模电课程设计报告.doc

《模电课程设计报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电课程设计报告.doc（12页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第一章 课题背景1.1 电子技术课程设计概要1.1.1 电子技术课程设计的目的与意义 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。 通过课程设计要实现以下两个目标：一、学生初步掌握电子线路的设计、组装及调试方法。即学生根据设计要求，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能要求；二、课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生

2、开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际方面，运用已学过的分析和设计电路的理论知识，逐步掌握工程设计的步骤和方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。 1.1.2 电子技术课程设计的方法和步骤电子电路设计方法在设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的系统电路图。 一、明确系统的设计任务要求对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，以便明确系统应完成的任务。 二、方案选择把系统要完成的任务分解为若干

3、个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在此过程中要敢于探索，勇于创新，争取方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。 三、单元电路的设计、参数计算和器件选择根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路设计、参数计算和器件选择。单元电路的设计单元电路是整机的一部分，只有把单元电路设计好才能提高整机设计水平。每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的联系，分析电

4、路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要求设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入、输出信号和控制信号的关系。参数计算为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算，例如振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。计算参数时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计功能、在实践中真正可行的参数。器件选择（1） 阻容元件的选择注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。（2） 分立元件的选择包括电阻、电容等。根

5、据他们的用途分别进行合理选择。（3） 集成电路的选择根据电路功能、性能指标选择集成电路。注意集成电路的功耗、电源电压、工作速度是否满足设计要求。通过查阅有关设计手册，进行元器件的选择。 四、电路图的绘制电路图通常是在系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是电路组装、调试和维修的依据。绘制电路图时，注意以下几点：（1） 元器件布局合理、排列均匀、图面清晰、便于阅读。（2） 注意信号流向。一般从输入端或信号源开始，由左至右或上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。（3） 图形符号标准，适当标注。（4） 连线应为直线，尽量少交叉和折弯。1.2 双声

6、道BTL功放电路的设计内容与要求根据技术指标和已知条件，选择合适的功放电路，本设计应选用BTL电路。完成对双声道BTL功率放大器的设计、装配与调试。（1）设计产生14V的直流电源。（2）设计前置放大器为左、右声道各提供一级同向比例运算放大器（电压串联负反馈电路）进行电压放大，电压放大倍数约为6，可消除高频杂波。（3）设计双声道BTL功放电路, 8W负载上的输出功率大于20W。1.3设计思想首先在众多集成功率放大器中选出符合设计要求且工作性能较佳的集成芯片，我们是用两片TDA2030构成集成电路功率放大器，左右声道各用一片TDA2030。总模块主要包含电源电路、前置放大电路、音量控制电路、功率放

7、大电路等四部分。而整个设计的核心部分是功放模块电路的设计，该模块完成的功能主要包括放大输入音频以及调节输出音频。最后运用Pspice软件中的仿真功能进行仿真，从仿真的结果中分析程序的正确性。第二章 方案论证及整体电路工作原理2.1 方案确定与论证功率放大器的常见电路形式有单电源供电的OTL电路和正负双电源供电的OTL电路。有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。根据设计指标及要求，选择由两片TDA2030芯片组成的双声道BTL功放电路，该芯片具有上升速率高、瞬态互调失真小、输出功率大、保护性能较完善等特点，电源电压从6V到22V均可以正常工作，对电源电压的适应范围很

8、宽，输出功率大。2.2 整体电路工作原理根据设计课题的要求，音频功率放大器主要有电源电路、前置放大电路、音量控制电路、功率放大电路等四部分构成，构成框图见图所示。通过前置放大器的处理，使输入的音频信号与放大器的输入灵敏度相匹配，从而使放大器适应不同的输入信号，再通过音量控制，输入功率放大电路进行处理。同时设计电源电路，为前置电路和功率放大电路提供电源，最后得到较为理想的信号。音量控制功率放大扬声器前置放大音频输入电 源 电 路实物接线图：元器件规格个数功放TDA20301片电阻11个150K1个100K3个4.7K1个多圈可调电位器22K1个瓷片电容0. 1uF 2个电解电容100uF1个22

9、uF2个2200uF1个1uF1个喇叭81个第三章 电路单元模块设计3.1电源电路的设计直流电源电路有降压变压器，全波整流，滤波和稳压电路构成。由于功放管是TDA2030，直流供电压为68V。因此为了产生14V的直流电源，用100W的环流变压器，输出为双12V交流电。稳流电路如下所示U1正半周时，D1，D3导通，负半周时，D2，D4导通，得到： 负载电压：U0=0.9U2=10.8V 负载电流：I0=U0/RL=0.9U2/RL! 平均电流：ID=I0/2=0.65A 反向峰值电压：U=2U2=26.8V 电容容量c=（35）7/2R=(375625)uf考虑到滤波的效果，容量选择为2200U

10、F，耐压值选为25V，额定电流3A。双声道BTL功放中电源电路如下所示3.2 前置放大器的设计前置电路将不同的输入信号或衰减，或放大，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。根据音频信号的特点，前置电路放大器由NE5532集成运算放大器构成的电压放大器完成，为左、右声道各提供一级同向比例运算放大器（电压串联负反馈电路）进行电压放大，电压放大倍数约为6，可消除高频杂波。电容c27，c28是去耦电容，消除高频杂波。前置电路的下限频率由电容c19和电阻R22决定。 3.3 音量控制电路的设计采用22K欧的滑动电位器R4来调节输入信号的大小（如图3.3-2），从而控制输出音量的大小。音量调

11、节电位器经输入耦合电容C1与TDA2030的正相输入端相连接，其中电容C1起输入耦合作用，其大小决定功率放大器的下限频率FL 。3.3 音量控制电路的设计3.4 TDA2030TDA2030管脚功能：1脚是正相输入端、2脚是反向输入端、3脚是负电源输入端、4脚是功率输出端、5脚是正电源输入端。 TDA2030特点: 1.开机冲击极小。2.外接元件非常少。3.TDA2030输出功率大，Po=18W(RL=4)。 4.采用超小型封装（TO-220）,可提高组装密度。5.TDA2030A能在最低6V最高22V的电压下工作在19V、8阻抗时能够输出16W的有效功率，THD0.1%。 6.内含各种保护电

12、路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反（Vsmax=12V）以及负载泄放电压反冲等。 TDA2030各脚电压，5脚24V正常，4脚12V输出脚正常，2脚12V正常，1脚信号输入脚12V正常。3.5功率放大电路的设计单电源供电音频放大电路是典型应用电路， 由一块TDA 2030和较少元件组成单声道音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点。特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护。TDA2030组成电压串联负反馈电路其交流电压放大倍数A1=1+R1/R2=1+150/4.7=33两个二极管起保护作用，一是限制输入信号过大，二是防止电源极性

13、接反。与负载并联的电阻与电容组成相依校正电路。使负载接近纯电阻。C1是输入耦合电容，其大小决定功放的下限频率C3，C6是低频旁路电路 C4，C5是高频旁路电路，防止电路产生自激振荡。可调电位器RP是音量调节电位器第四章 调试及其结果分析4.1 直流电源将运放电源板断开负载，接上交流电源，测得直流输出电压为12V，带上不同的电阻负载，在不超过额定电流的情况下，测电源输出电压的波形，波形图如下图。输出电压稳定，运放电源调试通过。将功放电源板的负载断开，用万用表直流电压挡测输出电压，如图。4.2 前置放大器插上运放NE5532A1，用直流稳压电源供电，在输入端加上Ui.p-p=10mV的正弦信号，用

14、示波器测得输出无直流分量且Uo.p-p=60mV，由此说明电压放大倍数为6，且可消除高频杂波，调试通过。4.3 功率放大器将功放部分加上稳压电源，输出带8负载，用示波器测得当最大不失真电压Vomax=5.37V时，最大输入电压为Vimax=263.9mV,最大输出不失真电压波形图及最大输入电压波形图如图加上稳压电源，输出带8负载，用示波器测得当最小输入电Vimax=263.9mV时，,最小输出电压Vomin几乎接近0，其电压波形图如图心得体会 在这次的课程设计中，我们从最开始的不愿意动手到后来的因为一个环节没搞清楚而不吃午饭，这样的大反差让我们更进一步的了解了模拟电子技术这一门深奥而实用的课程

15、。 课程设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中，无形中加深了我们对模拟电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；以前的模电实验只是针对某一个小的功能设计，而此次课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，这需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计，进而一步步调试排除错误，虽然这个设计只有短短的一周时间，但我们所遇到的问题绝不止一点点，比如，在设计中，简简单单的一个读图接线，我们小组分别轮流接了至少4次才最终接好，迎来短暂的小成功，而第二天准备去演示时，一方面由于不小心碰到了几根导线，

16、另一方面选的机器存在一些故障，导致我们一度出不来想要的结果，几次不知道该怎么办。后来，经过仔仔细细的核对，最终发现了问题所在；而在调试时又出现了一个小小的问题，使我们困在那里几个小时，当然，最后发现其实是示波器没有校对好，当我们知道后，真的特别懊悔，明明就是一个小问题，可是却浪费了我们那么多时间，这印证了一句话“细节决定成败！”不管做的实验有多么复杂或者多么简单，我们都应该抱着一颗谨慎细致的心去完成它，遇到困难不毛躁，一个个排除，一定会得到我们想要的结果的。 设计在此告一段落了，它既锻炼了我们的动手能力，又强化了我们对理论知识的理解和运用，让我明白，理论和实际必须联系起来才会使我们更能融会贯通，另外，通过这一次的课程设计，我发现其实还存在很多知识上的小漏洞，以后要更加认真的专研这门课程，早日取得进步。参考文献电子技术基础 康华光 高教出版社电子技术课程设计指导 彭介华 高教出版社电子线路设计、实验与测试 谢自美 华中科技大学