推挽式功率放大电路的设计.docx

第一部分课程设计摘要桥式推挽功率放大器是一种在较低的电源电压下能得到较大输出功率的功放，它由前 置放大电路、BTL功率放大电路、电源电路三部分所构成。前置放大电路采用了集成运放 NE5532将小信号电压放大，使其能够驱动功率放大器；功率放大电路由倒相电路和BTL 电路两部分组成，前者负责为后者转换两个大小相等、方向相反的激励信号，后者则是在 信号不失真的前提下，尽可能地放大电流，从而提高输出功率；电源电路通过降压、整流、 滤波、稳压产生±12V直流电压。运用Protel软件对所设计的电路图进行建库、绘图、制 板；再借助Multisim仿真软件对各个单元电路进行了性能与功能仿真，通过仿真分析验证 了设计的正确性，整体电路也基本达到了设计的预期目的。关键词：推挽功放；集成运放；前置放大；倒相AbstractThe push-pull circuit occupies an important position in the amplifier circuit and switching power supply areas. Bridge push-pull amplifier circuit is constituted by three parts of the power supply circuit, the preamplifier circuit, BTL power amplifier circuit. The preamplifier circuit uses the integrated operational amplifier NE5532 small signal voltage amplification, so that the power amplifier input sensitivity to match. The power amplifier circuit consists of two parts of the inverting circuit and BTL circuit. The former is responsible for the conversion for the latter two of equal size, in the opposite direction of the excitation signal. The latter is the signal undistorted under the premise, as far as possible to enlarge the current, increasing the output power. + 12V DC voltage power circuit through the buck, rectifier, filter and regulator.With of Multisim simulation software on each unit circuit performance and functional simulation. Verify the correctness of the design through simulation analysis, the results are to achieve the intended purpose of the design. Then use Protel software for building a database, drawing and board schematic design.Keywords: Push-pull amplifier, Integrated operational amplifier, Preamplifier , Inverting摘要IAbstractII第一章推挽式功率放大器方案设计11.1 绪论11.2功率放大器的性能指标11.3推挽式功率放大器设计方案21.3.1变压器耦合式推挽功放21.3.2桥式推挽功放21.3.3方案分析3第二章推挽式功放电路设计42.1 前置放大电路42.1.1 反相比例放大电路42.1.2 同相比例放大电路52.1.3 前置放大电路52.2 BTL功放输出电路62.2.1 倒相电路62.2.2 BTL 电路72.3 电源电路72.4整体电路8第三章推挽式功放电路仿真与实验103.1 前置放大电路仿真103.2 倒相电路仿真113.2整体电路仿真11总结13参考文献14致谢15附录1推挽式功放电路图16附录2推挽式功放元件明细表17第一章推挽式功率放大器方案设计在音响世界中往往需要将低频信号放大后加以利用，一般处理频率较低的信号采用音 频功率放大电路来实现。它的作用是对音频信号进行不失真的功率放大，以足够的电功率 去推动扬声器，故而音频功率放大电路在音响产品中得到广泛使用。1.1绪论功率放大器的作用是放大来自前放大器的音频信号，产生足够的不失真输出功率，以 推动扬声器发声。功率放大器的种类繁多，其中推挽式功放有利于改善宽带能力和提高增 益，对偶次谐波滤波度好。传统的推挽电路总需要输出变压器和输入变压器，这种变压器 耦合的电路存在一些缺点，诸如：由于变压器铁心的磁化曲线是非线性的，它会使放大电 路产生非线性失真，特别是由于变压器的存在，严重地影响了电路的频率特性。为了克服 这些缺点，出现了一类电路叫“无输出变压器电路”。这类无变压器功放电路舍去了级间 耦合用的输入、输出变压器，改用直接耦合。虽然这样电路结构复杂些，但是便于加负反 馈电路，使频响宽、失真小，易满足大功率和小型化的要求。无输出变压器电路的种类很 多，按输出级与扬声器的连接方式分OTL电路（电容耦合）、OCL电路（直接耦合）、BTL（电 桥形式连接）。如表1. 1所示是根据功放级输出电路形式来分类的音频功率放大器。表1.1音频功率放大器名称定义优点与缺点应用领域变压器耦合 功放将放大电路前级的输出端通 过变压器接到后级的输入端 或负载电阻上。便于实现阻抗变换;但体积大、笨重、 消耗有色金属、效率低，在高低频时 都会产生相位移，引入负反馈后易形 成自激振荡。输出功率较大的电子管放大器。OTL功放一种输出级与扬声器之间采 用电容耦合的无输出变压器 器的功放电路。采用单电源供电方式，克服了频率失 真和非线性失真，传输效率高；但需 要用大容量的输出电容耦合，低频响 应不理想，有谐波失真。输出功率较小的放大器 和高保真功率放大器的 基本电路。OCL功放一种输出级与扬声器之间无 电容而直接耦合的功放电 路。频响范围宽、失真小、保真度高，具 有恒压输出特性;但采用双电源供电 方式,输出端必须设置保护电路。输出功率要求较大的功 率放大器中和高保真功 率放大器的基本电路。BTL功放一种平衡无输出变压器功放 电路，其输出级与负载之间 以电桥方式直接耦合，因而 又称为桥式推挽功放。在较低的电源电压下能得到较大的 输出功率即电源利用率高。低电压系统、电池供电系 统、要求输出功率更大的 场合。1.2功率放大器的性能指标在放大通道的正弦信号输入电压幅度10100mV，等效负载电阻RL为8Q时，放大通道应满足以下条件:(1) 额定输出功率PN10W；(2) 通频带 BW： 30Hz20kHz；(3) 在额定输出功率下和通频带内的非线性失真系数Y 3%；(4) 在额定输出功率下的效率n >55%。1.3推挽式功率放大器设计方案功率放大器按照其输出特点分为变压器耦合功放、OTL (Output Transformer Less)功 放、OCL(Output Capacitor Less)功放和 BTL (Balanced Transformer Less)功放。根据此分 类标准和本设计的要求提出两种推挽式功放设计方案，分别是变压器耦合推挽功放和桥式 推挽功放。1.3.1变压器耦合式推挽功放变压器耦合式是一种传统的电路结构形式，采用该结构形式设计的推挽功放，它的优 点是便于实现阻抗匹配。其设计方案如图1.1所示。推动级单元的输入端采用变压器进行 阻抗变换，同时使激励输出两个幅度大小相等、相位差为180°的信号，进而使推动级品 体管满足推挽工作，实现推动级输入阻抗匹配；然后通过级间变压器耦合单元将前级的输 出信号尽可能多的传递到后一级；最后耦合输出单元利用传输线阻抗变换器来实现负载与 输出端之间的阻抗匹配。偏置电路是为了调节偏置电压和防止产生大电流时损坏元器件。图1.1变压器耦合式推挽功放设计方案结构图1.3.2桥式推挽功放桥接推挽功率放大电路简称BTL (Balanced Transformer Less)功放电路。它的优点是 在较低的电源电压下能得到较大的输出功率。其设计方案如图1.2所示。图1.2桥式推挽功放设计方案结构图前置放大单元主要是把输入的小信号放大到一定标准的电平；再输送到倒相单元产生 两个大小相等、方向相反的激励信号；然后在允许的失真限度内，通过BTL单元进一步放 大电流，从而尽可能高效率地向负载提供足够大的功率；电源单元为整个电路提供稳定的 直流电源做保证。1.3.3方案分析在设计过程中，方案的选择必须结合实际情况，要从各个方面考虑设计的可行性，不 仅要考虑其先进性，还要考虑其现实性，要从多方面综合寻求最佳方案。由于方案一中用 到多个变压器，不仅体积大、笨重、消耗有色金属，还严重地影响了电路的频率特性，能 使放大电路产生非线性失真，另外引入负反馈后易形成自激振荡。而由方案二设计出的电 路便于加负反馈电路，使频响宽、失真小，易满足大功率和小型化的要求。故选择方案二。第二章推挽式功放电路设计桥式推挽功放电路由前置放大电路、BTL功率放大电路、电源电路三部分所构成。前 置放大电路采用了集成运放NE5532将小信号电压放大，使其能够驱动功率放大器；功率 放大电路由倒相电路和BTL电路两部分组成，前者负责为后者转换两个大小相等、方向相 反的激励信号，后者则是在信号不失真的前提下，尽可能地放大电流，从而提高输出功率； 电源电路为前置放大电路和BTL功率放大电路提供能源。2.1前置放大电路前置放大电路(亦称电压放大电路)作为输入功率放大器之前的处理电路，利用前置 放大电路把输入信号放大或进行阻抗变换，使其能够驱动功率放大器。由于许多基于运放 组成的功能电路都是在同相比例放大电路和反相比例放大电路的基础上组合或演变来的， 本节先讨论这两种电路，再根据需要选择适当的集成运放。2.1.1反相比例放大电路反相比例放大电路如图2.1所示，由反馈分析可知，其引入的是电压并联负反馈。电(2-1)R则有 u° =一节 u(2-2)Rf IZZI图2.1反相比例放大电路图压信号气通过k作用于运放的反相端，且反相端为 虚地点即u牝0，由虚断可知：u R其闭环增益为：A =寸=-吨(2-3)i由式(2-2)可知：u。、气相位相反，输出与输入 成比例。尽管理想运放的输入电阻无穷大，但电路引入电压并联负反馈后，电路的输入电 阻R并不大。若要增大电路的放大倍数，需增大Rf的值。当阻值与集成运放的输入等数量 级时，比例系数产生较大变化，即不再由反馈网络的阻值所决定。2.1.2同相比例放大电路同相比例放大电路如图2.2所示，由反馈分析可知，其引入的是电压串联负反馈。电u = u 浇 u (2-4)(2-5)图2.2同相比例放大电路图压信号七通过与作用于运放的同相端，由虚短和虚断可知:Ru° = (1 +-f 叫(2-6)1uRA =-° = 1 + (2-7)i1由(2-6)式可知：u°、匕.相位相同，输出与输入也 成比例。综上：反相比例放大电路中输入阻抗是反馈电阻和输入电阻的并联，阻抗比较小 放大倍数是反馈电阻比输入电阻，可以小于1也可大于1，输出与输入是反向的。同相比 例放大电路输入阻抗等于放大器内部阻抗，而内部阻抗远大于输入电阻和反馈电阻，所以 同相放大器的输入阻抗高，在相同条件下放大倍数是反相放大倍数加1且只可能大于等于1，输出与输入同相。另外，若用反相放大器，由于分压关系显然几乎所有的源电压将消 耗在输出电阻的两端。故选用同相比例放大电路形式来设计前置放大电路。2.1.3前置放大电路由于前置放大电路放大的信号为低频电压信号，幅值为10100mV(即输入的共模电 压)、频率为30Hz20kHz、最大增益为40倍，所以运放的单位增益带宽GB应该满足 GB=20kHz x 40=0.8MHz，电源电压为±12V。再结合NE5532、LM358这两种常用的运放 比较，如表2.1中的参数可知：两款集成运放均能满足设计的需要。表2.1技术参数型号符号参数最小值典型值最大值单位备注NE5532Vcc电源电压±5±22V双电源模式CMCC共模抑制比70100dBVcm共模输入电压±12±13VGBW带宽增益10MHzLM358Vcc电源电压±1.5±15V双电源模式CMCC共模抑制比6570dBVcm共模输入电压0V+- 2VV+ (530)VGBW带宽增益1MHzNE5532具有高性能、低噪声、线性好、失真度小的特点，一般作为高保真音响的运放使用，如表2.1为NE5532的极限参数。由NE5532集成运算放大器构成的电压放大电路如图2.3所示。电源支路的电容C3、C4 是去耦电容，用来消除高频杂波。-12VU1+12V根据虚短和虚断有：V =iI = I = 0由CVL定律有:(2-8)C3 -L°】47叩FgC2±O.lpF 1VEE VCCC4qR1 I 10kQ1IN+ §2IN+ g 1OUT2IN- 2OUT0 V _ V-V R2 ' R °由式(2-8)、(2-9)解得电压增益为:(2-9)R2HVn1 IN-A =匕=R2 - Rp = 1 + - .(2-10)V VR21000an39kQ 图2.3前置放大电路2.2 BTL功放输出电路功放输出级电路采用BTL电路结构形式。其组成方框图如图2.4所示。输入信号"分 i成两路，一路直接加到上面的一组功率放大电路中；另一组加到倒相级电路中，获得大小相等、方向相反的信号一%，然后加到下面一组功率放大电路中。当输入信号u为正半周时，上、下两组功率放大电路同时放图2.4集成功放BTL电路简化原理框图大信号，其输出端A的信号相位为正，B的信号相位为负，此时信号电流从A流出，经过负载流入B点电路；反之，当输入信号"i为负半周时，A端的信号相位为负，B端的信号相位为正，此时信号电流从B流出，经过 负载流入A点电路。2.2.1倒相电路如图2.5所示为倒相电路图。后级功率放大电路需要有两个大小相等、方向相反的激 励信号，这两个激励信号由倒相电路来实现。当匕管工作在甲类状态，把输入信号七转换 成勾和七两种两个大小相等、方向相反的激励信号。电源支路的电容c6是去耦电容，用 来消除高频杂波。电解电容c6、c7起耦合作用，即在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，采用电容耦合。为防止信号中低频分量损失过大， 一般采用容量较大的电解电容。电阻r6和R7分别是集电极负载电阻、发射极电阻，且 R3 = R4。如图2.6所示为倒相电路输入输出信号的波形图。信号七与%波形相似，信号与 和u。2的波形相反。U图2.5倒相电路图UiUo1图2.6倒相电路的输入输出波形图2.2.2 BTL 电路如图2.7所示为BTL功率放大电路图。电路中V3和V4管是一组功率放大电路的输VCC图2.7 BTL电路图出级电路，V5和V6是另一组。当A端输入信号气为正半周时，使得V1导通、放大，V3 截止，同时B端为负半周，使得V6导通、放大，V5截止，即V3、V5截止，V4、V6导 通，此时的信号电流回路为:A -V4集电极-V4发射 极扬声器的左边扬声器的右边V6发射极V6 集电极地。当A端输入信号气为负半周时，使得V3导通、放 大，V4截止，同时B端为正半周，-七使V5导通、放 大，V6截止，即V3、V5导通，V4、V6截止，此时的 信号电流回路为：B V5集电极V5发射极扬声 器的右端扬声器的左端V3发射极V3集电极 地。2.3电源电路当今社会大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。直流电源电路由降 压变压器、全波整流、滤波、稳压电路构成，其组成结构如图2.8所示。220V : :变压器一*整流电路一-滤波电路一*稳压电路50Hz 图2.8直流电源电路组成结构图根据设计需要做±12V直流稳压电源电路，其电路图如图2.9所示。交流电压u通过 i变压器T1降压得到uii和U22，然后由V7V10四个整流二极管组成的电桥进行整流得到直 流电压，再经由电解电容和非极性电容构成的滤波网络和三端稳压器LM7812和LM7912 的稳压作用后，输出土 12V直流电压。理论计算如下：对 A 点有：V = 1.5% (2-11)U2 的压降为 u2 = (12)V(2-12)匕=U2 + u 1(2-13)由式(2-11)、(2-12)、(2-13)可得：U = 1.5Ui (2-14)U U + u若要求将220V交流电压转换成直流电压U广12V，由式(2-14)可知:变压器T1的变比1为U = 商，="'220牝23.57 25.38，UU2 + u 1(1 2) +12同理可得：变比2也为土牝23.57 25.38。Ui 2TS PQ4 12q咨3N251 470uF O.luFV10 3N251LM7812IN g OUT okJ0N IN § OUTLM7912U2C13 470uFC14； 470证C+12VC15牛 O.luFuo1uo2i iQ-12V图2.9电源电路图2.4整体电路BTL推挽功放电路由前置放大电路、BTL功率放大电路、电源电路三部分所构成。基 于集成运放NE5532前置放大电路将低频信号进行电压放大，使其与后级功率放大器的输 入灵敏度相匹配；然后经由倒相电路转换成两个大小相等、方向相反的激励信号，分别输 入BTL电路的两路输入端，并在信号不失真的前提下，尽可能地放大电流来驱动负载，以 获得更大的输出功率；电源电路通过降压、整流、滤波、稳压产生±12V直流电压，为前 置放大电路和后级功放电路提供能源。其中调节Rp的阻值来改变前置放大电路电压增益， 从而控制后级功放的输出功率。整体电路图见附录1。第三章推挽式功放电路仿真与实验Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用 于板级的模拟/数字电路板的设计工作，具有大量的PLC元件模型，可以仿真更复杂的数 字电路，在保留了 EWB形象直观等优点的基础上，增强了软件的仿真测试和分析功能， 扩充了元件库中的元件的数目，特别是增加了大量与实际元件对应的元件模型，使得仿真 设计的结果更精确、更可靠、更具有实用性。3.1前置放大电路仿真前置放大器是作为输入音频功率放大器之前的音频处理器件，主要是对输入的音频 信号进行电压放大。通过Multisim软件对前置放大电路用进行仿真如图3.1所示，将前 置级电路连接好，利用函数信号发生器向电路中输入U i 50mV、f 50Hz的正弦波信号，再用示波器测出其输入输出波形，观察波形是否失真，用万用表测出输入输出交流有效电压值，以便获知电压增益。C5 TF4.7uF图3.1前置放大电路仿真图通过示波器观察到输入输出信号的频率基本不变，幅值变大。当U。50mV时通过调 节Rp的阻值来改变前置放大电路电压增益，仿真数据结果如表3.1所示。经过数据分析 可知：仿真值Uh与理论值Ui2的误差在允许范围内。表3.1前置放大仿真数据表Rp(39kQ)Uo0%10%20%30%40%50mV50%(50Hz)60%70%80%90%Ui1(mV)49.487242.47435.45628.403821.3510141207140015931786U i2(mV)50245440635830102512201415161018053.2倒相电路仿真倒相电路主要是对前级放大的电压信号进行倒相，得到两个大小相等，方向相反 的激励信号。通过Multisim软件对倒相电路用进行仿真如图3.2所示，借助示波器观察可 知：信号u.与"。2波形同相，信号Uo1和uo2的波形相反，即输入信号匕通过倒相电路后产 生了两个大小相等，方向相反的激励信号"|和u ，满足设计要求。o1o2分 Oscilloscope-XSC2图3.2倒相电路仿真图1QuF3.2整体电路仿真通过Multisim软件对整体电路仿真如图3.3所示，当信号源频率xwmf =100Hz ,逐渐加大输入信号电压 七，当示波器显示的波形刚好不产生失真时，用失真分析测失真度Y < 3%时，用功率表测出的输出功率为最大的不失真输出功率 P，输出的电压值为u为最大的输出电压。如图3.4可知最大不失真输出功率P > 10W，基本达到了指标要求。矽 Wattmeteir-XW.11.598WPower Factnr:i.Voltage+ Current图3.4最大功率不失真仿真图总结在音响世界中往往需要将低频信号放大后加以利用，一般处理频率较低的信号采用音 频功率放大电路来实现。它的作用是对音频信号进行不失真的功率放大，以足够的电功率 去推动扬声器，故而音频功率放大电路在音响产品中得到广泛使用。BTL推挽功放电路由 前置放大电路、BTL功率放大电路、电源电路三部分所构成。前置放大电路采用了集成运 放NE5532将小信号电压放大，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配；功率放大电路由 倒相电路和BTL电路两部分组成，前者负责为后者转换两个大小相等、方向相反的激励信 号，后者则是在信号不失真的前提下，尽可能地放大电流，从而提高输出功率；电源电路 通过降压、整流、滤波、稳压产生±12V直流电压。运用Protel99SE软件对所设计的电路 图进行建库、绘图、制板；再借助10.0.1仿真软件对各个单元电路进行了性能与功能仿真， 通过仿真分析验证了设计的正确性，整体电路也基本达到了设计的预期目的。在Multisim仿真过程中，前置放大电路能够在不失真的条件下将低频信号电压幅值放 大几十倍，倒相电路也顺利地把前级信号转换成两个大小相等、方向相反的激励信号，但 从总体上来看，整个设计达到的效果还不是很好，有许多需要改进的地方。例如：在前置 放大电路和后级功放电路之间加一个音调控制电路，人为地改变信号中高、低频成分的比 重，适时地调整音色，改善音响的放音音质；满足听者的爱好、渲染某种气氛、达到某种 效果。参考文献1宋东生.BTL功率放大电路J.无线电，2002,（10）, 61-62.钱聪.电子线路分析与设计M.西安：陕西人民出版社，2002.3 苏丽萍.电子技术基础M.西安：西安电子科技大学出版社，2002.4 郭玉山.BTL功率放大器典型电路设计J.科技资讯，2011，（3），7.5 黄智伟.电子电路计算机仿真设计与分析M.北京：电子工业出版社，2004.6 康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.7 胡斌，蔡月红.放大器电路识图与故障分析轻松入门M.北京：人民邮电出版社，2003.8 唐赣,聂典.Multisim 10原理图仿真与PowerPCB 5.0.1印制电路板设计M.北京：电子工 业出版社，2009.9 http:/ www. 21ic. com.10 http:/www. alldatasheet. com.附录1推挽式功放电路图V2 +12V2N17112IN+S10UT2 OUT附录2推挽式功放元件明细表序号代号T1名称变压器型号与规格220V/±12VU1集成运放NE5532U2101112131415U3V1V2、V4、V5V3、V6V7V10C1、C5、C7C3、C4、C9、C10、C13、C14C2、C6、C8、C11、C12、C15、 C16R5、R6R2、R4R1、R3Rp数量备注LM358三端稳压器三端稳压器稳压二极管NPN型晶体管PNP型晶体管整流二极管极性电容极性电容无极性电容电阻电阻电阻电位器LM7812LM79121N4733ATN2219A2N67263N25110pF/15V470pF/15V0.1pF/15V510Q/0.25W1 kQ/0.25W10kQ/0.25W39kQ/1WTN2905A第二部分PCB板的设计PCB板的设计借助Protel软件平台对所设计的电路进行原理图绘制后，需要进一步完成印制电路板 即PCB。印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。一、印制电路板简述印制电路板即PCB(Printed Circuit Board)是电子产品中最重要的部件之一。电路原 理图完成以后，还必须再根据原理图设计出对应的印制电路板图，最后才能由制板厂家根 据用户所设计的印制电路板图制作出印制电路板产品。(1) 印制电路板的制作材料与结构印制电路板的结构是在绝缘板上覆盖着相当于电路连线的铜膜。通常绝缘材料的基 板采用酚醛纸基板、环氧树脂板或玻璃布板。发展的趋势是板子的厚度越来越薄，韧性越 来越强，层数越来越多。(2) 有关电路板的几个基本概念1、层：印制板材料本身实实在在的铜箔层。2、铜膜导线：导线是敷铜经腐蚀后形成的，用于连接各个焊盘。印制电路板的设计 都是围绕如何布置导线来完成的；飞线是在引入网络表后生成的，而它所连接的焊盘间一 旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失。它并不具备实质性的电气连接关系。在于工 布线时它可起引导作用，从而方便手工布线。3、焊盘：放置、连接导线和元件引脚。4、过孔：连接不同板层间的导线，实现板层的电气连接。它分为穿透式过孔、半盲 孔、盲孔三种。5、助焊膜：涂于焊盘上提高焊接性能的一层膜，也就是在印制板上比焊盘略大的浅色 圆；阻焊膜为了使制成的印制电路板适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔 不能粘焊，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。6、安全间距：走线、焊盘、过孔等部件之间的最小间距。二、装载元件库元件封装就是原理图中元件的Footprint。它是指实际元件焊接到电路板时，所指示的 外观和焊盘位置。不同的元件可以共用同一种元件封装。同一种元件也可以有不同的封装 形式。在取用焊接元件时，不仅要知道元件名称，还要知道其封装形式。元件封装可以在 设计电路原理图时指定，也可在引进网络表时指定。元件封装的主要参数是形状尺寸，因为只有尺寸正确的元件才能安装并焊接在电路板上。原理图中的元件注重于元件的引脚，引脚号码是重要的电气对象，引脚之间的连接不 能有任何错误。而PCB图不仅注重元件引脚之间的连接，更注重元件的外形尺寸，要将引 脚与引脚之间的导线连接转换成焊盘与焊盘之间的铜膜线连接。表1部分元件的封装说明封装类型封装名称说明电阻类无源元件AXIAL0.31.0数字表示焊盘间距无极性电容元件RAD0.10.4数字表示焊盘间距有极性电容RB.2/.4RB.5/1.0斜杠前的数字表示焊盘间距，斜杠后的数字表示 电容外直径二极管DIODE0.4DIODE0.7数字表示焊盘间距石英晶体XTAL1晶体管TO-xxx其中xxx为数字，表示不同的晶体管封装可变电阻VR1VR5双列直插DIP-xx其中xxx表示引脚数单列直插SIPx其中x表示引脚数牛角连接器IDCxx其中xx表示管脚数三、PCB的设计步骤图1 PCB制板步骤根据推挽式功率放大器的整体电路图绘制PCB图，其大致步 骤如图1所示。在画好的原理图的基础上，对各个元件进行相应 的封装，并生成网络表。接着分别新建一个PCB封装库和一个PCB Document，若系统默认的封装库没有所需要的封装元件，则在PCB 封装库绘制；进入PCB Document添加封装库，再根据需要设置 环境参数，之后选择Keep Out Layer工作层画一个紫色的矩形框 即具体确定所需制作电路板的物理外形尺寸和电气边界。然后载 入网络表，若系统提示报错，应返回原理图进行相应的修改后重 新载入；载入成功后根据原理图和就近原则进行手动元件布局。 最后通过Auto Route里的ALL实现自动布线，接着需要手动调整 不合理或者能够减小路径长度的线路，调整完成后进行设计规则 检查。如图2和图3所示分别为推挽式功率放大器的单层PCB图、 双层PCB图。四、总结印刷电路板的设计需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和 通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。布局前应该熟悉原理图，布局时应遵循 就近原则进行合理地布局，尤其要注意特殊元件的排布，比如：发热元件应远离热敏电阻。 一般需要布局多次，最终达到最少飞线甚至没有飞线的目标。总之，优秀的板图设计不仅 可以节约生产成本，同时还达到良好的电路性能和散热性能。第三部分收音机的焊接与调试收音机焊接与调试一、实习目的1、了解常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子 器件图书。能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用万用表；2、学习并掌握收音机的工作原理；3、熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理，并基本掌握手工电烙铁的焊接 技术；4、了解安全用电知识，学习安全操作要领，培养严谨的工作作风，提高动手能力和 实践能力，养成良好的工作习惯，培养正确的劳动观与人生观，同时培养团队意识和集体 主义精神；5、了解电子产品的焊接、调试与维修方法。初步学习调试电子产品的方法，提高动 手能力；6、按照图纸焊接元件，组装一台收音机，并掌握其调试方法。二、实习器材电烙铁、焊锡丝、松香；螺丝刀、镊子、钳子、万用表、高灵敏度FM/AM教学收音 机实验套件、五号电池两节。三、收音机的工作原理及原理图收音机的工作原理就是通过天线来接收高频信号，然后经检波还原成音频信号，再送 到扬声器变成音波。是把接收到的电台高频信号，用一个变频级电路将它转换成频率固定 的中频信号，然后再对这个中频信号进行多级放大，再检波，低放。由于不同频率的无线 电波用途较广，故收音机接受到的电波较多，所以音频信号就会互相干扰，导致音响效果 不好。因此，添加选台按钮，把不需要的频率过滤掉，选择听众所需的电台。由于中频固 定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作稳定，通频带也可做得理 想，这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号，所以中 频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。这样灵敏度和选择性都可大幅度 改善，而且可使整个波段的接受灵敏度均匀。收音机的原理图如图1所示，收音机的PCB 图如图2所示。AM： 535KHZ-1605KHZFM： 6Mz-108miz 壬伽皿调谐皿振荡皿振藩竺AM/FM功率放大网中放AM变频刎中诫.检波.AGC仪表转换CXA1191FM天线V陷波器音叫 量占珈晶体布闫同T| BL I Ig频二二 1Ciip17_m 7 am 航中周 丁10. 7MHz+ 22ChD h-473 Ohm图1收音机原理图图2收音机的PCB图四、实习内容1、电烙铁的使用使用电烙铁之前，应该将其表面的氧化层打磨掉，然后镀上一层锡层，这样既保护了 电烙铁，又使得电烙铁更好使用。使用电烙铁时，烙铁的温度太低则熔化不了焊锡，或者 使焊点未完全熔化而造成不好看、不可靠的结果；太高又会使烙铁“烧死”（尽管温度高， 却不能蘸上锡）。另外也要控制好焊锡时间，电烙铁停留的时间太短，焊锡不会完全熔化， 形成虚焊，而焊接时间太长又容易损坏元器件，或使印刷电路板的铜箔翘起。2、元器件的识别与检测焊接之前，先检查有无缺少元件，再借助万用表对元件进行分类和检测是否损坏。色码电阻的检测：先由电阻的色码读取阻值，再用万用表测量。电阻的色码规定： 黑色（0）、棕色（1）、红色（2）、橙色（3）、黄色（4）、绿色（5）、蓝色（6）、紫色（7）、 灰色（8）、白色（9）、金色（±5%）、银色（±10%）。其中后面2种颜色是作误差环，音量电位器的检测：音量电位器可以通过万用表检测。音量电位器的开关应通、断 明显；音量电位器的电阻应该随着转轴的（缓慢）旋转而平滑变化。音量电位器的旋纽 与安装螺钉应该齐备。电容的检测：电容分有极性与无极性两种。有极性电容要区分正、负引脚一般靠近 负极引脚的外壳上标有“- ”号，有极性电容的容量较大（gF级），需要用万用表检查有 无短路、开路或者变质；无极性电容的容量较小，要识别容量，并用万用表检查有无短路。 0.01gF以上的电容，可用万用表的高阻档检查有无开路