推挽式功率放大電路的設計

1、第 一 部 分課 程 設 計摘 要橋式推挽功率放大器是一種在較低的電源電壓下能得到較大輸出功率的功放，它由前置放大電路、BTL功率放大電路、電源電路三部分所構成。前置放大電路采用了集成運放NE5532將小信號電壓放大，使其能夠驅動功率放大器；功率放大電路由倒相電路和BTL電路兩部分組成，前者負責為后者轉換兩個大小相等、方向相反的激勵信號，后者則是在信號不失真的前提下，盡可能地放大電流，從而提高輸出功率；電源電路通過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓產生±12V直流電壓。運用Protel軟件對所設計的電路圖進行建庫、繪圖、制板；再借助Multisim仿真軟件對各個單元電路進行了性能與功能仿真，通過

2、仿真分析驗證了設計的正確性，整體電路也基本達到了設計的預期目的。關鍵詞：推挽功放；集成運放；前置放大；倒相IAbstractThe 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 po

3、wer 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 respo

4、nsible 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, rectif

5、ier, 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

6、, drawing and board schematic design.Keywords：Push-pull amplifier, Integrated operational amplifier, Preamplifier , InvertingII目 錄摘 要IAbstractII第一章 推挽式功率放大器方案設計11.1 緒論11.2 功率放大器的性能指標11.3 推挽式功率放大器設計方案21.3.1 變壓器耦合式推挽功放21.3.2 橋式推挽功放21.3.3 方案分析3第二章 推挽式功放電路設計42.1 前置放大電路42.1.1 反相比例放大電路42.1.2 同相比例放大電路52.1.

7、3 前置放大電路52.2 BTL功放輸出電路62.2.1 倒相電路62.2.2 BTL電路72.3 電源電路72.4 整體電路8第三章 推挽式功放電路仿真與實驗103.1 前置放大電路仿真103.2 倒相電路仿真113.2 整體電路仿真11總 結13參考文獻14致 謝15附錄1 推挽式功放電路圖16附錄2 推挽式功放元件明細表17電子設計制作與工藝實習第一章 推挽式功率放大器方案設計在音響世界中往往需要將低頻信號放大后加以利用，一般處理頻率較低的信號采用音頻功率放大電路來實現(xiàn)。它的作用是對音頻信號進行不失真的功率放大，以足夠的電功率去推動揚聲器，故而音頻功率放大電路在音響產品中得到廣泛使用。1

8、.1 緒論功率放大器的作用是放大來自前放大器的音頻信號，產生足夠的不失真輸出功率，以推動揚聲器發(fā)聲。功率放大器的種類繁多，其中推挽式功放有利于改善寬帶能力和提高增益，對偶次諧波濾波度好。傳統(tǒng)的推挽電路總需要輸出變壓器和輸入變壓器，這種變壓器耦合的電路存在一些缺點，諸如：由于變壓器鐵心的磁化曲線是非線性的，它會使放大電路產生非線性失真，特別是由于變壓器的存在，嚴重地影響了電路的頻率特性。為了克服這些缺點，出現(xiàn)了一類電路叫“無輸出變壓器電路”。這類無變壓器功放電路舍去了級間耦合用的輸入、輸出變壓器，改用直接耦合。雖然這樣電路結構復雜些，但是便于加負反饋電路，使頻響寬、失真小，易滿足大功率和小型化的

9、要求。無輸出變壓器電路的種類很多，按輸出級與揚聲器的連接方式分OTL電路(電容耦合)、OCL電路(直接耦合)、BTL(電橋形式連接)。如表1.1所示是根據(jù)功放級輸出電路形式來分類的音頻功率放大器。表1.1 音頻功率放大器名稱定義優(yōu)點與缺點應用領域變壓器耦合功放將放大電路前級的輸出端通過變壓器接到后級的輸入端或負載電阻上。便于實現(xiàn)阻抗變換；但體積大、笨重、消耗有色金屬、效率低，在高低頻時都會產生相位移，引入負反饋后易形成自激振蕩。輸出功率較大的電子管放大器。OTL功放一種輸出級與揚聲器之間采用電容耦合的無輸出變壓器器的功放電路。采用單電源供電方式，克服了頻率失真和非線性失真，傳輸效率高；但需要用

10、大容量的輸出電容耦合，低頻響應不理想，有諧波失真。輸出功率較小的放大器和高保真功率放大器的基本電路。OCL功放一種輸出級與揚聲器之間無電容而直接耦合的功放電路。頻響范圍寬、失真小、保真度高，具有恒壓輸出特性；但采用雙電源供電方式,輸出端必須設置保護電路。輸出功率要求較大的功率放大器中和高保真功率放大器的基本電路。BTL功放一種平衡無輸出變壓器功放電路，其輸出級與負載之間以電橋方式直接耦合，因而又稱為橋式推挽功放。在較低的電源電壓下能得到較大的輸出功率即電源利用率高。低電壓系統(tǒng)、電池供電系統(tǒng)、要求輸出功率更大的場合。1.2 功率放大器的性能指標在放大通道的正弦信號輸入電壓幅度10100mV，等效

11、負載電阻RL為8時，放大通道應滿足以下條件：（1）額定輸出功率P10W；（2）通頻帶BW：30Hz20kHz；（3）在額定輸出功率下和通頻帶內的非線性失真系數(shù)3%；（4）在額定輸出功率下的效率55%。1.3 推挽式功率放大器設計方案功率放大器按照其輸出特點分為變壓器耦合功放、OTL（Output Transformer Less）功放、OCL(Output Capacitor Less)功放和BTL（Balanced Transformer Less）功放。根據(jù)此分類標準和本設計的要求提出兩種推挽式功放設計方案，分別是變壓器耦合推挽功放和橋式推挽功放。1.3.1 變壓器耦合式推挽功放圖1.1

12、變壓器耦合式推挽功放設計方案結構圖信號源耦合輸出單元偏置電路推動級單元級間變壓器耦合單元變壓器耦合式是一種傳統(tǒng)的電路結構形式，采用該結構形式設計的推挽功放，它的優(yōu)點是便于實現(xiàn)阻抗匹配。其設計方案如圖1.1所示。推動級單元的輸入端采用變壓器進行阻抗變換，同時使激勵輸出兩個幅度大小相等、相位差為180°的信號，進而使推動級晶體管滿足推挽工作，實現(xiàn)推動級輸入阻抗匹配；然后通過級間變壓器耦合單元將前級的輸出信號盡可能多的傳遞到后一級；最后耦合輸出單元利用傳輸線阻抗變換器來實現(xiàn)負載與輸出端之間的阻抗匹配。偏置電路是為了調節(jié)偏置電壓和防止產生大電流時損壞元器件。1.3.2 橋式推挽功放圖1.2

13、橋式推挽功放設計方案結構圖信號源負載電源單元倒相單元前置放大單元BTL單元橋接推挽功率放大電路簡稱BTL（Balanced Transformer Less）功放電路。它的優(yōu)點是在較低的電源電壓下能得到較大的輸出功率。其設計方案如圖1.2所示。前置放大單元主要是把輸入的小信號放大到一定標準的電平；再輸送到倒相單元產生兩個大小相等、方向相反的激勵信號；然后在允許的失真限度內，通過BTL單元進一步放大電流，從而盡可能高效率地向負載提供足夠大的功率；電源單元為整個電路提供穩(wěn)定的直流電源做保證。1.3.3 方案分析在設計過程中，方案的選擇必須結合實際情況，要從各個方面考慮設計的可行性，不僅要考慮其先進

14、性，還要考慮其現(xiàn)實性，要從多方面綜合尋求最佳方案。由于方案一中用到多個變壓器，不僅體積大、笨重、消耗有色金屬，還嚴重地影響了電路的頻率特性，能使放大電路產生非線性失真，另外引入負反饋后易形成自激振蕩。而由方案二設計出的電路便于加負反饋電路，使頻響寬、失真小，易滿足大功率和小型化的要求。故選擇方案二。17第二章 推挽式功放電路設計橋式推挽功放電路由前置放大電路、BTL功率放大電路、電源電路三部分所構成。前置放大電路采用了集成運放NE5532將小信號電壓放大，使其能夠驅動功率放大器；功率放大電路由倒相電路和BTL電路兩部分組成，前者負責為后者轉換兩個大小相等、方向相反的激勵信號，后者則是在信號不失

15、真的前提下，盡可能地放大電流，從而提高輸出功率；電源電路為前置放大電路和BTL功率放大電路提供能源。2.1 前置放大電路前置放大電路（亦稱電壓放大電路）作為輸入功率放大器之前的處理電路，利用前置放大電路把輸入信號放大或進行阻抗變換，使其能夠驅動功率放大器。由于許多基于運放組成的功能電路都是在同相比例放大電路和反相比例放大電路的基礎上組合或演變來的，本節(jié)先討論這兩種電路，再根據(jù)需要選擇適當?shù)募蛇\放。2.1.1 反相比例放大電路圖2.1 反相比例放大電路圖反相比例放大電路如圖2.1所示，由反饋分析可知，其引入的是電壓并聯(lián)負反饋。電壓信號 通過 作用于運放的反相端，且反相端為虛地點即 ，由虛斷可知

16、：(2-1)則有(2-2) 其閉環(huán)增益為：(2-3)由式(2-2)可知：、相位相反，輸出與輸入成比例。盡管理想運放的輸入電阻無窮大，但電路引入電壓并聯(lián)負反饋后，電路的輸入電阻并不大。若要增大電路的放大倍數(shù)，需增大的值。當阻值與集成運放的輸入等數(shù)量級時，比例系數(shù)產生較大變化，即不再由反饋網絡的阻值所決定。2.1.2 同相比例放大電路同相比例放大電路如圖2.2所示，由反饋分析可知，其引入的是電壓串聯(lián)負反饋。電壓信號通過作用于運放的同相端，由虛短和虛斷可知：圖2.2 同相比例放大電路圖(2-4)(2-5)(2-6) (2-7) 由(2-6)式可知：、相位相同，輸出與輸入也成比例。綜上：反相比例放大電

17、路中輸入阻抗是反饋電阻和輸入電阻的并聯(lián)，阻抗比較小放大倍數(shù)是反饋電阻比輸入電阻，可以小于1也可大于1，輸出與輸入是反向的。同相比例放大電路輸入阻抗等于放大器內部阻抗，而內部阻抗遠大于輸入電阻和反饋電阻，所以同相放大器的輸入阻抗高，在相同條件下放大倍數(shù)是反相放大倍數(shù)加1且只可能大于等于1，輸出與輸入同相。另外，若用反相放大器，由于分壓關系顯然幾乎所有的源電壓將消耗在輸出電阻的兩端。故選用同相比例放大電路形式來設計前置放大電路。2.1.3 前置放大電路由于前置放大電路放大的信號為低頻電壓信號，幅值為10100mV（即輸入的共模電壓）、頻率為30Hz20kHz、最大增益為40倍，所以運放的單位增益帶

18、寬GB應該滿足，電源電壓為±12V。再結合NE5532、LM358這兩種常用的運放比較，如表2.1中的參數(shù)可知：兩款集成運放均能滿足設計的需要。表2.1 技術參數(shù)型號符號參數(shù)最小值典型值最大值單位備注NE5532Vcc電源電壓±5±22V雙電源模式CMCC共模抑制比70100dBVcm共模輸入電壓±12±13VGBW帶寬增益10MHzLM358Vcc電源電壓±1.5±15V雙電源模式CMCC共模抑制比6570dBVcm共模輸入電壓0VGBW帶寬增益1MHz圖2.3 前置放大電路NE5532具有高性能、低噪聲、線性好、失真度小

19、的特點，一般作為高保真音響的運放使用，如表2.1為NE5532的極限參數(shù)。由NE5532集成運算放大器構成的電壓放大電路如圖2.3所示。電源支路的電容、是去耦電容，用來消除高頻雜波。根據(jù)虛短和虛斷有：，(2-8)由CVL定律有：(2-9)由式(2-8)、(2-9)解得電壓增益為：(2-10)2.2 BTL功放輸出電路功放輸出級電路采用BTL電路結構形式。其組成方框圖如圖2.4所示。輸入信號分成兩路，一路直接加到上面的一組功率放大電路中；另一組加到倒相級電路中，獲得大小相等、方向相反的信號，然后加到下面一組功率放大電路中。當輸入信號為正半周時，上、下兩組功率放大電路同時圖2.4 集成功放BTL電

20、路簡化原理框圖功放電路1負載功放電路2倒相電路放大信號，其輸出端A的信號相位為正，B的信號相位為負，此時信號電流從A流出，經過負載流入B點電路；反之，當輸入信號為負半周時，A端的信號相位為負，B端的信號相位為正，此時信號電流從B流出，經過負載流入A點電路。2.2.1 倒相電路如圖2.5所示為倒相電路圖。后級功率放大電路需要有兩個大小相等、方向相反的激勵信號，這兩個激勵信號由倒相電路來實現(xiàn)。當管工作在甲類狀態(tài)，把輸入信號轉換成和兩種兩個大小相等、方向相反的激勵信號。電源支路的電容是去耦電容，用來消除高頻雜波。電解電容、起耦合作用，即在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級電路的靜態(tài)工作點相互

21、影響，采用電容耦合。為防止信號中低頻分量損失過大，一般采用容量較大的電解電容。電阻和分別是集電極負載電阻、發(fā)射極電阻，且。如圖2.6所示為倒相電路輸入輸出信號的波形圖。信號與波形相似，信號圖2.6 倒相電路的輸入輸出波形圖圖2.5 倒相電路圖和的波形相反。2.2.2 BTL電路圖2.7 BTL電路圖如圖2.7所示為BTL功率放大電路圖。電路中V3和V4管是一組功率放大電路的輸出級電路，V5和V6是另一組。當A端輸入信號為正半周時，使得V1導通、放大，V3截止，同時B端為負半周，使得V6導通、放大，V5截止，即V3、V5截止，V4、V6導通，此時的信號電流回路為:A V4集電極V4發(fā)射極揚聲器的

22、左邊揚聲器的右邊V6發(fā)射極V6集電極地。當A端輸入信號為負半周時，使得V3導通、放大，V4截止，同時B端為正半周，使V5導通、放大，V6截止，即V3、V5導通，V4、V6截止，此時的信號電流回路為：B V5集電極V5發(fā)射極揚聲器的右端揚聲器的左端V3發(fā)射極V3集電極地。2.3 電源電路當今社會大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。直流穩(wěn)壓電源在電源技術中占有十分重要的地位。直流電源電路由降圖2.8 直流電源電路組成結構圖變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路220V50Hz壓變壓器、全波整流、濾波、穩(wěn)壓電路構成，其組成結構如圖2.8所示。根據(jù)設計需要做&#

23、177;12V直流穩(wěn)壓電源電路，其電路圖如圖2.9所示。交流電壓通過變壓器T1降壓得到和，然后由V7V10四個整流二極管組成的電橋進行整流得到直流電壓，再經由電解電容和非極性電容構成的濾波網絡和三端穩(wěn)壓器LM7812和LM7912的穩(wěn)壓作用后，輸出±12V直流電壓。理論計算如下： 對A點有：(2-11)的壓降為(2-12)(2-13)由式(2-11)、(2-12)、(2-13)可得：(2-14)若要求將220V交流電壓轉換成直流電壓，由式(2-14)可知：變壓器T1的變比1為，圖2.9 電源電路圖同理可得：變比2也為。2.4 整體電路BTL推挽功放電路由前置放大電路、BTL功率放大電

24、路、電源電路三部分所構成?；诩蛇\放NE5532前置放大電路將低頻信號進行電壓放大，使其與后級功率放大器的輸入靈敏度相匹配；然后經由倒相電路轉換成兩個大小相等、方向相反的激勵信號，分別輸入BTL電路的兩路輸入端，并在信號不失真的前提下，盡可能地放大電流來驅動負載，以獲得更大的輸出功率；電源電路通過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓產生±12V直流電壓，為前置放大電路和后級功放電路提供能源。其中調節(jié)的阻值來改變前置放大電路電壓增益，從而控制后級功放的輸出功率。整體電路圖見附錄1。第三章 推挽式功放電路仿真與實驗Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，

25、適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作，具有大量的PLC元件模型，可以仿真更復雜的數(shù)字電路，在保留了EWB形象直觀等優(yōu)點的基礎上，增強了軟件的仿真測試和分析功能，擴充了元件庫中的元件的數(shù)目，特別是增加了大量與實際元件對應的元件模型，使得仿真設計的結果更精確、更可靠、更具有實用性。3.1 前置放大電路仿真圖3.1 前置放大電路仿真圖前置放大器是作為輸入音頻功率放大器之前的音頻處理器件，主要是對輸入的音頻信號進行電壓放大。通過Multisim 軟件對前置放大電路用進行仿真如圖3.1所示，將前置級電路連接好，利用函數(shù)信號發(fā)生器向電路中輸入、的正弦波信號，再用示波器測出其輸入輸出波形，觀察波形是否失真

26、，用萬用表測出輸入輸出交流有效電壓值，以便獲知電壓增益。通過示波器觀察到輸入輸出信號的頻率基本不變，幅值變大。當時通過調節(jié)Rp的阻值來改變前置放大電路電壓增益，仿真數(shù)據(jù)結果如表3.1所示。經過數(shù)據(jù)分析可知：仿真值Ui1與理論值Ui2的誤差在允許范圍內。表3.1 前置放大仿真數(shù)據(jù)表Rp(39k)0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%Uo50mV (50Hz)Ui1(mV)49.487242.47435.45628.403821.3510141207140015931786Ui2(mV)50245440635830102512201415161018053.2 倒相電路仿真圖3

27、.2 倒相電路仿真圖倒相電路主要是對前級放大的電壓信號進行倒相，得到兩個大小相等，方向相反的激勵信號。通過Multisim軟件對倒相電路用進行仿真如圖3.2所示，借助示波器觀察可知：信號與波形同相，信號和的波形相反，即輸入信號通過倒相電路后產生了兩個大小相等，方向相反的激勵信號和，滿足設計要求。圖3.3 整體電路仿真圖3.2 整體電路仿真通過Multisim軟件對整體電路仿真如圖3.3所示，當信號源頻率=100Hz，逐漸加大輸入信號電壓，當示波器顯示的波形剛好不產生失真時，用失真分析測失真度時，用功率表測出的輸出功率為最大的不失真輸出功率，輸出的電壓值為為最大的輸出電壓。如圖3.4可知最大不失

28、真輸出功率，基本達到了指標要求。圖3.4 最大功率不失真仿真圖總 結在音響世界中往往需要將低頻信號放大后加以利用，一般處理頻率較低的信號采用音頻功率放大電路來實現(xiàn)。它的作用是對音頻信號進行不失真的功率放大，以足夠的電功率去推動揚聲器，故而音頻功率放大電路在音響產品中得到廣泛使用。BTL推挽功放電路由前置放大電路、BTL功率放大電路、電源電路三部分所構成。前置放大電路采用了集成運放NE5532將小信號電壓放大，使其與功率放大器的輸入靈敏度相匹配；功率放大電路由倒相電路和BTL電路兩部分組成，前者負責為后者轉換兩個大小相等、方向相反的激勵信號，后者則是在信號不失真的前提下，盡可能地放大電流，從而提

29、高輸出功率；電源電路通過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓產生±12V直流電壓。運用Protel99SE軟件對所設計的電路圖進行建庫、繪圖、制板；再借助10.0.1仿真軟件對各個單元電路進行了性能與功能仿真，通過仿真分析驗證了設計的正確性，整體電路也基本達到了設計的預期目的。在Multisim仿真過程中，前置放大電路能夠在不失真的條件下將低頻信號電壓幅值放大幾十倍，倒相電路也順利地把前級信號轉換成兩個大小相等、方向相反的激勵信號，但從總體上來看，整個設計達到的效果還不是很好，有許多需要改進的地方。例如：在前置放大電路和后級功放電路之間加一個音調控制電路，人為地改變信號中高、低頻成分的比重，適時地

30、調整音色，改善音響的放音音質；滿足聽者的愛好、渲染某種氣氛、達到某種效果。參考文獻1宋東生.BTL功率放大電路J.無線電，2002，（10），61-62.2錢聰.電子線路分析與設計M.西安：陜西人民出版社，2002.3蘇麗萍.電子技術基礎M.西安：西安電子科技大學出版社，2002.4郭玉山.BTL功率放大器典型電路設計J.科技資訊，2011，（3），7.5黃智偉.電子電路計算機仿真設計與分析M.北京：電子工業(yè)出版社，2004.6康華光.電子技術基礎模擬部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.7胡斌，蔡月紅.放大器電路識圖與故障分析輕松入門M.北京：人民郵電出版社，2003.8唐贛,聶

31、典.Multisim 10原理圖仿真與PowerPCB 5.0.1印制電路板設計M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.9 http:/ .10 .致 謝附錄1 推挽式功放電路圖附錄2 推挽式功放元件明細表序號代號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1T1變壓器220V/±12V12U1集成運放NE55321LM3583U2三端穩(wěn)壓器LM781214U3三端穩(wěn)壓器LM791215V1穩(wěn)壓二極管1N4733A16V2、V4、V5NPN型晶體管TN2219A3TN2905A7V3、V6PNP型晶體管2N672628V7V10整流二極管3N25149C1、C5、C7極性電容10F/15V310C3、C4、C

32、9、C10、C13、C14極性電容470F/15V611C2、C6、C8、C11、C12、C15、C16無極性電容0.1F/15V712R5、R6電阻510/0.25W213R2、R4電阻1 k/0.25W214R1、R3電阻10k/0.25W215Rp電位器39k/1W1第 二 部 分PCB 板 的 設 計電子設計制作與工藝實習PCB板的設計借助Protel軟件平臺對所設計的電路進行原理圖繪制后，需要進一步完成印制電路板即PCB。印制電路板的設計是以電路原理圖為根據(jù)，實現(xiàn)電路設計者所需要的功能。一、印制電路板簡述印制電路板即PCB（Printed Circuit Board）是電子產品中最重

33、要的部件之一。電路原理圖完成以后，還必須再根據(jù)原理圖設計出對應的印制電路板圖，最后才能由制板廠家根據(jù)用戶所設計的印制電路板圖制作出印制電路板產品。(1)印制電路板的制作材料與結構印制電路板的結構是在絕緣板上覆蓋著相當于電路連線的銅膜。通常絕緣 材料的基板采用酚醛紙基板、環(huán)氧樹脂板或玻璃布板。發(fā)展的趨勢是板子的厚度越來越薄，韌性越來越強，層數(shù)越來越多。(2)有關電路板的幾個基本概念1、層：印制板材料本身實實在在的銅箔層。2、銅膜導線：導線是敷銅經腐蝕后形成的，用于連接各個焊盤。印制電路板的設計都是圍繞如何布置導線來完成的；飛線是在引入網絡表后生成的，而它所連接的焊盤間一旦完成實質性的電氣連接，則

34、飛線自動消失。它并不具備實質性的電氣連接關系。在手工布線時它可起引導作用，從而方便手工布線。3、焊盤：放置、連接導線和元件引腳。4、過孔：連接不同板層間的導線，實現(xiàn)板層的電氣連接。它分為穿透式過孔、半盲孔、盲孔三種。5、助焊膜：涂于焊盤上提高焊接性能的一層膜，也就是在印制板上比焊盤略大的淺色圓；阻焊膜為了使制成的印制電路板適應波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤處的銅箔不能粘焊，因此在焊盤以外的各部位都要涂覆一層涂料，用于阻止這些部位上錫。6、安全間距：走線、焊盤、過孔等部件之間的最小間距。二、裝載元件庫 元件封裝就是原理圖中元件的Footprint。它是指實際元件焊接到電路板時，所指示的外觀和

35、焊盤位置。不同的元件可以共用同一種元件封裝。同一種元件也可以有不同的封裝形式。在取用焊接元件時，不僅要知道元件名稱，還要知道其封裝形式。元件封裝可以在設計電路原理圖時指定，也可在引進網絡表時指定。元件封裝的主要參數(shù)是形狀尺寸，因為只有尺寸正確的元件才能安裝并焊接在電路板上。原理圖中的元件注重于元件的引腳，引腳號碼是重要的電氣對象，引腳之間的連接不能有任何錯誤。而PCB圖不僅注重元件引腳之間的連接，更注重元件的外形尺寸，要將引腳與引腳之間的導線連接轉換成焊盤與焊盤之間的銅膜線連接。表1 部分元件的封裝說明封裝類型封裝名稱說 明電阻類無源元件AXIAL0.31.0數(shù)字表示焊盤間距無極性電容元件RA

36、D0.10.4數(shù)字表示焊盤間距有極性電容RB.2/.4RB.5/1.0斜杠前的數(shù)字表示焊盤間距，斜杠后的數(shù)字表示電容外直徑二極管DIODE0.4DIODE0.7數(shù)字表示焊盤間距石英晶體XTAL1晶體管TO-xxx其中xxx為數(shù)字，表示不同的晶體管封裝可變電阻VR1VR5雙列直插DIP-xx其中xxx表示引腳數(shù)單列直插SIPx其中x表示引腳數(shù)牛角連接器IDCxx其中xx表示管腳數(shù)三、PCB的設計步驟元件封裝生成網絡表環(huán)境設置整體編輯手工調整布線自動布線元件布局載入網絡表添加封裝庫圖1 PCB制板步驟根據(jù)推挽式功率放大器的整體電路圖繪制PCB圖，其大致步驟如圖1所示。在畫好的原理圖的基礎上，對各個

37、元件進行相應的封裝，并生成網絡表。接著分別新建一個PCB封裝庫和一個PCB Document，若系統(tǒng)默認的封裝庫沒有所需要的封裝元件，則在PCB封裝庫繪制；進入PCB Document添加封裝庫，再根據(jù)需要設置環(huán)境參數(shù)，之后選擇Keep Out Layer工作層畫一個紫色的矩形框即具體確定所需制作電路板的物理外形尺寸和電氣邊界。然后載入網絡表，若系統(tǒng)提示報錯，應返回原理圖進行相應的修改后重新載入；載入成功后根據(jù)原理圖和就近原則進行手動元件布局。最后通過Auto Route里的ALL實現(xiàn)自動布線，接著需要手動調整不合理或者能夠減小路徑長度的線路，調整完成后進行設計規(guī)則檢查。如圖2和圖3所示分別為

38、推挽式功率放大器的單層PCB圖、雙層PCB圖。四、總結圖3 雙層PCB圖圖2 單層PCB圖印刷電路板的設計需要考慮外部連接的布局、內部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護、熱耗散等各種因素。布局前應該熟悉原理圖，布局時應遵循就近原則進行合理地布局，尤其要注意特殊元件的排布，比如：發(fā)熱元件應遠離熱敏電阻。一般需要布局多次，最終達到最少飛線甚至沒有飛線的目標?？傊?，優(yōu)秀的板圖設計不僅可以節(jié)約生產成本，同時還達到良好的電路性能和散熱性能。3第 三 部 分收音機的焊接與調試電子設計制作與工藝實習收音機焊接與調試一、實習目的1、了解常用電子器件的類別、型號、規(guī)格、性能及其使用范圍，能查

39、閱有關的電子器件圖書。能夠正確識別和選用常用的電子器件，并且能夠熟練使用萬用表；2、學習并掌握收音機的工作原理；3、熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理，并基本掌握手工電烙鐵的焊接技術；4、了解安全用電知識，學習安全操作要領，培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，提高動手能力和實踐能力，養(yǎng)成良好的工作習慣，培養(yǎng)正確的勞動觀與人生觀，同時培養(yǎng)團隊意識和集體主義精神；5、了解電子產品的焊接、調試與維修方法。初步學習調試電子產品的方法，提高動手能力；6、按照圖紙焊接元件，組裝一臺收音機，并掌握其調試方法。二、實習器材電烙鐵、焊錫絲、松香；螺絲刀、鑷子、鉗子、萬用表、高靈敏度FM/AM教學收音機實驗套件、五號電池

40、兩節(jié)。三、收音機的工作原理及原理圖收音機的工作原理就是通過天線來接收高頻信號，然后經檢波還原成音頻信號，再送到揚聲器變成音波。是把接收到的電臺高頻信號，用一個變頻級電路將它轉換成頻率固定的中頻信號，然后再對這個中頻信號進行多級放大，再檢波，低放。由于不同頻率的無線電波用途較廣，故收音機接受到的電波較多，所以音頻信號就會互相干擾，導致音響效果不好。因此，添加選臺按鈕，把不需要的頻率過濾掉，選擇聽眾所需的電臺。由于中頻固定，且頻率比高頻已調信號低，中放的增益可以做得較大，工作穩(wěn)定，通頻帶也可做得理想，這樣可以使檢波器獲得足夠大的信號，從而使整機輸出音質較好的音頻信號，所以中頻調諧放大電路可以做到選

41、擇性好、增益高又不易自激。這樣靈敏度和選擇性都可大幅度改善，而且可使整個波段的接受靈敏度均勻。收音機的原理圖如圖1所示，收音機的PCB圖如圖2所示。圖1 收音機原理圖圖2 收音機的PCB圖四、實習內容1、電烙鐵的使用使用電烙鐵之前，應該將其表面的氧化層打磨掉，然后鍍上一層錫層，這樣既保護了電烙鐵，又使得電烙鐵更好使用。使用電烙鐵時，烙鐵的溫度太低則熔化不了焊錫，或者使焊點未完全熔化而造成不好看、不可靠的結果；太高又會使烙鐵“燒死”（盡管溫度高，卻不能蘸上錫）。另外也要控制好焊錫時間，電烙鐵停留的時間太短，焊錫不會完全熔化，形成虛焊，而焊接時間太長又容易損壞元器件，或使印刷電路板的銅箔翹起。2、元器件的識別與檢測焊接之前，先檢查有無缺少元件，再借助萬用表對元件進行分類和檢測是否損壞。色碼電阻的檢測：先由電阻的色碼讀取阻值，再用萬用表測量。電阻的色碼規(guī)定：黑色（0）、棕色（1）、紅色（2）、橙色（3）、黃色（4）、綠色（5）、藍色（6）、紫色（7）、灰色（8）、白色（9）、金色（±5%）、銀色（±10%）。其中后