課程設(shè)計(jì)---基本互補(bǔ)對稱功率放大器ocl的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目：基本互補(bǔ)對稱功率放大器OCL的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　具較扎實(shí)的電子電路的理論知識及較強(qiáng)的實(shí)踐能力；對電路器件的選型及電路形式的選擇有一定的了解；具備低高頻電子電路的基本設(shè)計(jì)能力及基本調(diào)

2、試能力；能夠正確使用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行電路的調(diào)試與檢測。</p><p>　　要求完成的主要任務(wù)： </p><p>　　1.采用6個(gè)以上的晶體管完成一個(gè)互補(bǔ)對稱功率放大器OCL的設(shè)計(jì)；</p><p>　　2.設(shè)計(jì)的功率放大器輸出功率達(dá)到10W以上；</p><p>　　3. 利用MULTISIM和PROTEL軟件繪制該電路的原理圖和PCB印制電

3、路板圖；</p><p>　　4.完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告（應(yīng)包含電路圖，清單、調(diào)試及設(shè)計(jì)總結(jié)）。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　1．2011年6月10日分班集中，布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)、選題；講解課設(shè)具體實(shí)施計(jì)劃與課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式的要求；課設(shè)答疑事項(xiàng)。</p><p>　　2．2011年6月10

4、日 至2011年6月23日完成資料查閱、設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試；完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫。</p><p>　　3. 2011年6月24日提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)驗(yàn)收和答辯。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日&

5、lt;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　1功率放大器的特點(diǎn)及OCL各模塊工作原理1</p><p>　　1.1 功率放大器的特點(diǎn)1</p><

6、;p>　　1.2功率放大器的分類：2</p><p>　　1.3功率放大器的個(gè)組成模塊及原理3</p><p>　　1.3.1 中級驅(qū)動的基本放大電路工作原理3</p><p>　　1.3.2 輸入級差分放大器模塊的工作原理6</p><p>　　1.3.3 輸出級功率放大器模塊的工作原理8</p><p&

7、gt;　　2基本互補(bǔ)對稱功率放大器的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3電路的仿真及實(shí)物調(diào)試13</p><p>　　3.1 Multisim軟件仿真電路13</p><p>　　3.2實(shí)物的調(diào)試15</p><p>　　4 通過Protel制作PCB板16</p><p><b>　　5 元件清單2

8、0</b></p><p><b>　　6心得體會21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　功率放大器廣泛應(yīng)用于電子線路系統(tǒng)中，在很多情況下設(shè)備的額定輸出功率比較小，這時(shí)就要在信

9、號輸出端和信號接收設(shè)備之間加上功率放大器來補(bǔ)充所需的功率，在電路中的核心部件是晶體管，其原理是利用三極管的放大作用，通過電流控制作用將直流電源的能量轉(zhuǎn)換為輸出信號的電流能量。由多級電路，經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)采用基本互補(bǔ)對稱型OCL電路，即省去輸出端的大電容，優(yōu)點(diǎn)是可以使系統(tǒng)的低頻響應(yīng)更加平滑。另外本課設(shè)采用protel和Multisim軟件來畫電路原理圖和制

10、作PCB板，進(jìn)行分析和調(diào)試。掌握設(shè)計(jì)和調(diào)試電路的一些方法和技巧。</p><p>　　關(guān)鍵字：輸出頻率，晶體管，互補(bǔ)對稱</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Power amplifiers are widely used in electronic circuit systems. In many cas

11、es, the rated output power of equipment is relatively small. Then we add the power amplifier between output the signal and the signal receiving device to supplement the power needed . The key components in the circuit is

12、 the transistor, the principle is the use of transistor amplification. The energy of the DC power was transformed into the current energy of the output signal by Current control action. By the multi-level </p><

13、;p>　　This course is designed with the basic complementary symmetrical circuit OCL, which eliminates the need for large output capacitor. The advantage of it can make the low-frequency system more smooth. Another lesso

14、n design using protel and Multisim software to draw schematic and PCB board production,We should Control circuit design and debug some of the methods and techniques</p><p>　　Keywords: output frequency, trans

15、istor, complementary symmetry</p><p>　　1功率放大器的特點(diǎn)及OCL各模塊工作原理</p><p>　　1.1 功率放大器的特點(diǎn)</p><p>　　晶體管是功率放大器的核心元件，其原理是利用三極管的電流控制作用或場效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流能量。若將小信號注入晶體管的基極，則集電極流過的電流會

16、等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流是原先的β倍的大信號，這現(xiàn)象即三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中放大電路并不是孤立的，在電路的輸出端要接入放大對象，即待放大的的信號，同時(shí)放大電路必將經(jīng)過放大或處理的信號送到負(fù)載，這就要求輸出級除電壓放大外，還要提供一定的功率。事實(shí)上，各種放大電路的本質(zhì)都是對能量的轉(zhuǎn)換和控制，無論哪種組

17、態(tài)的放大電路，無論有無電壓或電路流放大作用，均有功率放大作用。功率放大電路只不過是強(qiáng)調(diào)電路的側(cè)重點(diǎn)不一樣。區(qū)分并不是很嚴(yán)格。</p><p>　　但要注意的是功率放大器的負(fù)載都是低阻值的負(fù)載，在各種電壓放大器組態(tài)中，共射極放大電路和共基極放大電路的負(fù)載能力差，無法驅(qū)動低阻值的負(fù)載，負(fù)載能力最強(qiáng)的電壓放大電路是共集極放大電路，所以在各種功率放大器電路中的核心是共集電極放大電路。</p><p&g

18、t;　　在實(shí)際應(yīng)用中，功率放大器有以下幾個(gè)特點(diǎn)要重視：</p><p>　　（1）電路的輸出功率是交變電流和交變電壓的乘積，為得到需要的較大輸出功率，驅(qū)動低阻值的負(fù)載，要求輸出的電壓幅值足夠大，電流幅值足夠大，所以電路中的晶體管處于大信號工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）功放電路中的晶體管處于大信號工作狀態(tài)，要承受大的電壓、電流，必然有相當(dāng)大的管耗，當(dāng)超過晶體管的額定管耗時(shí)就易燒毀。電

19、路設(shè)計(jì)使用中首先要考慮怎樣充分地發(fā)揮晶體管功能而又不損壞晶體管。由于電路中功放管工作狀態(tài)常接近極限值，所以在功放電流調(diào)整和使用時(shí)要小心，不宜超限使用，同時(shí)注意電路的散熱，另外盡量選擇額定管耗大的晶體管。</p><p>　?。?）從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來看，功率放大電路提供給負(fù)載的交流功率是在輸入交流信號的控制下將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換成交流能量而來的。任何電路都只能將直流電能的一部分轉(zhuǎn)換成交流能量輸出，其余的部分主要

20、是以熱量的形式損耗在電路內(nèi)部的晶體管和電阻上，并且主要是晶體管的損耗。對于同樣功率的直流電能，轉(zhuǎn)換成的交流輸出能量越多，功率放大電路的效率就越高。因?yàn)楣β蚀?，所以效率的問題就變得十分重要，否則，就會帶來能源的浪費(fèi)。</p><p>　?。?）功放電路的輸入信號已經(jīng)幾級放大，有足夠強(qiáng)度，這會使功放管工作點(diǎn)大幅度移動，所以要求功放電路有較大的動態(tài)范圍。功放管的工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，輸出會有嚴(yán)重失真。同時(shí)由于晶體管的非線性，

21、功率放大電路又工作在大信號工作狀態(tài)，必然導(dǎo)致工作過程中會產(chǎn)生較大的非線性失真。輸出功率越大，電壓和電流的幅度就越大，信號的非線性失真就越嚴(yán)重。因而如何減小非線性失真是功率放大電路的一個(gè)重要問題。</p><p>　　1.2功率放大器的分類：</p><p>　　1.以晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)位置分類,即常見的功率放大器按晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)Q在交流負(fù)載線上的位置不同，可分為甲類、乙類和甲乙類3種。&

22、lt;/p><p>　?。?）甲類功率放大器</p><p>　　工作在甲類工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點(diǎn)Q選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)附近。在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)，晶體管都處于放大區(qū)內(nèi)，輸出的是沒有削波失真的完整信號，所示它允許輸入信號的動態(tài)范圍較大，但是甲類功放在沒有信號輸入時(shí)也要消耗電源功率，這部分電源功率全部消耗在導(dǎo)通的晶體管和偏置電阻上，此時(shí)電路轉(zhuǎn)換效率為零，當(dāng)有用信號輸入時(shí)，電源的功率也只有

23、部分轉(zhuǎn)換為有用信號，只有當(dāng)信號越大，送給的負(fù)載的功率才越高，轉(zhuǎn)換效率才增加。所以其靜態(tài)電流大、損耗大、效率低。</p><p>　?。?）乙類功率放大器</p><p>　　工作在乙類工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點(diǎn)Q選在晶體管放大區(qū)和截止區(qū)的交界處，即交流負(fù)載線和＝0的交點(diǎn)處。在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)，晶體管半個(gè)周期工作在放大區(qū)，半個(gè)周期工作在截止區(qū)，放大器只有半波輸出。當(dāng)不輸入信號或輸入信號

24、在晶體管不導(dǎo)通的半個(gè)周期內(nèi)，晶體管沒有電流通過,此時(shí)晶體管的功率損耗為零,故與甲類功放相比損耗小、效率高，但非線性失真太大。如果采用兩個(gè)不同類型的晶體管組合起來交替工作，則可以達(dá)到最小失真時(shí)的信號。</p><p>　　（3）甲乙類功率放大器</p><p>　　工作在甲乙類工作狀態(tài)的晶體管，靜態(tài)工作點(diǎn)Q選在甲類和乙類之間。在輸入信號的一個(gè)周期內(nèi)，晶體管有時(shí)工作在放大區(qū)，有時(shí)工作在截止區(qū)，

25、其輸出為單邊失真的信號。甲乙類工作狀態(tài)的電流較小，效率也比較高，電路只要有信號輸入，晶體管就開始工作，因靜態(tài)偏置電流很小，在輸出功率，功耗和轉(zhuǎn)換效率方面與乙類十分接近，但比乙類的低。分析方法與乙類相同。 </p><p>　　2.以功率放大器輸出端特點(diǎn)分類：</p><p>　　(1) 有輸出變壓器功放電路</p><p>　　(2) 無輸出變壓器功放電路(又稱OT

26、L功放電路)</p><p>　　(3) 無輸出電容器功放電路(又稱OCL功放電路)</p><p>　　(4) 橋接無輸出變壓器功放電路(又稱BTL功放電路)</p><p>　　在本課程設(shè)計(jì)中，我選擇的甲乙類的無輸出電容器功放電路OCL。</p><p>　　1.3功率放大器的個(gè)組成模塊及原理</p><p>　　

27、功率放大器用來對輸入信號進(jìn)行功率放大，在不同的使用場合下由于對輸出信號的功率等要求不同，所以采用不同類型的功放電路。</p><p>　　一般情況下，功率放大器是一個(gè)多級放大器電路，主要有最前面的前置放大器，中級的推動級和最后的功放輸出級電路組成。如圖1。</p><p>　　圖1功率放大器電路組成框圖</p><p>　　1.3.1 中級驅(qū)動的基本放大電路工作原理

28、</p><p>　　放大電路的兩個(gè)作用一是針對變化量即交流量進(jìn)行放大;二是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，把直流電源能量轉(zhuǎn)變成的信號能量。日常中最基本、最常見的晶體管放大電路是共射級放大電路。</p><p>　　作為電壓放大器，它能夠把微弱的信號電壓放大。將輸入的交流小信號電壓疊加在直</p><p>　　流電壓上，使晶體管基極、發(fā)射極之間的正向電壓發(fā)生變化，通過晶體管的控制作用

29、，使集電極電流有更大的變化，它的變量在集電極電阻上產(chǎn)生大的電壓變量，從而實(shí)現(xiàn)電壓放大。</p><p>　　要想實(shí)現(xiàn)放大電壓作用，有二個(gè)要求：第一，要有直流通路，即保證晶體管BJT發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，使晶體管工作在放大區(qū)，以實(shí)現(xiàn)電流的控制作用。 第二，要有交流通路，使輸入的待放大信號能加到發(fā)射結(jié)上，以控制三極管的電流，而且放大了的信號能從電路中輸出。</p><p>　

30、　圖2基本共射極放大器</p><p>　　放大電路有兩種工作狀態(tài)：直流工作狀態(tài)和交流工作狀態(tài)。</p><p>　　靜態(tài)：輸入信號為零Vi= 0時(shí)，放大電路中各處的電壓電流都是不變的直流電的工作狀態(tài)，稱直流工作狀態(tài)。靜態(tài)時(shí)，晶體管的IB，IC，VCE在特性曲線上確定為一點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，常稱為Q點(diǎn)。在分析靜態(tài)時(shí)，畫直流通路的原則是大電容開路，大電感短路，直流電源不變，信號源短路，其直流

31、通路如圖3（a），然后利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)。其求解方法：</p><p>　　一個(gè)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)必須由這三個(gè)參數(shù)共同決定，通常所說的求靜態(tài)工作點(diǎn)，就是求出三個(gè)參數(shù)的數(shù)值。</p><p>　　靜態(tài)工作點(diǎn)在模擬晶體管放大電路中是很重要的，其設(shè)置主要目的就是防止交流信號不失真，靜態(tài)工作點(diǎn)沒有設(shè)置好，重者會產(chǎn)生截止和飽和失真，輕者不利與信號的放大。靜態(tài)工作點(diǎn)最好設(shè)置在負(fù)載上的中心，這樣

32、正弦信號的正半周和負(fù)正半幅值可以比較大，也不會失真。要是設(shè)置比較偏了，要想不失真的話，只能輸入很小幅值的信號。</p><p>　　圖3共射極放大電路的直流通路和交流通路</p><p>　　輸入信號不為零時(shí)，放大電路的各處電壓電流都處于變動的工作狀態(tài)，稱交流工作狀態(tài)。在進(jìn)行放大電路動態(tài)分析之前，必須先進(jìn)行靜態(tài)分析，當(dāng)靜態(tài)工作狀態(tài)正確了，動態(tài)分析才有意義。在進(jìn)行動態(tài)分析時(shí)，畫交流通路的原則

33、是大電容短路，大電感開路，直流電源交流短路，其交流通路如圖3（b），然后利用小信號模型分析法，小信號模型如圖4，分別求解電壓放大倍數(shù)Av，輸入電阻Ri，輸出電阻Ro，其計(jì)算方法：</p><p>　　電壓放大倍數(shù)： </p><p>　　輸入電阻： </p><p>　　輸出電阻： </

34、p><p><b>　　圖 4小信號模型</b></p><p>　　由動態(tài)工作分析法可用于電壓放大倍數(shù)，特別是觀察放大電路的最大不失真輸出幅度，以及波形是否失真。</p><p>　　晶體管輸出特性分為三個(gè)工作區(qū)域：放大區(qū)，飽和區(qū)，截止區(qū)。放大電路的目的是實(shí)現(xiàn)信號的不失真放大，即動態(tài)工作軌跡在輸出特性的放大區(qū)。一旦動態(tài)工作軌跡進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，

35、將造成非線性失真。</p><p>　　一般的，當(dāng)放大電路產(chǎn)生失真的原因有二個(gè)：（1）Q點(diǎn)選擇不當(dāng)（過高或過低）：（2）輸入信號幅值過大。</p><p>　　Q點(diǎn)過高時(shí)，電路輸出易飽和失真。</p><p>　　Q點(diǎn)過低時(shí)，電路輸出易截止失真。</p><p>　　所以在電路中電阻值的選擇很重要，關(guān)系到波形的失真與否。</p>

36、<p>　　1.3.2 輸入級差分放大器模塊的工作原理</p><p>　　無輸入信號時(shí)，輸出仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，這種現(xiàn)象叫零點(diǎn)漂移。其產(chǎn)生的原理VCC波動、溫度變化引起管子參數(shù)變化，元器件參數(shù)老化等引起的Q點(diǎn)漂移，其中，溫度變化引起的漂移是主要的，又稱溫漂。</p><p>　　溫漂的存在是有害的，當(dāng)漂移電壓的大小可以同有效信號相比擬時(shí)，輸出電壓產(chǎn)生很大誤差，甚至無法分辨

37、。可以等效的將溫漂看作是一種干擾。對于RC耦合放大電路，由于級間有耦合電容，各級Q點(diǎn)是彼此獨(dú)立的，前級的零點(diǎn)漂移不會傳遞到后級，所以，其零漂不必考慮。而對于直耦式放大電路，零漂卻會逐級放大傳遞，第一級漂移的影響最大，而級數(shù)越多，增益越高，漂移越嚴(yán)重。所以必須采取措施控制零點(diǎn)漂移。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)中，在輸入級采用差分放大器作為輸入端，可以達(dá)到較好的效果。雙端輸入型電路如圖5（a）。</p>

38、;<p><b>　　圖5 差分放大器</b></p><p>　　如圖所示，其中管Q1，Q2特性完全相同，并且每個(gè)晶體管都構(gòu)成了共射極電路，其他電阻等參數(shù)也完全一樣，一般的差分放大器可以分為雙端輸入，單端輸入，雙端輸出，單端輸出等4種類型。輸出為晶體管集電極電位之差。電路可以采用雙電源供電。負(fù)電源保證晶體管發(fā)射結(jié)的正向?qū)?，是晶體管能夠正常的放大，Re電阻接在晶體管的發(fā)射結(jié)，

39、具有負(fù)反饋的作用，能夠穩(wěn)定Q點(diǎn)，因此具有減少每一邊電路的零點(diǎn)漂移的作用。</p><p><b>　　其主要參數(shù)：</b></p><p><b>　　差模信號：</b></p><p><b>　　共模信號：</b></p><p>　　其中當(dāng)輸入信號為差模信號時(shí)有：；<

40、;/p><p>　　當(dāng)輸入信號為共模信號時(shí)有： </p><p><b>　　差模電壓增益：</b></p><p>　　輸入差模信號時(shí)，電路的輸出電壓為電路的兩個(gè)晶體管的集電極的電位變化的2 倍，差模信號是電路的有效輸入信號，差分電路對差模信號具有放大功能，其差模放大倍數(shù)等于單邊電路的電壓放大倍數(shù)，多使用一個(gè)晶體管并沒有提高電壓的放大倍數(shù)。&l

41、t;/p><p><b>　　共模電壓增益：</b></p><p>　　由于共模信號的大小相同，方向相同，一端增加多少，電路的參數(shù)也相同，另一端同樣增加多少，所以輸入共模信號時(shí)，理想狀態(tài)下，T變化或電源的波動，將使兩管的IC、 VC產(chǎn)生相同的變化，雙端輸出電壓基本不變，電路輸出為零，電路完全抑制共模信號，同理，零點(diǎn)漂移引起的電壓變化，也可以看成共模信號，所以利用差分放大

42、器可以有效遏制溫漂。</p><p><b>　　總輸出電壓：</b></p><p>　　共模抑制比： </p><p>　　由共模抑制比可以檢驗(yàn)電路抑制共模信號的能力和放大差模信號的能力，有公式可以看出，Acd越大，Avc越小，越大，電路的性能越好，是用來反映抑制零漂能力的指標(biāo)。</p><p>　　另一

43、方面，由公式我們可以看出，Re越大，共模抑制比越高，電路的性能越好。但在實(shí)際的電路板中最好不出現(xiàn)大電阻，產(chǎn)生大損耗，發(fā)出熱量多。</p><p>　　因此，在集成電路中常常采用用恒流源代替Re，如圖5（b），恒流源的等效交流電阻很大并且利于集成電路制作，理想的恒流源的等效內(nèi)阻為無窮大，此時(shí)甚至可以認(rèn)為單端輸出時(shí)的共模電壓放大倍數(shù)也為0。同時(shí)恒流源可以使發(fā)射結(jié)電流為恒定，從而保證了Q點(diǎn)的穩(wěn)定。</p>

44、<p>　　1.3.3 輸出級功率放大器模塊的工作原理</p><p>　　之前講到過，工作在乙類方式下的放大電路，雖然晶體管的管功耗比較小，有利于提高效率，這對于輸出大功率的功放十分重要，但存在嚴(yán)重的非線性失真，當(dāng)功放用于音頻系統(tǒng)中，會造成嚴(yán)重的聲音失真，使得音頻設(shè)備效果很差。所以在此介紹乙類互補(bǔ)對稱功率放大器，如圖6（a），電路采用兩個(gè)參數(shù)相同的互補(bǔ)對稱晶體管，并且讓他們都工作在乙類方式下，其中一

45、個(gè)在信號的正半周期導(dǎo)通，另一個(gè)在信號負(fù)半周期導(dǎo)通，最后在想辦法讓正負(fù)半周期的信號都能加載在負(fù)載上，就可以在負(fù)載上得到一個(gè)非線性失真有很大改</p><p><b>　　善的完整波形。</b></p><p>　　如圖，可以看出互補(bǔ)功放是由兩個(gè)共集極放大器組成，兩個(gè)射級跟隨器的特點(diǎn)是輸出電阻小，帶負(fù)載的能力強(qiáng)，適合作為功率輸出級，各個(gè)管靜態(tài)時(shí)不去電流，減少靜態(tài)功耗。而在

46、有輸入信號時(shí)，兩個(gè)晶體管輪流導(dǎo)通，互補(bǔ)了對方的不足。</p><p><b>　　其參數(shù)計(jì)算：</b></p><p>　　當(dāng)輸入為正弦波，則在負(fù)載電阻上的輸出平均功率為：</p><p>　　式中，Vo為輸出電壓的有效值，Vom為輸出電壓幅值，Io為輸出電流的有效值，Iom為輸出電流的幅值。當(dāng)輸出信號的幅值越大，電路輸出的有用平均功率越大。&

47、lt;/p><p>　　圖6互補(bǔ)對稱功率放大器</p><p>　　電源供給的直流功率Pv：</p><p>　　轉(zhuǎn)換效率： </p><p>　　顯然，當(dāng)忽視晶體管的飽和壓降，即Vom=Vcc時(shí)乙類雙電源的效率最高，可達(dá)。</p><p>　　但在實(shí)際中，晶體管的管壓降為0.7V左右，

48、在小信號輸入時(shí)，輸入信號很小時(shí)，達(dá)</p><p>　　不到晶體管的開啟電壓，而使兩個(gè)三極管均不導(dǎo)通，輸出電壓為零，只有當(dāng)輸入信號稍大時(shí)，晶體管才可以為導(dǎo)通，但輸出波形仍有一定程度的失真。這種輸入信號在正負(fù)半周期交替時(shí)過零點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生的失真稱為交越失真。</p><p>　　消除交越失真的方法可以使用二極管和三極管做偏置電路，使之工作在近似乙類的甲乙類工作方式。如圖6（b）。本次我做的課程設(shè)

49、計(jì)中即使用的二極管和擴(kuò)大電路的甲乙類互補(bǔ)功率放大器。</p><p>　　該電路采用二極管加電壓倍增電路，構(gòu)成擴(kuò)大電路。其中</p><p>　　晶體管Q4的發(fā)射結(jié)的外加電壓基本不變，只要調(diào)整電阻R1，R2的阻值使得按Q2,Q3偏置電壓的需要倍增就可以使電路的交越失真大為改善。</p><p>　　2基本互補(bǔ)對稱功率放大器的設(shè)計(jì)</p><p&g

50、t;　　本次我做的課程設(shè)計(jì)是互補(bǔ)對稱功率放大器OCL，即沒有輸出耦合電容的功率放大器，其主要特點(diǎn)是：采用正負(fù)電源供電方式，輸出端直流電位為零；由于沒有輸出電容，低頻效果很好；輸出端的電壓比較恒定；在較低的供電電壓的情況下，可以獲得較大的功率輸出；所以常用于一些輸出功率要求較大的功率放大器中。</p><p>　　根據(jù)前面的模塊基本原理，然后通過數(shù)值計(jì)算，來找到合適的元件參數(shù)，達(dá)到我所需要的課設(shè)電路要求。</

51、p><p>　　差動放大電路電壓放大倍數(shù)僅與輸出形式有關(guān)，只要是雙端輸出，它的差模電壓放大倍數(shù)與單管基本的放大電路相同，如果是單管輸出，則它的差模電壓放大倍數(shù)是單極管基本電壓放大倍數(shù)的一半，輸入電阻則都一樣。我設(shè)計(jì)的前級差動放大器如圖7。</p><p>　　圖7帶恒流源的差動放大器</p><p>　　我用了恒流源來代替電阻，電阻值近似無窮大，不但可以提高電路電壓放大

52、倍數(shù)，還可以提供，穩(wěn)定Q點(diǎn)。</p><p>　　設(shè)計(jì)了由晶體管Q2構(gòu)成的電路輸出恒定的電流，可以用來等效恒流源。利用穩(wěn)壓二極管D2的穩(wěn)壓特性，其額定的穩(wěn)壓值有12V，進(jìn)而達(dá)到輸出恒定電流的目的，其計(jì)算方法：</p><p>　　其中Uz為穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，為三極管基射級的飽和壓降。</p><p>　　估算Q點(diǎn)，兩個(gè)對稱晶體管的發(fā)射級電流：</p>&

53、lt;p>　　差模電壓放大倍數(shù)： </p><p>　　除此之外，由于在實(shí)際電路中，電路參數(shù)不可能完全一樣，為了保證輸入為零，就在要在差分電路中加上調(diào)零電阻R14，通過調(diào)節(jié)可以是電路更加穩(wěn)定。</p><p>　　最終設(shè)計(jì)的總電路圖如下，如圖8</p><p><b>　　圖8總電路圖</b></p><

54、p>　　3電路的仿真及實(shí)物調(diào)試</p><p>　　3.1 Multisim軟件仿真電路</p><p>　　在本課程設(shè)計(jì)中采用Multisim10對電路進(jìn)行仿真，Multisim軟件適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，我可以完成從基本原理設(shè)計(jì)到原理圖的設(shè)計(jì)與仿真&

55、lt;/p><p>　　這其中Multisim為用戶提供了豐富的虛擬儀器，可以從Design工具欄選用這些儀表，在選用后，各種虛擬儀表都以面板的方式顯示在電路中。</p><p>　　電路原理圖在Multisim中畫好后，本課設(shè)的主要要求是在低頻小信號輸入的情況下，通過電路進(jìn)行功率放大，輸出波形低失真的12W左右的功率信號。</p><p>　　首先我選擇200Hz，5

56、0mV的正弦波作為輸入信號，利用軟件提供的虛擬儀器函數(shù)信號發(fā)生器作為激勵(lì)源，如下圖9。</p><p>　　圖9輸入信號為50Hz</p><p>　　信號由輸入端進(jìn)入，經(jīng)過我設(shè)計(jì)的互補(bǔ)對稱OCL電路后，由Multisim10進(jìn)行仿真，本軟件提供了虛擬儀器示波器和功率表，可以方便的查看仿真后的效果，形象的觀察輸出</p><p>　　波形和相應(yīng)的輸出功率。主要操作是

57、在負(fù)載的兩端加上示波器，通過Simulation工具欄啟動電路仿真，再雙擊示波器，查看仿真輸出波形結(jié)果。</p><p>　　在開始的仿真中，我調(diào)節(jié)電位器R14，使其的阻值偏離中間值。此時(shí)輸出信號如圖10。</p><p>　　圖10電位器R14偏離很大時(shí)的輸出信號</p><p>　　如圖可看出，當(dāng)電位器R14嚴(yán)重偏離時(shí)，產(chǎn)生的信號有很嚴(yán)重的失真，這是因?yàn)镽14的

58、調(diào)節(jié)影響到兩個(gè)晶體管的Q值大小，此時(shí)Q值要么過高，要么過低，差分放大器兩邊的Q也不在相等。即此時(shí)差分放大器抑制零點(diǎn)漂移及其共模信號的功能消失，等效成了普通的射級放大器，所以才會出現(xiàn)上述結(jié)果。</p><p>　　當(dāng)我重新調(diào)節(jié)電位器時(shí)，調(diào)節(jié)到合適的位置，使得差分放大器的兩邊Q值基本一樣，兩邊對稱，同時(shí)保持輸入信號不變。在仿真觀察效果。如圖11。</p><p>　　圖11 選擇合適電位器時(shí)的

59、輸出信號</p><p>　　如圖所示，當(dāng)電位器選的合適時(shí)，輸出信號為完整的正弦波，基本無失真，達(dá)到比較好的效果。并且最終的仿真輸出功率達(dá)到12W，滿足課程設(shè)計(jì)的要求?；境晒Α?lt;/p><p>　　由以上分析可見，在晶體管交流工作時(shí)，必須要先新確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q，只有Q點(diǎn)合適時(shí)，輸出才會有好的效果。</p><p><b>　　3.2實(shí)物的調(diào)試</b

60、></p><p>　　在實(shí)際制作電路板時(shí)，由于我沒有買到對應(yīng)確定參數(shù)的元器件，只能選擇在理論設(shè)計(jì)參數(shù)附近的元器件。所以不可避免的出現(xiàn)誤差，最終的輸出功率結(jié)果與理論值不同。</p><p>　　同時(shí)所設(shè)計(jì)的電路板也有些問題，由于輸出的功率為12W左右，輸出電流也比較高，必須在電路板中采取相應(yīng)的散熱措施，并且選擇大功率的三極管。但我在實(shí)際的調(diào)試中，由于多次在正負(fù)雙直流電源下工作，最終導(dǎo)

61、致我的兩個(gè)TIP41中功率的晶體管燒掉。</p><p>　　經(jīng)過分析，我發(fā)現(xiàn)由于我的疏忽，竟然將兩個(gè)晶體管TIP41直接連在了直流電源兩端，沒有加入限流電阻，導(dǎo)致輸出功率和電流過大，燒掉晶體管。而在電路的仿真中并沒有發(fā)現(xiàn)不妥，看來仿真和真正的實(shí)物調(diào)試還是有相當(dāng)差別的。</p><p>　　4 通過Protel制作PCB板</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中，采用

62、protel軟件制作PCB，protel軟件包含了電路原理圖繪制，檢查原理圖電性能可靠性，多層印制電路板設(shè)計(jì)，電子表格生成等功能，使用起來非常方便。</p><p>　　在軟件的使用中，首先畫電路原理圖，注意要將使用的元器件所在的元件庫加載到頁面文件中，同時(shí)編輯元件的屬性，注意要加上元件的封裝號，這是非常重要的，否則無法生成PCB板。繪制原理圖后，先測試用戶設(shè)計(jì)的電路原理圖的正確性，通過檢驗(yàn)電氣規(guī)則測試。如圖12

63、。</p><p><b>　　圖12電氣規(guī)則檢查</b></p><p>　　選擇要測試的參數(shù)，然后點(diǎn)擊確定，就可以查看檢驗(yàn)的結(jié)果，此時(shí)根據(jù)結(jié)果可以進(jìn)行修改。接著就可以創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表了，如圖13。在protel軟件中網(wǎng)絡(luò)表是最重要的，它是連接原理圖和PCB板的橋梁，必須重視。</p><p><b>　　圖13 生成網(wǎng)絡(luò)表</b&

64、gt;</p><p>　　生成成功后，就可以新建一個(gè)PCB文檔，首先要將所用到的元件封裝的封裝庫放入頁面文件中。并確保封裝庫中的封裝號與原理圖及網(wǎng)絡(luò)表的封裝號一致。然后再PCB文檔中引入網(wǎng)絡(luò)表，如圖14。</p><p><b>　　圖14 載入網(wǎng)絡(luò)表</b></p><p>　　如圖所示在載入中，沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤，載入成功，如圖15，生成全部元

65、件的封裝。</p><p>　　圖15 生成元件封裝</p><p>　　然后自己進(jìn)行元件封裝的布局，擺放好元件的位置。最后進(jìn)行元件的自動布線，通過軟件自動生成，如圖16。</p><p><b>　　圖16 自動布線</b></p><p>　　最終成功生成PCB板，但為了PCB板的性能，可以進(jìn)一步操作?？梢栽O(shè)置較大寬

66、度的電源線和接地線。提高電源線的承載電流的能力，增加系統(tǒng)的可靠性。還可以對所有的焊盤進(jìn)行補(bǔ)淚滴，增強(qiáng)焊盤的穩(wěn)定性。如圖17。</p><p>　　圖17 生成的PCB板</p><p>　　另外，為了增強(qiáng)PCB板的抗干擾能力，可以進(jìn)行覆銅操作。結(jié)果如圖18。</p><p>　　圖18 覆銅的PCB板</p><p><b>　　5

67、 元件清單</b></p><p><b>　　6心得體會</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)剛開始時(shí)，為了找到合適的電路圖，在過程中遇到的問題很多都是在書上不能找到的，所以我必須自己查找相關(guān)資料，利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)，這是一個(gè)比較辛苦和漫長的過程，你必須從無數(shù)的信息中分離出對你有用的，然后加以整理，最后才學(xué)習(xí)到變?yōu)樽约旱牟⒂玫皆O(shè)計(jì)中的問題去，然后為了提

68、高成功的可能性，我用面包板搭建電路，由于設(shè)計(jì)參數(shù)的不精確，買的元器件的參數(shù)不準(zhǔn)確。在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試的過程中出現(xiàn)了不少困難，在同伴們的共同努力下，辛苦的去專研去學(xué)習(xí)，最終都克服了這些困難，使問題得到了解決。</p><p>　　而在本次晶體管課程設(shè)計(jì)中用到了protel和Multisim軟件，分別用來畫電路原理圖，模擬仿真和制PCB板，工作量比較大，我專門在圖書館借了幾本書，回到宿舍學(xué)習(xí)這兩種軟件的用法，最終基本完成了

69、課設(shè)要求，利用此次課設(shè)我熟練掌握了這兩種軟件，使我的電路分析和設(shè)計(jì)能力有了提高。</p><p>　　為期兩周的晶體管的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，回顧設(shè)計(jì)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，雖然最終的結(jié)果并不是非常完美，但是通過此次課程設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)了很久沒有接觸過的模電知識，學(xué)會了如何分析電路，查找問題并想辦法解決問題，在實(shí)驗(yàn)室中的那段實(shí)物調(diào)試時(shí)間，很好的檢驗(yàn)了自己理論知識的掌握程度，實(shí)際動手操作能力，發(fā)現(xiàn)自己存在的問題，并且在自己動手設(shè)計(jì)，制作

70、電路的過程中也加深對理論知識的理解，更好的掌握了如何將理論的知識應(yīng)用于實(shí)際，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了與仿真中的差別，明白了理論與實(shí)際的差別。我相信在此次課程設(shè)計(jì)中學(xué)到的電路設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)方法，以及處理問題的方法將對我以后的工作學(xué)習(xí)有積極的作用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳友宇，伍時(shí)和，凌玲.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分. 北京：清華大學(xué)出版

71、社，2006.1</p><p>　　[2] 康華光，陳大欽，張林.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分. 北京：高等教育出版社，2006.1</p><p>　　[3] 周亦武. 放大電路指南.福建：科學(xué)技術(shù)出版社，2005</p><p>　　[4] 清源科技. Protel 99 SE電路原理圖與PCB設(shè)計(jì)及仿真.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1</p>&l