率放大電路的分析53.1.2功率放大電路的設(shè)計(jì)計(jì)算63.1.3功放電路73.2電壓

2、放大電路83.2.1計(jì)算元件參數(shù)83.2.2耦合電容和旁路電容的選取133.2.3反饋網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算143.2.4電壓放大電路圖形143.2.5確定靜態(tài)工作點(diǎn)153.2.6輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)的計(jì)算164圖形仿真和運(yùn)行結(jié)果184.1電路圖184.2仿真結(jié)果185收音機(jī)的制作過程226心得體會(huì)221設(shè)計(jì)目的1、培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力。2、學(xué)習(xí)和使用multisim軟件。3、訓(xùn)練毅力和耐心。培養(yǎng)獨(dú)立思考問題的能力。4、較好的把握電路圖和實(shí)物之間的聯(lián)系，并且會(huì)對(duì)造電路圖檢測(cè)錯(cuò)誤。5、根據(jù)原理圖測(cè)出靜態(tài)工作點(diǎn)。2設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案分析2.1設(shè)計(jì)要求1設(shè)計(jì)一個(gè)晶體管功率放大器電路，輸入信號(hào)

3、600mV輸出功率1-5WA2輸出功率在1V5WL問3放大器工作頻率范圍30Hz-30kHz4帶內(nèi)增益平坦度小于1dB5效率大于40%（越高越好）6電壓放大倍數(shù)：Au=1627最大輸出電壓：Vom=2.5V8頻率響應(yīng)：30H30kHz9輸入電阻：15kQ10失真度：YV：ES為晶體管飽和壓降，取VDES=1V。VF1V,給定電源電壓E=15V,可以滿足要求。2、確定T2的集電極電阻和靜態(tài)工作電流因?yàn)檫@級(jí)的輸出電壓比較大， 為使負(fù)載得到最大幅度的電壓，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。如圖7所示。由圖可知，Q點(diǎn)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，因此的T2靜態(tài)工作點(diǎn)滿足下列條件。A圖6電源電壓波形Vom=、2V

4、0指標(biāo)要求的最大輸出電壓Ec-VCEQ2=1CQ2R8VE2因在晶體管的飽和區(qū)和截止區(qū)信號(hào)失真很大， 為了使電路不產(chǎn)生飽和失真和截止失真,VCEQ應(yīng)滿足:VCEQAUH+VCES由（1-1）式消去ICQ2并將（1-2）式代入可得:由（1-1）式消去VDEQM得:3、確定T2發(fā)射級(jí)電阻4、確定晶體管T2（1）選取晶體管時(shí)主要依據(jù)晶體管的三個(gè)極限參數(shù):BVCE晶體管c-e問最大電壓VcEmax（管子截止時(shí)Ct問電壓）IC命晶體管工作時(shí)的最大電流ICmax（管子飽和時(shí)C-e回路電流）由圖3：VCEQ2=I1CQ2R8RLR8RL(1-1)由圖2：(1-2)取VE=3V;VCES=1V則:ECVom-

5、VE2VCES-2)RL15-3R8:(.2.5、21-2)1.8k=1.163k取R8=1k由圖8靜態(tài)工作點(diǎn)分析圖得ICQ2RR/RL15-3(33/1.8)k7.3mAR9=VE21CQ2=4107.3mA取R3=42211圖8靜態(tài)工作點(diǎn)分析圖圖9基極電阻R6.R7分析圖VBQ2VE2VBE230.7R7=10.27k1RIR5IBQPCM晶體管工作時(shí)的最大功耗Pcmax由圖6可知：IC2最大值為IC2ma=2ICQ2圖9基極電阻R6.R7分析圖VBQ2VE2VBE230.7R7=10.27k1RIR5IBQVCE的最大值VcE2ma=EC根據(jù)甲類電路的特點(diǎn)，T2的最大功耗為：Pcma=V

6、；EQ2TCQ2因此T2的參數(shù)應(yīng)滿足：BVCEEC=15VIcM*2IcQ=5.747mAPcMVCEQ2 IcQ=172.14mW選用S9011,其參數(shù)為：BME30VIcM30mAPcM400mW滿足要求。5、確定T2的基極電阻在工作點(diǎn)穩(wěn)定的電路中，基極電壓VB越穩(wěn)定，則電路的穩(wěn)定性越好。因此,在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)盡量使流過R和R的IR大些， 以滿足IRIB的條件， 保證VB不受IB變化的影響。但是IR并不是越大越好，因?yàn)镮R大，則R6和R的值必然要小，這時(shí)將產(chǎn)生兩個(gè)問題：第一增加電源的消耗；第二使第二級(jí)的輸入電阻降低，而第二級(jí)的輸入電阻是第一級(jí)的負(fù)載，所以IR太大時(shí)，將使第一級(jí)的放大倍數(shù)降低。

7、為了使VB穩(wěn)定同時(shí)第二級(jí)的輸入電阻乂不致太小，一般計(jì)算時(shí)，按下式選取IR的值：IR=(510)IBQ硅管IR=(1015)IBQ錯(cuò)管在上式中IR的選取原則對(duì)硅管和錯(cuò)管是不同的，這是因?yàn)殄e(cuò)管的ICBO隨溫度變化大，將會(huì)影響基極電位的穩(wěn)定，因此IR取值一般比較大。 對(duì)硅管來說ICBOB小， 因此IR的值可取得小些。本電路T2選用的是硅管，取IR=5IBQP=100則：由圖9知：屁2=1=工7.3=0.073mA100IR2=50.073=0.365mA圖10電阻R3R4R5分析圖R6=F-R7=31.4E取：R7=10心；R6=31心。5、確定晶體管Ti(1)確定Ti的靜態(tài)工作點(diǎn)因?yàn)榈谝患?jí)是放大器

8、的輸入級(jí)，其輸入信號(hào)比較小，放大后的輸出電壓也不大。所以對(duì)丁第一級(jí)， 失真度和輸出幅度的要求比較容易實(shí)現(xiàn)。 主要應(yīng)考慮如何減小噪聲，因輸入級(jí)的噪聲將隨信號(hào)一起被逐級(jí)放大，對(duì)整機(jī)的噪聲指標(biāo)影響極大。晶體管的噪聲大小與工作點(diǎn)的選取有很大的關(guān)系，減小靜態(tài)電流對(duì)降低噪聲是有利的，但對(duì)提高放大倍數(shù)不利。所以靜態(tài)電流不能太小。在工程計(jì)算中，一股對(duì)小信號(hào)電路的輸入級(jí)都不詳細(xì)計(jì)算，而是憑經(jīng)驗(yàn)直接選取:IcQ1=0.11mA錯(cuò)管IcQ1=0.12mA硅管VCEQ=(23)V如果輸入信號(hào)較大或輸出幅度較大時(shí)不能用此方法，而應(yīng)該具體計(jì)算計(jì)算方法與計(jì)算第二級(jí)的方法相同。(2)確定T1管的集電極電阻，發(fā)射級(jí)電阻由圖10

9、知:R_EC-(VE1VCEQ1)1CQ1取：VE1=3V;VCEQ1=3V;IcQ1=1mA則：(15-3-30.7)V1mA=11.3k?。篟3=10kQR4R5=也=虬=3kICQI1mA?。篟1=113kQ;R2=37kQ3.2.2耦合電容和旁路電容的選取各級(jí)耦合電容及旁路電容應(yīng)根據(jù)放大器的下限頻率f1決定。這些電容的容量越大，則放大器的低頻響應(yīng)越好。但容量越大電容漏電越大，這將造成電路工作不穩(wěn)定。因此要適當(dāng)?shù)倪x擇電容的容量，以保證收到滿意的效果。在設(shè)計(jì)時(shí)一股按下式計(jì)算:2B(Rsr“)其中：R是信號(hào)源內(nèi)阻，rn是第一級(jí)輸入電阻C2其中：ro2是第二級(jí)輸出電阻?。篟4=24Q;R5=2

10、.7kQ(3)Ti管基極電阻的選取?。篒R=10IBQ,VEI=3V由圖11知；VEIVBEI30.7101BQ110JL100=37k11=113kJ其中：01是第一級(jí)輸出電阻,ri2是第二級(jí)輸入電阻C312二fiSRL)圖11T1管電阻選取分析圖3.2.4電壓放大電路圖形Ce22.f|（Rb，辰2）其中：Rb=R6/R7/R3由丁這些公式計(jì)算繁瑣，所以在工程計(jì)算中，常憑經(jīng)驗(yàn)選取：耦合電容：210H發(fā)射極旁路電容：150200H現(xiàn)在用第二種方法確定C1、C2、C3、Ce1和Ce2?。篊1=C2=C3=10HCe1=Ce2=100H電容器的耐壓值只要大丁可能出現(xiàn)在電容兩端的最大電壓即可3.2.

11、3反饋網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算根據(jù)深度反饋的計(jì)算方法，由圖7知:圖12深度反饋網(wǎng)絡(luò)圖1Rf田二162FvvR4所以Rf=100R4-R4Q4.3kQ3.2.4電壓放大電路圖形取:Rf=4.7kQ,Cf=10pF15V圖14T2管靜態(tài)圖vccR3-IlkQJR6:31kQLRI:：113kQR8-IkQT1C210uFG3n10uFT2MRF9011LT1AR42403R52,7kQ:Rf:-WV-47kD、Ce1：100uF圖133.2.5確定靜態(tài)工作點(diǎn)R631kQMRF9Q11LT1A15VC410uFR7-10k。MRF9011LT1Ce2multisimR94220:；100uF:電路仿真圖_|CQ1

12、IB1-|ci=1mAVcE1=EcTci(R3R4R5)二15-1(110.0242.7)=1.276V0.01mA100圖16T1管的小信號(hào)模型ICQ2_Il。=0-072mAIC2=7.2mAVCE2=EC-IC2(R8R9)-15-7.2(10.422)=4.76V圖15T1管靜態(tài)圖根據(jù)靜態(tài)分析圖靜態(tài)工作點(diǎn)分析圖如下求得T1,T2管的靜態(tài)工作點(diǎn)lB1=0.01mAIC1=1mAlB2=0.072mAIc2=7.2mA3.2.6輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)的計(jì)算根據(jù)小信號(hào)模型法T1管2C2If小10uF1VCE1=1.276VVCE2=4.76V11kQ1l3kDMRF9011LT1

13、AR104.3kQ-26mA26rbe1=200(1：)=200(1100)=2.826(1ICQ11riR1/R2/rb1(1)R4=113/36/(2.826(1100)0.018)=3.97K”ri1=3.97K”ro1=R3-11x，1A俱/知Av1=一T2管200(1：)26=200(1100)類=0.565KIbe2ICQ17.3E=R6/R7/rbe2=31/10/0.565=0.525K”|o2=R8T5A用/代)100(1/2.7)-124.93AV2-0.565F=R4RFR4RF=4.7KAV=AV1AV2=4433100(10/2.7)35492.82611000.02

14、4be1(1*Ibe20.024K110.00568K11RF圖17T2管的小信號(hào)模型AVF=AV=1691AVF:-4.3%162在允許的范圍內(nèi)而原始數(shù)據(jù);Av=162誤差=162-169=7誤差在范圍內(nèi)誤差小丁5%4圖形仿真和運(yùn)行結(jié)果4.1電路圖4.2仿真結(jié)果1、利用示波器做出電壓放大的仿真波形圖KBF1R1113kQ*Ce2=：100uFT1AXsci圖18設(shè)計(jì)電路圖圖20功率級(jí)放大電路波形圖|EJ|MEASUREMPos.CHl10mVMgRIMII2024旨我瑚就島新色CH4Pk-Pk%-VCHINowCHIPk-Pk20mVCH2P!c-Pk767mVuROVER圖19電壓放大電路仿真波形TektronixQ21PC-WEF0口0000圖25最大輸出功率F波特圖示或-XBP1圖21幅頻曲線圖22相頻曲線幅頻特性：隨著頻率的增加，電壓幅值也隨之增加。當(dāng)頻率達(dá)到100Hz時(shí)，幅值趨丁穩(wěn)定。相頻特性：隨著頻率的增加，相位角隨之減小。當(dāng)頻率達(dá)到1KHz時(shí)，相位角趨丁穩(wěn)定。2、功率仿真結(jié)果15V圖23設(shè)計(jì)電路功率仿真圖波形信 號(hào) 迭 項(xiàng)頻 率 占 空比 振 幅 偏移上升/降時(shí)間|設(shè)置+(?公共n圖24最小輸出功率形殳置+比率豈幅膝頻占振偏t;升門鄧樸寸間|2460W功至因數(shù)；11TOO