模拟电子课程设计1.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流模拟电子课程设计1.精品文档.模拟电子课程设计论文音频功率放大器系统设计院系： 电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 1041班 姓名： 霍常慧 学号： 1004064107 指导教师： 刘强 2011年 11月 24日目录第一章 绪论31.1音频放大器的简介31.2音频放大器背景31.3音频放大器类别3第二章 系统总体方案设计及方案认证62.1 LM386描述62.2 9013三极管72.3 扬声器7第三章 硬件设计及其工作原理93.1 多功能板焊接的注意事项93.2 手工焊接操作的基本步骤9 3.3 LM386的工作原理 10第

2、四章 总结与展望.11参考文献.13附录.14第一章 绪论1.1音频放大器的简介 进入21世纪以后，各种便携式的电子设备称为了电子设备的一种重要的发展趋势。从作为通信工具的手机，到作为娱乐设备的MP3播放器，已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。陆续将要普及的还有便携式电视机，便携式DVD等扽。所有这些便携式的电子设备的一个共同点，就是都有音频输出，也就是都需要有一个音频放大器；另一个特点就是它们都是电池供电的。都希望能够有较长的使用寿命。就是在这种需求的背景下，D类放大器别开发出来。它的最大特点就是能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要，在大

3、功率的电子设备中也需要。因为，功率越大，效率也就越重要。而随着人们的居住条件的改善，高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始兴起。在这些设备中，往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。这时，低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。1.2音频放大器背景音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz20kHz，因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应。根据应用的不同，功率大小差异很大，从耳机的毫瓦级到TV或PC音频的数瓦，再到“迷你”家庭立体声和汽车音响的几十瓦，直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上，大到能

4、满足整个电影院或礼堂的声音要求。音频放大器的一种简单模拟实现方案是采用线性模式的晶体管，得到与输入电压成比例的输出电压。正向电压增益通常很高。（至少40dB）。如果反馈环包含正向增益，则整个环增益也很高。因为高环路增益能改善性能，即能抑制由正向路径的非线性引起的失真，而且通过提高电源抑制能力（PSR）来降低电源噪声。所以经常采用反馈。1.3音频放大器类别长期以来，高品质音频放大器的工作类别，只限于A类（甲类）和AB类（甲乙类）。其原因在于过去只有电子管这样的器件，B类（乙类）电子管放大器产生的失真使它们甚至在公共广播用时都难于被人们所接受。所有的自称为高保真放大器均工作于推挽式的A类（甲类）。

5、随着半导体器件的出现和发展，放大器的设计得到了更多的自由。就放大器的类别而言，已不限于A类（甲类）和AB类（甲乙类），而出现了更多类别的放大器。就目前来说用于音频功率放大器的工作类别A类、AB类、和B类这三类放大器仍覆盖着半导体放大器的绝大多数。(1)、A类(甲类)放大器A类(甲类)放大器，是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器。这种放大器，由于避免了器件开关所产生的非线性，只要偏置和动态范围控制得当，仅从失真的角度来看，可认为它是一种良好的线性放大器。A类放大器在结构上，还有两类不同的工作方式。其中一类是将两个射极跟随器相联工作，其偏置电流要增加到在正常负载下有足够的电流流过，而不使任一

6、器件截止。这一措施的最大优点是它不会突然地耗尽输出电流，如果负载阻抗低于标定值，放大器会短期出现截止现象，在失真上可能略有增加，但不致出现直感上的严重缺陷。另一类可称作为控制电流源型(VCIS)，它本质上是一个单独的射极跟随器，并带有一个有源发射极负载，以达到合适的电流泄放。这一类作为输出级时，需要在开始设计之前就把所要驱动的阻抗是多低搞清楚。(2)、B类(乙类)放大器B类(乙类)放大器，是指器件导通时间为50的一种工作类别。这类放大器可以说是最为流行的一种放大器，也许目前所生产的放大器有99是属于这一类。由于大家比较熟悉，这里不作详细介绍。(3)、AB类甲乙类)放大器AB类(甲乙类)放大器，

7、实际上是A类(甲类)和B类(乙类)的结合，每个器件的导通时间在50100之间，依赖于偏置电流的大小和输出电平。该类放大器的偏置按B类(乙类)设计，然后增加偏置电流，使放大器进入AB类(甲乙类)。AB类(甲乙类)放大器在输出低于某一电平时，两个输出器件皆导通，其状态工作于A类(甲类)；当电平增高时，两个器件将完全截止，而另一个器件将供给更多的电流。这样在AB类(甲乙类)状态开始时，失真将会突然上升，其线性劣于A类(甲类)或B类(乙类)。不过笔者认为，它的正当使用在于它对A类(甲类)的补充，且当面向低负载阻抗时可继续较好地工作。(4)、C类(丙类)放大器C类(丙类)放大器，是指器件导通时间小于50

8、的工作类别。这类放大器，一般用于射频放大，很难找到用于音频放大的实例。(5)、D类(丁类)放大器这类放大器，其特点是断续地转换器件的开通，其频率超过音频，可控制信号的占空比以使它的平均值能代表音频信号的瞬时电平，这种情况被称为脉宽调制(PWM)，其效率在理论上来说是很高的。但是，实际困难还是非常大的，因为200kHz的高功率方波是不是好的出发点尚不清楚；从失真的角度来看，为保证采样频率的有效性，必须将一个陡峭截止频率的低通滤波器插入放大器与扬声器之间，以消除绝大部分的射频成分，这至少需要4个电感(考虑立体声)，成本自然不会低。此外，表现在频响方面，它只能对某一特定负载阻抗保证平坦的频率响应。(

9、6)、E类(戊类)放大器这类放大器，是一个极端聪明的半导体技术应用，它在几乎所有工作时间内，通过的电压或电流是较小的，亦即功率耗散很低。遗憾的是，它仅用于射频技术，而不用于音频。第二章 系统总体方案设计及方案认证2.1 LM386描述制造商：美国国家半导体公司种类：音频功率放大器LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机中。静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电。工作电压范围宽，4-12V or 5-18V。外围元件少。电压增益可调，20-200.图2-1 LM386引脚图图2-2 LM386内部电路图

10、LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20.但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200.输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。2.2 9013三极管9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，它是NPN型小功率三极管，下面介绍9013的引脚图参数等资料。参数：集电极电流Ic：Max500mA工作温度：-55 to

11、+150集电极-基极电压Vcbo：40V主要用途：放大电路2.3 扬声器扬声器的工作原理是：永磁体通过轭铁在磁路的环形气隙中产生一个磁场，和扬声器纸盆相连的音圈插入环形气隙中，永磁体被外部的轭铁所包围，从而可以免遭外界杂散磁场的干扰，反过来也可以减小永磁体磁场对外界的影响，当声音以电流的形式通过磁场时线圈便会因电流强弱的变化产生不同频率的震动，进而带动纸盆发出不同频率和强弱的声音。 第三章 硬件设计3.1 多功能板焊接的注意事项 手工锡焊接技术是一项基本功，就是在大规模生产的情况下，维护和维修也必须使用手工焊接。因此，必须通过学习和实践操作练习才能熟练掌握。注意事项如下： 1. 手握铬铁的姿势

12、掌握正确的操作姿势，可以保证操作者的身心健康，减轻劳动伤害。为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人的危害，减少有害气体的吸入量，一般情况下，烙铁到鼻子的距离应该不少于 20cm ，通常以 30cm 为宜。电烙铁有三种握法： 反握法的动作稳定，长时间操作不易疲劳，适于大功率烙铁的操作；正握法适于中功率烙铁或带弯头电烙铁的操作；一般在操作台上焊接印制板等焊件时，多采用握笔法。2. 焊锡丝一般有两种拿法。由于焊锡丝中含有一定比例的铅，而铅是对人体有害的一种重金属，因此操作时应该戴手套或在操作后洗手，避免食入铅尘。3. 电烙铁使用以后，一定要稳妥地插放在烙铁架上，并注意导线等其他杂物不要碰到烙铁头，以免

13、烫伤导线，造成漏电等事故。 3.2 手工焊接操作的基本步骤掌握好电烙铁的温度和焊接时间，选择恰当的烙铁头和焊点的接触位置，才可能得到良好的焊点。正确的手工焊接操作过程可以分成五个步骤： 步骤一：准备施焊左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。 步骤二：加热焊件烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为 1 2 秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。 步骤三：送入焊丝焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！ 步骤四：移开焊丝当焊丝熔化一定量后，立

14、即向左上 45 方向移开焊丝。 步骤五：移开烙铁焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上 45 方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约也是 1 至 2s 。 3.3 LM836的工作原理 用LM386组成的OTL功放电路如上图所示，信号从3脚同相输入端输入，从5脚经耦合电容(220F)输出。图中，5脚所接容量为20F 的电容为去耦滤波电容。1脚与8脚所接电容、电阻是用于调节电路的闭环电压增益，电容取值为10F，电阻R在020k范围内取值；改变电阻值，可使集成功放的电压放大倍数在20200之间变化，R 值越小，电压增益越大。当需要高增益时，可取R=1，只将一只10F电容接在4

15、脚与7脚之间即可。输出端5脚所接10电阻和0.1F电容组成容性校正网络，以抵消负载中的感抗分量，防止电路自激，有时也可省去不用。该电路如用作音频的功放电路，输入端接前置放大电路。第四章 总结与展望此次课程设计是我大学生活重要的一步。从最初的设计LM386原理图，查找资料，焊接技巧，到写论文直到完成论文。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改论文，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了音频功率放大器用途及工作原理，熟悉了音频功率放大器的设计步骤，锻炼了设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次课程设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工

16、作岗位前的一次热身。课程设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的制作能力。但是课程设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。在焊接的实验过程中，由于操作不熟练和比较缺乏耐心，导致我们小组多走了很多弯路，浪费了比较多的时间，以后一定要改正这些缺点才可以，在实验之前多听老师的指导和教诲，老师是有经验的，要多像老师学习。焊接是一个需要细心对待的技术活，一不留神就会弄错了，存在的问题有手指的灵活度不够，不够熟练，导致焊锡过多，或者出现缝隙。所以必须认真对待，只有把每个连接部分都焊接好，机器才能有条不紊的运行起来。良好的焊接时

17、音频放大器性能良好的关键，熟能生巧，所以多实践，就会有收获。通过不断地练习，我嫩熟练的掌握焊接机巧，不断进步。这次实践是对自己大学两年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很不全面。自己的求学之路还很长，以后更应该在工作实践中不断学习，努力使自己成为一个社会需要的，有知识有能力的人，在今后的人生道路上闯出属于自己的一片辉煌。首先诚挚的感谢我的实验指导老师刘强老师，从论文的设计、整改及论文的定稿过程中，自始至终都倾注着老师的心血。老师以严谨的治学之道、宽厚仁慈的胸怀、积极乐观的生活态度，兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神为我树立了学习的典范，他的教诲与鞭策将激励我在学习和生活的道路上

18、励精图治，开拓创新。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。我以最诚挚的心意感谢刘强老师。致谢在本论文完成之际，我要深深感谢那些曾经指导和帮助过我的老师和同学们。首先，衷心感谢我的实验指导老师。论文是在刘强老师的悉心指导下完成的，从电路的设计、焊接、调试工作的开展到论文的撰写和修改，处处渗透着刘强老师的关心和指导。刘强老师深厚的理论功底、丰富技术经验、严谨的治学态度使学生学到了很多东西，这笔宝贵的财富将一直伴随着我，并且使我受益终生。在电路的焊接以及论文的撰写过程中，我得到了同组好友梁婧怡、华显阳以及冷重阳同学的无私帮助和大力支持，在此深表谢意。你们是完成本课题的中坚力量，为项目

19、付出了大量的心血，很高兴能够与你们共同度过在实验室的那些快乐的时光，对你们表示最诚挚的感谢。此外，我还要感谢在我的论文中所有被援引过的文献的作者们，他们是我的知识之源！最后，再次向所有给予我帮助和鼓励的同学和老师致以最诚挚的谢意！ 参考文献1曾广兴:现代音响技术应用，广东科技出版社，1997年3月12页21页。2张平:关于音频功率放大器的应用，安阳大学学报，2002年02期123页126页。3龚伟:音频放大器控制方式综述，重庆大学报，2003年02期87页93页。4黎明.电子质量，2002年02期55页60页。5周良权.模拟电子技术基础M，高等教育出版社，200166页。6姚福安.音频功率放大

20、器设计，山东大学学报，2003年06期200页。7牟小令.高效率音频功率放大器，西南师范大学学报，2003年01期5355页。8马建国.电子系统设计，高等教育出版社11页。9方佩敏.音频功率放大器，电子世界，2003年08期10页11页。10何希才.电路基本分析（第二版）,高等教育出版社6页。11陈伟鑫.新型实用电路精选指南,电子工业出版社99页。12谢自美.电子线路设计实验测试,华中科技大学出版社77页79页。13康华光.模拟集成电路设计，机械工业出版社2005.11105页。14胡宴如.高频电子线路，高等教育出版社，2003年01期66页67页。15童诗白.模拟电子技术基础，高等教育出版社2000.3199页200页。16徐治邦.集成电路音响放大器，新时代出版社1984.155页。17王增福.新编线性直流稳压电源，电子工业出版社2004.1188页。附录