江蘇大學(xué)自動化專業(yè)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、江藻大堂JIANGSU UNIVERSITYWord資料電 子 技 術(shù) 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告專業(yè)班級： 自動化1302姓名學(xué)號：指導(dǎo)老師：2015年*月*日學(xué)年學(xué)期：2014年2015年第二學(xué)期設(shè)計(jì)題目：音頻小信號前置放大電路設(shè)計(jì);信號發(fā)生器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)同學(xué)：*學(xué)號:*同組同學(xué)：*學(xué)號:* :選定課題，查閱資料，音頻小信號前置放大電路 設(shè)計(jì)，信號發(fā)生器參數(shù)設(shè)計(jì)及性能調(diào)試分工情況:*：資料查閱，參與音頻小信號前置放大電路性能調(diào) 試，信號發(fā)生器電路設(shè)計(jì)及性能調(diào)試。一、音頻小信號前置放大電路設(shè)計(jì)1 .設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)音頻小信號前置放大電路，并用合適軟件模擬，。具體要求如下：(1) 放大倍數(shù)Au >1

2、000;(2 ) 通頻帶 20Hz20KHz;(3) 放大電路的輸入電阻 RI>1M ;輸出電阻RO = 600;(4 )繪制頻響掃描曲線。說明：設(shè)計(jì)方案和器件根據(jù)題目要求自行選擇，但要求在通用器件范圍內(nèi)。測試條件：技術(shù)指標(biāo)在輸入正弦波信號峰峰值 Vpp=10mv 的條件進(jìn)行測試(輸入輸出電阻通過設(shè)計(jì)方案保證)。【難度系數(shù)0.7】2 .設(shè)計(jì)方案方案一、采用分立式元件前置放大級：以單端輸入雙端輸出且?guī)О髟吹牡牟顒臃糯箅娐纷鳛榈谝患?，以雙端輸入單端輸出的差動放大電路作為第二級。優(yōu)點(diǎn)：雙端輸出的差動放大電路利用其電路的高度對稱性以及局部交流負(fù)反饋可以很好的將共模干擾信號屏蔽。之后利用單端輸出

3、的差動放大電路將雙端浮 地輸出轉(zhuǎn)化為單端輸出。中間級：采用帶射極旁路電容的共射放大電路。優(yōu)點(diǎn)：共射放大電路具有良好的優(yōu)良的電壓放大和電流放大作用。輸出級：采用共集組態(tài)的射極輸出器電路。優(yōu)點(diǎn)：共集組態(tài)的射極輸出器具有高輸入電阻和低輸出電阻，可以很好地降 低對前置級電路的負(fù)荷，并具有良好的帶負(fù)載能力。方案二、采用兩級運(yùn)算放大器 NE5532組成的放大電路。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算放大器NE5532具有體積小，噪音低，功耗小，一致性好等優(yōu)點(diǎn)。 特別的，運(yùn)算放大器具有理想的輸入輸出穩(wěn)定性， 外部電路易調(diào)試。輸出效果理 想，失真度小?？紤]到電子課程設(shè)計(jì)安排時(shí)間較短， 并且期間有概論論考試?？傮w時(shí)間較為 緊迫。而采用分

4、立式元件搭建電路時(shí)，各元件對電路影響較大，參數(shù)難以確定， 電路調(diào)試頗為耗時(shí)，工作時(shí)間要求較長。在前兩天采用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 進(jìn)度 緩慢，難以在規(guī)定時(shí)間完成任務(wù)；因而綜合考慮決定采用方案二進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。3 .主體設(shè)計(jì)關(guān)于音頻小信號前置放大電路設(shè)計(jì)，現(xiàn)主要分為兩大部分。第一部分、高低通濾波電路考慮到音頻放大電路需要放大的頻率范圍為 20Hz-20kHz。因而決定在放大電路的前級加上濾波電路，將頻率高于 20kHz以及低于20Hz的信號濾去。濾波電路選用二階壓控電壓源低通濾波電路和二階壓控電壓源高通濾波電路。第二部分、放大部分電路采用兩級NE5532放大電路。4 .電路設(shè)計(jì)低通濾波電路部分電路圖低

5、通濾波10kHz波形:阿:1C5 :龔IT-Hi：fr * 丁 班維生善-XFGl-L-j IOF AMP低通濾波20kHz波形K、 IX輔但肝Ik： ; 口BtH 工就Ce n?oc 酢 aw*a At.-5 36EnW i75 561VV 事期f的5電1LMQ flW¥ 4,VDQV虺電” ?|l?r10e.*-f挈忙I杭毛L nC4 ±a«JWiF低通濾波30kHz波形理論計(jì)算:根據(jù)相關(guān)知識：該低通濾波電路的上限截止頻率的平方與R1、R2、C1、C2的乘積成反比。代入數(shù)據(jù)算得上限截止頻率為12.5kHz。之所以調(diào)到這個(gè)值是因?yàn)樵趯㈦娐方M合后能夠在 20kHz

6、后將增益衰減到1000倍以下。高通濾波電路部分XSC1高通濾波10Hz波形于逋Si M &Zl高通濾波20Hz波形11 >*!- 1+1+腫基斤=：乩的用/a熱仃污:喇：n麗1甌畫叫目 0.0003 0.0005O,IK jvO.K：V0.CEJ3V通:塾q遇逋了o.cjcdv O.OCDV a,0AQVas«胃肝；i0哂n,TM6E：()回生西制牙 IfS：LUekFW t寧根梅:；。天用丁;1面口I ;制1如私 啰腿:：£工工1 樨：o-wc L£h JfialE高通濾波30Hz波形T1 I u >F+iI. -時(shí)同««

7、,Aifi HC-OOJiQJ£K)U"故YC.OO-J aujxn vO ODC Vcm二日U-ODIC Vnta逅諾內(nèi)bomeOi ： 引|$：J tf 必iff?： 口用片相位移骼h D 軸位摩雀：o/軸盹：C尸；l Mt 1 -7二.；且溢至流rn腐r一問一圖1a l MU£的式迪務(wù)國匡同-水 W： 口¥I即次正常后51.理論計(jì)算：經(jīng)過理論計(jì)算，該電路的下限截止頻率約為20Hz放大部分電路UI放大部分電路運(yùn)行參數(shù)13* *0旱蒞二百ul.尢f.Q9j nf. e.DC3 ftfr0順由每卬tQ卜Lin： $皿幅*制機(jī)的杵揩:：cT擔(dān)1移,粉;：D

8、三工熊 一1.臺"T1 * *皿 博或 工怕陪T由二二放大部分電路工作原理輸入信號由C1左端進(jìn)入，經(jīng)C1濾波后一部分經(jīng)1M電阻接地，這樣可以保證輸入電阻為1M。另一部分接入NE5532進(jìn)行第一級放大，放大倍數(shù)由電 阻R3和R4的倍數(shù)進(jìn)行控制，第二級放大同理是由電阻 R5和R6的倍數(shù)進(jìn)行控 制，其中R3=R4=10k ,R5=R6=1500k ,每一級都可以放大 16倍，兩級一共可 以放大256倍左右，又因?yàn)闉V波電路每級放大兩倍，總共放大倍數(shù)達(dá)到1024倍, 滿足放大倍數(shù)達(dá)到1000倍的要求，兩級放大之間的電容 C2起到濾波作用，最 后一級的輸出經(jīng)濾波電容 C3后接600的電阻最后接地

9、。這樣輸出電阻可以達(dá) 至IJ600 。通頻帶由濾波電路控制在 20Hz-20kHz之間，可以滿足條件。完整電路完整電路10Hz運(yùn)行結(jié)果Word資料完整電路20Hz運(yùn)行結(jié)果Word資料完整電路10kHz運(yùn)行結(jié)果F用表-NMM2共率：1C占空心EC%懵*骷£Eg隔箝flV信*逸用設(shè)置上FI.L曬寸間苛甬M77BS-XMM18 .1S>2 7內(nèi)1 I.五蠱,，完整電路20kHz運(yùn)行結(jié)果Word資料完整電路30kHz運(yùn)行結(jié)果Word資料二、信號發(fā)生器設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)一個(gè)能夠輸出正弦波、三角波和矩形波的信號源電路，電路 形式自行選擇。輸出信號的頻率可通過開關(guān)進(jìn)行設(shè)定，具體要求如

10、下： 1、輸出信號的頻率范圍為100Hz2kHz,頻率未定度較高； 2、步進(jìn)為100Hz,要求輸出的是正弦波信號，信號無明顯失真； 3、三角波和矩形波占空比連續(xù)可調(diào)；4、利用軟件示波器測量出其輸出頻率的上限和下限及其輸出電壓的 范圍。【難度系數(shù)0.7】Word資料2、總體方案設(shè)計(jì)2.1 555多諧振蕩器積分電路方波正弦波三角波555多諧振蕩器積分電路低通濾波器圖1方波、正弦波、三角波、信號器原理圖2.2設(shè)計(jì)思路原理首先由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生方波，然后由積分電路將方波轉(zhuǎn)化為三角波，最后用低通濾波器將方波轉(zhuǎn)化為正弦波，但這樣的輸出將造成負(fù)載的輸出正弦波波形變形， 因?yàn)樨?fù)載的變動將拉動

11、波形的崎變。3、各組成部分的工作原理3.1方波發(fā)生電路的工作原理如下圖圖21叩FLM555chiR330k口 “淳口 -用事Okd圖2方波發(fā)生電路利用555與外圍元件構(gòu)成多諧振蕩器，來產(chǎn)生方波的原理。用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖 2所示。接通電源后，電容C2被充電，當(dāng)電容 C2上端電壓Vc升到2Vcc/3 時(shí)使555第3腳V0為低電平，同時(shí)555內(nèi)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C2通過R2、R3放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到Vcc/3時(shí)，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。電 容器C2放電所需的時(shí)間為：t= ( R2 +R3) C21n2當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止，Vcc將通過R1、R2、R3向電容器C2充電，Vc由

12、Vcc/3上升到2Vcc/3所需的時(shí)間為：tH= (R1+R2+ R3) C21n2=0.7( R1+R2+ R3) C2當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波。其震蕩頻率為：f=1/ (tL+tH) =1.43/(R1+2R2+2R3) C23.2方波、三角波圖3積分電路產(chǎn)生三角波RC積分電路是一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號運(yùn)算電路。在自動控制系統(tǒng)中，常用積分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。止匕外，RC積分電路還可以用于延時(shí)、定時(shí)以及各種波形的產(chǎn)生或變換。由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器輸出的方波經(jīng) C4耦合輸出，如圖3所示為RC積分電路，再經(jīng)

13、R與C積分，構(gòu)成接近三角波。其基本原理是電容 的充放電原理。3.3三角波一一正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理R4 R5-Wr：1AkO：.1：0k£l：圖4三角波產(chǎn)生正弦波原理圖PS此采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。圖中所需的元件數(shù)值大小由計(jì)算得出4 .整體設(shè)計(jì)電路構(gòu)思整體函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)電路如下:圖5設(shè)計(jì)總電路圖總電路圖的原理：555定時(shí)器接成多諧振蕩器工作形式，CX為定時(shí) 電容，C2的充電回路是 R1 - R3f R2C2; CX的放電回路是 CX -R2-R3-IC的7腳（放電管）。由于R2+R3>>R1 ,所以充電時(shí)間常 數(shù)與放電時(shí)間常數(shù)近似相等，由IC的3腳輸出

14、的是近似對稱方波。按圖所示元件參數(shù)，其頻率為500Hz左右，調(diào)節(jié)電位器RP可改變振 蕩器的頻率。方波信號經(jīng)R4、C4積分網(wǎng)絡(luò)后，輸出三角波。三角波 再經(jīng)R5、C5、R6、C6低通濾波電路，輸出近似的正弦波。 C7是 電源濾波電容。發(fā)光二極管LED1用作電源指示燈。5 .實(shí)際操作過程為達(dá)成要求中的步進(jìn)，故將 CX設(shè)計(jì)成20個(gè)電容的串聯(lián)，以達(dá)到步進(jìn)的目的，實(shí)際電路圖如下：用Multisim 12.0進(jìn)行電路仿真圖6實(shí)際連接線路5.1輸出結(jié)果截圖方波信號三角波信號正弦波信號5.2匯總波形5.3步進(jìn)設(shè)計(jì)圖7匯總波形設(shè)計(jì)電路圖:圖8采用電容串聯(lián)的形式達(dá)到步進(jìn)的結(jié)果圖9起始100Hz圖10 步進(jìn)100Hz

15、圖11步進(jìn)至2000Hz三、設(shè)計(jì)心得體會通過對音頻小信號前置放大電路以及函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)，使我對模電，數(shù)電的基本知識的使用更加熟練，同時(shí)也增加了我對它們 的一些認(rèn)識，在作業(yè)完成過程中通過和同學(xué)的交流， 也增加了合作的 技巧。通過查閱以下資料也學(xué)到了一些課本上沒有的東西，拓寬了自己的知識面，增加了學(xué)好電子方面課程的信心。在這次課程設(shè)計(jì)中，我真正體會到了合作的重要性，遇到很多問 題時(shí)，當(dāng)我看書查資料不能解決時(shí)，這是去找同組同學(xué)討論一下，陳 霧蒙同學(xué)給我的幫助很大，我的收獲也很大。在設(shè)計(jì)的過程中，我們 一開始選定的是“音頻信號放大系統(tǒng)”設(shè)計(jì)，后來由于設(shè)計(jì)難度較大， 關(guān)于雙聲道部分始終無法理解，為了保證順利完成設(shè)計(jì)，我們選擇了 改變課題，但在更改課題后的設(shè)計(jì)也同樣遇到很多問題， 遇到問題解 決問題基本上達(dá)到了：詢問同學(xué)、查詢資料、詢問老師、上網(wǎng)搜查等 眾多方式方法和途徑，爭取最大限度的達(dá)到完美。經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，加深了我對電子元器件的理解和認(rèn)識。 我