第四章模擬電子技術(shù)課程設計方案

1、個人資料整理 僅限學習使用第四章 模擬電子技術(shù)課程設計4.1 模擬電子技術(shù)設計基礎4.1.1 概述一、模擬電路的組成電子產(chǎn)品大多是由一些模擬裝置或者數(shù)字模擬混合裝置組成的。所謂模擬裝置，一般是由低頻電子線 路組合而成的模擬系統(tǒng)。我們?nèi)粘＝佑|到的許多裝置和儀器。如擴音器、錄音機、溫度控制裝置、示波器等 等，都是模擬裝置。雖然它們的性能、用途各有不同，但就其電子線路部分而言，可以說都是由一些基本單 元組成的。它們的基本結(jié)構(gòu)方面有著共同的特點。一般來說，典型的模擬裝置由3個組成部分：一是傳感器件部分；二是信號放大和變換電路部分，三是執(zhí)行機構(gòu)部分。圖4.1畫出了典型模擬電路裝置的方框圖。圖4.1模擬裝

2、置組成框圖1 .傳感器件傳感器件主要用來把非電信息轉(zhuǎn)換為電信號，例如話筒、磁頭、熱敏器件等。2 .信號放大與變換從傳感器件送來的電信號，一般是比較微弱的，有的信號波形也不符合要求，往往不能直接推動執(zhí)行機 構(gòu)正常工作，必須將這種信號加以放大或變換，再傳送給執(zhí)行結(jié)構(gòu)。能實現(xiàn)信號的放大和變換功能的電路就 是模擬電路。常見的一些基本功能電路有：放大器、振蕩器、整流器以及各種波形發(fā)生電路等等。在這些基 本功能電路中，以放大器的應用最為廣泛，許多電子電路都是由它演變派生或進一步組合而成的。另外，由 于單級放大器的電壓(或功率放大倍數(shù)有限，往往不能滿足實際的需要，因此在許多模擬電路裝置中，又要 把若干個單級

3、放大器連接起來構(gòu)成多級放大電路。顯然，多級放大器既是模擬電路中的關(guān)鍵部分，內(nèi)容又具 有典型性，比較適合課程設計的要求。3 .執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)則是把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，以便完成人們所需要的功能。由于各種模擬裝置用途不同，傳感器件和執(zhí)行機構(gòu)兩部分的器件需專門設置。因為它們不是模擬電子技 術(shù)的主要內(nèi)容，本書不作重點討論。我們研究、設計的內(nèi)容主要是信號放大和變換電路部分。二、模擬電路設計的基本要求課程設計是通過一階段課程的各教案環(huán)節(jié)(課堂教案和實驗 之后進行的。內(nèi)容的復雜性和工作量應適中。課程設計應使學生達到如下要求：(1初步掌握一般電子電路分析和設計的基本方法。包括：根據(jù)設計任務和指標，初選電

4、路；通過調(diào)查研究 ,設計計算，確定電路方案；選擇元件，安裝電路，獨立安排實驗，調(diào)試改進；分析實驗結(jié)果，寫出設計總 結(jié)報告。(2培養(yǎng)一定的自學能力和獨立分析問題、解決問題的能力。包括：學會自己分析解決問題的方法，對設計 中遇到的問題，能通過獨立思考，查閱工具書，參考文獻，尋找答案。掌握一些電路調(diào)試的一般規(guī)律。實驗 中出現(xiàn)一般故障，能通過 觀察、判斷、實驗、再判斷”的基本方法去解決；能對實驗結(jié)果獨立地進行分析、 評價。(3掌握普通電子電路的生產(chǎn)流程以及安裝、布線、焊接等基本技能。(4鞏固常用電子儀器的正確使用方法。包括：示波器、直流穩(wěn)壓電源、晶體管特性圖示儀等儀器的正確使 用；掌握常用電子器件和電

5、路的測試技能。(5嚴格的科學訓練和工程設計實踐，使學生逐步樹立嚴肅認真，一絲不茍，實事求是的科學作風，并 培養(yǎng)學生在實際工作中具有 一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點和全局觀點。4.1.2模擬電路的設計方法一、模擬電路設計的基本步驟由于電子電路的種類很多，設計方法也不完全相同。在一般情況下，整個設計過程可以分為課題分析、方案 論證、方案論證、方案實現(xiàn)、安裝調(diào)試四個階段，詳細內(nèi)容參閱本書緒論中課程設計基本步驟。應當指出，一種較為理想的方案不是輕而易舉就能很快提出來的，它往往需要設計者進行廣泛調(diào)查研 究，大量查問參考文獻和資料，再進行反復比較和可行性論證才能最后確定下來。實踐證明，由于生產(chǎn)實際 的復雜性和電

6、子元、器件的分散性，再加上設計者的經(jīng)驗不足，一個僅從理論上設計出的電路往往是不成熟的，可能存在許多問題。但是，不通過實驗就想把這些問題檢查 出來并加以解決是十分困難的。因此在完成方案設計以后總是要進行電路的裝配和調(diào)試。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)實驗 現(xiàn)象與設計要求不相符合的情況。如果善于從理論與實踐的結(jié)合上分析原因，就可能很快地找出解決問題的個人資料整理 僅限學習使用方法和途徑。從而完善設計方案使之達到規(guī)定的技術(shù)指標。如果說方案設計是搞好系統(tǒng)設計的先決條件的話 ,那么實驗調(diào)整則可以說是解決問題的決定性步驟。在實際進行方案的實驗時，往往還會出現(xiàn)預先估計不到的許多現(xiàn)象，難免需要改變某些參數(shù)或更換元 件，甚至修改

7、方案。為人便起見，通常先把電路在實驗箱或?qū)Ｓ脤嶒炏渖辖M裝起來進行。應當指出，由于許多系統(tǒng)往往比較復雜。因此在方案實驗階段 一般只能對其中的關(guān)鍵部分或采用的新電路、新技術(shù)進行實驗，而對于那些很有把握或很成熟的內(nèi)容，則可以 不做實驗。只有在方案比較簡單時，才有可能在實驗室里做總體實驗。需要說明的是，隨著集成電路的迅速發(fā)展，近年來采用線性集成元件組裝模擬電路已日趨廣泛。這種 電路的設計方法，可以利用一些基本公式或經(jīng)驗來選擇外接元件。只要熟悉了各種集成元件的性能和指標， 設計起來是比較容易的。當然分立元件的電路還在大量地應用，而且這種電路的設計，往往需要運用基本的 電路設計方法。這種訓練對于初學設計者

8、來說還是十分必要的。因此，本書安排了一些分立元件模擬電路的 設計。通過本書所列課題的設計，有助于學生熟悉各種電子器件，掌握電路的基本設計方法，得到布線，焊 接，組裝電路的訓練。為了讓學生了解和熟悉集成電路的應用，本書也安排了一些由集成電路組成的電路課 題，以供教案選作。4.2模擬電子技術(shù)課程設計示例4.2.1集成電路音響放大器設計收錄機和電視機、擴音機等電器設備中都有音響功率放大器，這類放大器過去大都由分立元件電路組成。隨著集成功放器件的出現(xiàn)，集成音響功率放大器因具有工作穩(wěn)定、性能好、易于安裝調(diào)試、成本低等優(yōu)點,故得到廣泛應用。集成功放加上前置放大器、音調(diào)控制電路就可構(gòu)成音響放大器。一、設計任

9、務書1 .設計課題音響放大器設計。（1要求具有音調(diào)控制、卡拉 OK伴唱，對話筒與錄音機輸出信號進行擴音。（2已知條件：叵=9V,話筒 低阻20Q）的輸出電壓5 mV,錄音機輸出信號200mV。2 .主要技術(shù)指標輸出功率&新）。3 負載阻抗 =1 。頻率響應 _I。音調(diào)控制特性1kHz處增益為0dB, 100Hz和10kHz處有+2dB的調(diào)節(jié)范圍，A20dB。輸入阻抗I 。二、設計過程舉例1 .課題分析根據(jù)任務，音響放大器一般基本組成框圖如圖4.2.1所示。為使卡拉OK伴唱效果更好，還可加接電子混音器，讀者可參閱有關(guān)參考資料。圖4.2.1音響放大器框圖2.方案論證（1確定整機電路級數(shù)，分配各級電

10、壓增益。話筒輸入信號較弱，根據(jù)題意，輸入信號為5mV時，輸出功率最大值為1W。因此電路系統(tǒng)總電壓增益1 =1。由于實際電路中會有損耗，應留有裕量，故取X 。下面進行各級增益分配：音調(diào)控制級在三。時，增益為10dB）,但實際電路有可能衰減，取 I 集成功放電路增益應較大，取 混合級，一般采用集成運放組成，但受到增益帶寬限制，增益不宜過大，取回 。話筒放大級，采用集成運放電路構(gòu)成。個人資料整理 僅限學習使用（2電路論證分析1）功率放大電路常用音頻集成功放有 LA4100系列、TDA2030、SF404等。本課題設計采用 LA4102 ,其典型輸出功率為1. 4W,閉環(huán)增益為45dB,可滿足要求。2

11、）音調(diào)控制器音調(diào)控制器是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率高低的電路，其控制曲線如圖4.2.2中折線所示。圖中中音頻率，要求增益;I X I 低首轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十赫芝； 三中音頻轉(zhuǎn)折頻率；中音頻轉(zhuǎn)折頻率；tWj首頻轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十千赫芝。以一幾圖4.2.有調(diào)控制曲線從圖中可見，音調(diào)控制器只對低音頻或高音頻進行提升或衰減，中音頻增益保持不變，音調(diào)控制器由低通濾 波器和高通濾波器共同組成。實現(xiàn)此方案，可有兩種形式。一種是用專用集成電路LA3600 ,外接發(fā)光二極管頻段顯示器，可看見各頻段的增益提升與衰減的變化情況，在高中檔收錄機、汽車音響等設備中，一般采用專用音調(diào)控制集成電路 。另一種是采用集成

12、運放構(gòu)成音調(diào)控制器，如圖4.2.3所示。圖4.2.3音調(diào)控制電路I當，在中、低音頻區(qū)，H可視開路，在高音頻區(qū)， 回、目可視為短路。的滑臂在最左端，對應于低音頻國 時，音調(diào)控制器低頻等效電路如圖4.2.4所示，其中圖4.2.4a）為 習 提升最大的情況，圖4.2.4b）為回滑臂在最右端，對應于低音頻衰減最大情況。圖 4.2.4a）實質(zhì)上是一個 一階有源低通濾波器，其傳遞函數(shù)表達式為圖4.2.4音調(diào)控制器低頻等效電路（a低音頻提升（b低音頻衰減4.2.1式中國 時，國可視為開路，運放的反相輸入端為虛地，因運放輸入電流 此時電壓增益為：日國時，由式4.2.1得4.2.2ri4.2.34.2.64.2

13、.4此時電壓增益相對回下降了回。三I時，由式4.2.3得4.2.5模為此時電壓增益相對回下降了目。范圍內(nèi)，電壓增益衰減速率為2 /io倍頻程。同樣可得出圖4.2.4(b所示電路表達式，其增益相對于中頻為衰減量。音調(diào)控制器工作在低音頻時，幅 頻特性如圖4.2.2左半部虛線所示。當 叵)時，音調(diào)控制器高音頻等效電路如圖4.2.5(a所示。在高音頻段 J、回可視為短路，3與引、力 組成星形聯(lián)接，為分析方便，將其轉(zhuǎn)換成三角形聯(lián)接后的等效電路如圖4.2.5(b所示。(a(b電阻關(guān)系式為圖4.2.5音調(diào)控制器高頻等效電路(a高音頻等效電路(b三角形聯(lián)接后的等效電路若取,則 這時高頻等效電路如圖 4.2.6

14、所示，圖4.2.6a)為 兇 的滑臂在最右端時，對應于高頻提升最大的情況, 圖4.2.6b)為習滑臂在最左端時，對應于高頻衰減最大的情況。該電路為一階有源高通濾波器，其傳遞函數(shù)表達式為4.2.7| x 或a） b）圖4.2.6高頻等效電路a）高頻提升,再根據(jù)下式求出轉(zhuǎn)折頻率日和三1。即I 4.2.91-14.2.103）話筒放大器與前置放大器根據(jù)增益分配，采用集成運放電路改變外接電阻可方便實現(xiàn)增益調(diào)整。與音調(diào)控制器共采用一塊LM324即可滿足除功放外的所有電路功能，電路簡單，價格低廉。雖然它的頻帶很窄增益為1時，帶寬1MHz）,因放大倍數(shù)不大，代入公式rn，計算滿足的要求。3.方案實現(xiàn)1）功放

15、電路設計查閱手冊，可選擇功放外圍元器件值。LA4102功放集成電路其內(nèi)部電路中有電壓串聯(lián)負反饋環(huán)節(jié)，內(nèi)部電路反饋電阻 H為20日，只要改變外接反饋電阻，即可改變集成功放增益。該電路接成電壓串聯(lián)負反饋 形式，外接反饋電阻 回可由下式計算4.2.11回取200a回起隔直作用，使電路組成交流電壓串聯(lián)負反饋電路，回取33科F。國起相位補償作用，用于消除高頻自激振蕩，一般取幾十皮法?；厝?1pF。回 為OTL電路輸出電容，兩端充電電壓為 Vcc/2, 一般取耐壓大于 Vcc/2的幾百微法電容。回 取耐壓25V, 470 F電解電容?；貫榉答侂娙?，用于消除自激振蕩，一般取幾十幾百皮法。芻取560 pF。目

16、 為自舉電容，使集成電路內(nèi)部輸出復合管的導通電流不隨輸出電壓升高而減小?；?取耐壓25V, 220 d F電解電容。凹、回用于消除紋波，一般取幾十 幾百微法。 回 取220F,回 取100 F電解電容。個人資料整理 僅限學習使用回 起電源退耦濾波作而 旬丁冶除贏白漁扇蕩，后 承100科F函軍電容。2）音調(diào)控制器設計音調(diào)控制器 根據(jù)題意，N3及外圍電路組成。100Hz和10kHz處有2dB調(diào)節(jié)范圍。即，代入式429）得4.2.12則因此叵、4.2.13代入式4.2.10）得4.2.144.2.144.2.15國、叵不能取得太大，否則運放漂移電流影響不能忽略不計。同時也不能太小，否則流過電流將超出

17、運放輸出能力。一般取幾千歐至幾百千歐。取凹=回=47回，取值正確與否代入式 4.2.12）進行驗算。=470滿足設計要求。由式4.2.13）求得 凹 值取標稱值0.01科E 可得因此取標稱值 由式4.2.14）得取標稱值臼與回等值取470可，級間耦合與隔直電容 3）話筒放大器與混合前置級設計,取 10 d F。話筒放大電路由21及外圍電路組成，耦合隔直電容取10F,因 為話筒放大后音量調(diào)節(jié)電位器，取10 二根據(jù)級間增益分配,該電路為同相輸入放大器。，代入算得，取標稱值日,這時該電路為單電源供電交流放大器，在電源與同相輸入端及同相輸入端與地之間, 成運放，以提供合適的偏壓。回 取10 F。混合前

18、置放大器電路由運放 區(qū) 組成，為反相輸入加法器電路。各接入臼電阻給集根據(jù)增益分配，混合級輸出電壓,所以取,而話筒放大器輸出國已達到錄音機插孔輸出的信號圖一般為】，已遠大于 國 要求，要對 國進行適當衰減,否則會產(chǎn)生限幅失真 截頂失真）。取 回為三，為使音量可調(diào)，電位器 叵取回。4.音響放大器電路圖個人資料整理 僅限學習使用根據(jù)以上設計，可畫出音嘀放天器麗麗如囪4.2.7所示。電干推附器ITnT與圖4.2.7首響放大器電路圖圖中各參數(shù)如下所示比產(chǎn)附 g=覦n即=/=為田/?B=iootn國產(chǎn)及二心工事由氐=1蛔1幾閾Rj = 200n 比=胱 R.= Rb=% = 4=R1R=l（W= RP2I

19、 = 1（W 腓?戶即笈=41頗&i，C|?工。口 h C& = Ch =。直=C菖=C第= Cu * lOfiF G產(chǎn)殳=0.01/tF a = 510jpF- & = OOFG = gcF G=045州。/5地 & = 4啊 /%（幀 Ce=冽四 & = 33”五.安裝調(diào)試注意四個電位器外殼接地，否則會引起自激振蕩。話筒放大級、音調(diào)級、混合級其靜態(tài)輸出直流電壓均 為日，功放級OTL電路）輸出也為 三。其余參考集成運放調(diào)試部分。4.2.2音樂彩燈控制器設計隨著人們生活水平的提高，人們對提高文娛活動的質(zhì)量提出了新的要求?，F(xiàn)在用集成電路設計一個音樂 彩燈控制器，每組彩燈的亮度隨各路輸入信號的不同

20、而不同，以增加節(jié)日氣氛。一、設計任務書1 .設計課題 音樂彩燈控制器。2 .技術(shù)指標音樂信號分為三個頻段，分別控制紅、黃、藍三種顏色的彩燈。 高頻段：20004000Hz控制藍燈。 中頻段：5001200Hz控制黃燈。低頻段：50250Hz控制紅燈。每組彩燈的亮度隨各路輸入信號的大小分八個等級。輸入信號最大時，彩燈最亮。輸入音樂信號大于10mV,當輸入音樂信號幅度小于 10mA時，要求彩燈全亮。二、設計過程舉例1.課題分析圖4.2.8為控制波形圖。如果輸入交流 220V正弦波電壓過零點時，在雙向晶閘管的控制極與陰極之間連續(xù)加 入 3V,區(qū)1ms的同步觸發(fā)脈沖，晶閘管就可以連續(xù)導通，忽略其導通壓

21、降，正弦波電壓將全部加到燈泡 上，燈泡最亮，如圖4.2.8b圖4.2.8雙向晶閘管控制燈泡亮度電路和控制波形圖a）控制電路控制波形圖把音樂信號分成三個頻段可用帶通濾波器去實現(xiàn)。組成該電路的形式有很多，其中最簡單的并且上、下 限截止頻率分別可調(diào)的是由低、高通濾波器電路串聯(lián)而成的帶通濾波器。這種電路的缺點是所用元件較多， 優(yōu)點是調(diào)整方便，很容易實現(xiàn)指標要求。通過帶通濾波器選出所需要的頻率段的音樂信號，經(jīng)過精密整流電路變?yōu)橹绷?，其直流電平隨音樂信號的大小而上下浮動，此電平作為參考電壓加在電壓比較器的同相端，由同步觸發(fā)脈沖作為計數(shù)信號的A/D轉(zhuǎn)換器。輸出階梯波作為比較電壓加在電壓比較器的反相端，使電壓

22、比較器輸出的電壓高電平的時間與參考電 壓成正比，并控制與門打開的時間，以決定放過同步脈沖的個數(shù)去觸發(fā)晶閘管，從而控制燈泡的亮度。由此可見，音樂彩燈控制器大致由以下幾部分組成：同步脈沖發(fā)生器。階梯波發(fā)生器。帶通濾波器和放大器。精密整流電路。電壓比較器。與門、或門和雙向可控硅執(zhí)行機構(gòu)等組成。框圖如圖4.2.9所示。2.方案論證從圖4.2.9中可以看出，除三個頻率通道濾波器外，其他部分都相同。下面就一個頻率通道的電路，簡述器電路 組成、工作原理及設計方法。圖4.2.9音樂彩燈控制器框圖0這個條件，由此得到a如果設定R3和R4的比值和其中一個電阻值，則Uthi和Uth2即可算出。此外，為使晶閘管可靠觸

23、發(fā)，同步觸發(fā)脈沖寬度不應小于1ms。由圖4.2.11可知，脈沖寬度Tw= I K 1，按照正弦波變化規(guī)律，可以列出Uthi和Uth2的表達式。R1和R2比值并把已算出的 Uth1和UtH2代入以上公其中，Um為變壓二次繞組輸出正弦波峰值電壓。如果設定的 式求出的 ）1ms為止。圖4.2.10中CD40163是4位二進制計數(shù)器和運算放大器N2組成階梯波發(fā)生器。用反饋置零法使CD40163構(gòu)成八進制計數(shù)器。R7R10為權(quán)電阻，如使,就可以使N2輸出的Uf為八個臺階的階梯電壓。如設計數(shù)器Q端輸出高電平為5V,低電壓為0V,那么每個臺階的高度為 5V/8= 0.625V,為了減輕CD40163的負載，

24、R11的選擇不應小于10kQ。因為計數(shù)器用同步觸發(fā)脈沖作計數(shù)脈沖，所 以每個臺階的寬度為10ms。2）帶通濾波器的工作原理和設計音樂通道電路原理如圖 4.2.12所示。N3和N4分別為低通和高通濾波器。只要這兩種濾波器相串聯(lián)，并且 使通頻帶相重疊，就可組成帶通濾波器，其上限截止頻率取決于低通濾波器，下限截止頻率取決于高通濾波 器。如果選,其上、下限頻率分別由下式?jīng)Q定日是技術(shù)指標給定的已知量，如設定C7和C9的值，運用以上二式可以很方便地求出R12和R16的值。為了避免自激振蕩，R14/R15和R18/R19的比值均應小于2。1圖4.2.12音樂通道電路原理3）精密整流器的工作原理和設計圖4.2

25、.12中，N5、N6組成半波精密整流電路。VDg、VD9為整流二極管。當N5的同相輸入端輸入信號為正半波時，VD8導通，使R20形成強烈的負反饋，N5工作在電壓跟隨狀態(tài)，其輸出電壓為正。N6的同相輸入端輸入為負半波時，VD8截止，VD9導通，并通過R21和N6串聯(lián)組成兩級電壓跟隨器使 N6輸出為負半波波形，由于 運用了理想運放條件，使整流輸出電壓克服了二極管死區(qū)電壓的影響，即使輸入電壓的幅度小于0.7V,只要大于0V,該整流器也可以進行精密整流，音樂信號被整流后，就會在RP上形成音樂信號幅度成正比的負的直流電壓。Cii是濾波電容，以減小輸出波形的脈動。VD8、VD 9以選用管壓降小的錯管為宜。

26、R20和R21的作用主要是在輸入正半波時，限制通過VD8流入心輸出端的電流，因此 R20和R21的電阻值應選在10ka以上。C11和R22起平滑作用以減小輸出波形的脈動，但還必須保證輸出電壓能跟隨輸入音樂信號的變化，所以C11和R22的乘積不能太大。它們的數(shù)值可以在調(diào)試中確定。4）電壓比較器和同步脈沖控制電路在圖4.2.12中，N7和V2組成電壓比較器和同步觸發(fā)脈沖控制電路。由N6輸出反映音樂信號大小的負直流個人資料整理 僅限學習使用電壓的變化要比階梯波的變必i險 鹵瓦司把UG看成已較器雨參考電慶。階梯菠 UF祚為被比較電壓，當三） 時，N7輸出低電壓，V2飽和導通，集電極輸出為高電平，與門打

27、開，同步觸發(fā)脈沖Ue通過與門，由射極跟隨器輸出Uh去觸發(fā)晶閘管，當階梯波的變化為山 時，N7輸出高電平，V2截止，其集電極輸出為低電平，與門被封鎖，同步觸發(fā)脈沖通不過，晶閘管截止。由此可見，回 的大小決定了 N7輸出低電平的時間，同時也決定了通過與門同步觸發(fā)脈沖的個數(shù)及彩燈的亮度。回、回、習和國的波形如圖4.2.13所示，R23和R26分別為V2和V3的基極偏流電阻和N7的與門輸出 端得限流電阻，他們的阻值選擇關(guān)系到電路能否正常工作，R25在V 2截止時是與門的接地電阻，要保證相應的與門輸入端為低電平，R25應小于與門的開門電阻 Ron。5） 10mV音樂信號鑒別器的原理與設計技術(shù)指標要求，輸

28、入音樂信號小于10mV時，彩燈全亮。當輸入音樂信號大于10mW時彩燈的亮度隨輸入音樂信號的大小分八個等級。為實現(xiàn)此項要求，電路中必須設有10mV音樂信號鑒別電路，如圖 4.2.14所示。上圖4.2.14 10mV音樂信號鑒別電路如圖4.2.14所示。心為電壓放大器，N9為電壓比較器。音樂信號通過耦合電容經(jīng)N8放大后由R31和VD10進行半波整流。當整流輸出負電壓的值高于 N9反相端輸入閥值電壓-0.7V時，N9輸出UL為高電平，此時V4飽和導通，并通過R26 乂V2提供偏流，V2也飽和導通，集電極輸出高電平，與門打開，同步觸發(fā)脈沖連續(xù)通過與門，彩燈全亮。當輸入信號高于10mV時，Ul為低電平，

29、V4截止，N7輸出低電平的時間受音樂信號的強弱控制，是彩燈亮度隨輸入音樂信號的大小而變化。由以上分析可知，合理選擇R30和R29的比值，是設計10mV音樂信號鑒別電路的關(guān)鍵。N9的閥值電壓為-0.7V,使輸入音樂信號高于10mV時，N9翻轉(zhuǎn)使Ul為低電平，Ng的電壓放大倍數(shù)必須大于 70。3.方案實現(xiàn)，二是二極管所承受的最大反相電壓URM。在圖4.2.10中，VDiVD4每個二極管所承受的最大反相電壓為在全部電路中，九只運放、四只晶體三極管和三塊數(shù)字集成塊，設每個元件的工作電流都是10mA,則整流器的負載電流為流過每只整流二極管的平均電流為所以選擇整流二極管為1N4001型，其技術(shù)指標為I 一

30、 , rn+5V電源主要供給三片數(shù)字集成塊和四只晶體管，工作電流為700mA,選塑封W7805集成穩(wěn)壓塊，最大輸出電流為1A,輸入電壓可在735V之間變化。2）濾波電容的選擇可用計算法，但比較繁瑣，一般按經(jīng)驗數(shù)值選擇。Ci、C2、C3、C5選1000回/16V電解電容，C4、C6選0.033 1_ /63V的薄膜電容。同步脈沖發(fā)生器電路參數(shù)選擇R5為VD6的限流電阻，如選 【1,I，選標稱值為保證2比較器的閥值電壓Uth為正值，應滿足R3/R4)0.7/10 ),如選 R3/R4)=1ms。根據(jù)公式如設R/R2=3,并選，代入二上式可得滿足要求。2階梯波發(fā)生器電路參數(shù)的選擇使階梯波發(fā)生器輸出八

31、個臺階的階梯波，4位二進制計數(shù)器的輸出端 可、回、回、可應接四個權(quán)電阻，他們的阻值應滿足,如選 I X I 則（3音樂通道電路參數(shù)的計算1）帶通濾波器電路參數(shù)的選擇如圖4.2.9所示，如選=,帶通濾波器的上、下限截止頻率分別為電路如選擇的是中頻段，根據(jù)技術(shù)指標已知,并設 I K I ,可計算出2）精密整流器電路參數(shù)的選擇VD8、VD 9為整流管。因在小信號下工作，工作電流不大，但工作頻率較高，所以選擇適合在高頻下工作的 接觸型鑄管2AP9型為宜。R20、R21為限流電阻，其值不應太小，選R20=R21 = 10回。,最后根據(jù)實際情況在C11和&2組成濾波電路，以減小整流后的紋波電壓，初選 調(diào)試

32、中確定。個人資料整理 僅限學習使用R25是與門接地電阻，也是 V2的集電極負載電阻。要保證在 V2截止時，與門的輸入端為低電平，所以R25要小于與門的開門電阻 |,因此選在電壓比較器N7輸出低電平時V2應飽和導通,皿，則飽和基極電流10V,為使V2可靠飽和必須使基極電流I X I 。R27為電壓跟隨器的射極電阻，其值一般選在4） 10mV音樂信號鑒別電路參數(shù)的計算如圖4.2.11所示，電壓跟隨器N9的閥值電壓為0.7,所以N8的電壓放大倍數(shù)必須大于 70倍，如選, C12是耦合電容，選。R32為VD11的限流電阻，如選.1 X I 。其飽和集電極電流,如設I ,設N7輸出低電平為- 二u/,可

33、算出 ,現(xiàn)選乂 I以下，現(xiàn)選 三。-0.7V ,要使其翻轉(zhuǎn)輸出為低電平，其輸入電壓必須小于-I X 1,則.1,選標稱值,則h ,選標稱值I X I 。4.安裝調(diào)試注意事項 1）合理安排布局本電路使用元器件較多，裝接設計布局要合理。 2）分級調(diào)試調(diào)試同步觸發(fā)脈沖發(fā)生器時注意以下兩點：要使滯回電壓比較器可靠翻轉(zhuǎn)，則R3/R41/20。要滿足同步觸發(fā)脈沖寬度LJ的條件，R1/R2比值選得越小越易達到。輸出電壓：方波 Up-p=24V,三角波Up-p=6V,正弦波U1V;4波形特征：方波tr10s1kHz,最大輸出時），三角波失真系數(shù) THD2% ,正弦波失真系數(shù)THD5%。 二、設計過程舉例1.課

34、題分析根據(jù)任務，函數(shù)信號發(fā)生器一般基本組成框圖如圖4.2.15所示。讀者可參閱有關(guān)參考資料。-V-圖4.2.15函數(shù)信號發(fā)生器框圖2.方案論證1 ）確立電路形式及元器件型號1）方波-三角波電路圖4.2.16所示為產(chǎn)生方波-個人資料整理 僅限學習使用三角波電路。工作原理如下：著 a點而并，運算版天器 A1寫Ri、用友R3、RP1組放電區(qū)比較器，Ci為加速電容 ,可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。圖4.2.16方波-三角波產(chǎn)生電路由圖4.2.16分析可知比較器有兩個門限電壓運放A2與R、RP2、C2及R5組成反相積分器，其輸入信號為方波Uoi時，則輸出積分器的電壓為當 U oi=+Vcc時當 Uo1=-VEE時

35、可見積分器輸入方波時，輸出是一個上升速率與下降速率相等的三角波，其波形如圖4.2.17所示。圖4.2.17方波-三角波波形A點閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動產(chǎn)生方波-三角波。三角波的幅度為方波-三角波的頻率為由上分析可知：電位器RP2在調(diào)整方波-三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。方波的輸出幅度應等于電源電壓。三角波的出幅度應不超過電源電壓。電位器RP1可實現(xiàn)幅度上午微調(diào)，但會影響波形的頻率。2）三角波一正弦波的變換三角波一正弦波的變換主要有差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高、抗干擾能個人資料整理 僅限學習使用力強等優(yōu)點。特別是做直流放大器時，

36、可以有效的抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波 。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性的非線性。其非線性及變換原理如圖4.2.18所示。i /ri( 0圖4.2.18三角波一正弦波的變換原理 傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)越窄越好； 三角波的幅度umz正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。圖4.2.19為三角波一正弦波的變換的電路。其中 RPi調(diào)節(jié)三極管的幅度，RP2調(diào)整電路的對稱性，其并聯(lián)電 阻RE2用來減少差分放大器的線性區(qū)。電容Ci、C2、C3為隔直電容，C4為濾波電容，以減少濾波分量，改善輸出波形。+ Ucc4圖4.2.19三角波一正弦波變換電路整個設計電路采用如圖所示。其中運算

37、放大器A1、A2用一只雙運放WA747；差分放大器采用單入、單出方式，四只晶體管用集成電路差分對管BG319或雙三極管S3DG6等。取電源電壓為 12Vo2)計算元件參數(shù)比較器A1與積分器A2的元件參數(shù)計算如下：由于因此取R3=10k 貝U R3+RP1=30k Q,取 R3=20k Q , RP47 k 詡電位器。取平衡電阻 R1=R2R3+RP1) =10 k OQ1 X 當 1HzWfW10HZ寸，取 C2=10F 貝U R4+RP2=757.5) k Q,取 5.1kQ, RP2為 100ka電位器。當19Hz4w 100Hz取C2=1科似實現(xiàn)頻率波段的轉(zhuǎn)換，R、RP2的值不變。取平衡

38、電阻 R5=10 kQo三角波一正弦波變換電路的參數(shù)選擇原則是：隔直電容C3、C4、C5要取得大，因為輸出頻率較低，取C3=C4=C5=470曠，濾波電容C6一般為幾十皮法至0.1 F。Re2=100 與RP4=100 Q,相并聯(lián)，以減少差分放大器的個人資料整理 僅限學習使用線性區(qū)。差分放大器的靜態(tài)工作點司*通過觀測傳輸特性曲線，血整Rp4及電班R*確定。3.方波-三角-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖根據(jù)以上設計，可畫出方波 -三角-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖如圖4.2.20所示。圖4.2.20方波-三角-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖安裝與調(diào)試圖4.2.20所示方波-三角-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路是由三級單元電路組

39、成的，在裝調(diào)多級電路時，通常按照單元電路的先后順序進行分 級裝調(diào)與級聯(lián)。1）方波-三角波發(fā)生器的裝調(diào)由于比較器Ai與積分器A2組成正反饋閉環(huán)電路，同時輸出方波與三角波，這兩個單元電路可以同時安裝。需要注意的是，安裝電位器RR與RP2之前，要先將其調(diào)整到設計值，如設計舉例題中，應先使RP1=10K,RP2取2.570） 內(nèi)的任一阻值，否則電路可能會不起振.只要電路接線正確，上電后，Uoi的輸出為方波，Uo2的 輸出為三角波，微調(diào)RPi,使三角波的輸出幅度滿足設計指標要求，調(diào)節(jié)RP2,則輸出頻率在對應波段內(nèi)連續(xù)可變.2）三角波-正弦波變換電路的裝調(diào)按照圖4.2.20所示電路，裝調(diào)三角波-正弦波變換

40、電路，其中差分放大器可利用課題三設計完成的電路。電路的調(diào)試步驟如下：1 ）經(jīng)電容C4輸入差模信號電壓Uid=500mV , fi=100Hz的正弦波。調(diào)節(jié)RP4及電阻R*,使傳輸特性曲線對稱。再逐 漸增大Uid,直到傳輸特曲線形狀如圖 3-73所示，記下此時對應的Uid,即Uidm值。移去信號源，再將 C4左端接地，測量差分放大器的靜態(tài)工作點10、Uci、Uc2、Uc3、Uc4。2 ）將RP3與C4連接，調(diào)節(jié)RP3使三角波的輸出幅度經(jīng) RP3后輸出等于Uidm值，這時U03的輸出波形應接近正弦波， 調(diào)整C6大小可以改善輸出波形。如果U03的波形出現(xiàn)如圖4.2.21所示的幾種正弦波失真，則應調(diào)整

41、和修改電路參數(shù)，產(chǎn)生失真的原因及采取的相應措施有：鐘形失真 如圖4.2.21a）所示，傳輸特性曲線的線性區(qū)太寬，應減小Re2。半波圓頂或平頂失真如圖4.2.21b）如示，傳輸特性曲線對稱性差，工作點Q偏上或偏下，應調(diào)整電阻 R*。非線性失真如圖圖4.2.21c）所示，三角波的線性度較差引起的非線性失真，主要受運放性能的影響?？稍谳敵?端加濾波網(wǎng)絡如G=0.1mF）改善輸出波形。3）性能指標測量與誤差分析方波輸出電壓Up-pW cc是因為運放輸出級由NPN型與PNP型兩種晶體管組成復補對稱電路，輸出方波時，兩管輪流截止與飽和導通，由于導通時輸出電阻的影響，使方波輸出度小于電源電壓值。方波的上升時

42、間tr,主要受運算放大器轉(zhuǎn)換速率的限制。如果輸出頻率較高，可接入加速電容C1圖4.2.16）, 一般取C1為幾十皮法。用示波器或脈沖示波器測量t.。4.3模擬電子技術(shù)課程設計課題個人資料整理 僅限學習使用4. 3. 1集成音響放大器設計一、題目概述本課題采用集成功放器件設計一個收錄機和電視機、擴音機等電器設備中使用的音響功率放大器。二、設計任務1、設計內(nèi)容要求具有話筒、錄音機兩路輸入，具有音調(diào)控制電路，功放電路由TDA2030組成。自制印制電路板，安裝調(diào)試并寫出設計說明書。2、主要技術(shù)指標輸出功率Po=8WTHD3%）。負載阻抗I 。頻率響應.。輸入阻抗。音調(diào)控制特性： 山處增益為,三處和31有 口 調(diào)節(jié)范圍，.。3、設計要求 1）調(diào)研、查找并收集有關(guān)資料。 2）總體設計，畫出電路框圖。 3）單元電路設計。 4）電氣原理設計 一一繪電路原理用Protel繪標準圖）。 5）列寫元器件明細表。 6）撰寫設計說明書字數(shù)5000左右）。 7）參考資料目錄。4、參考提不參考本書4.2.1設計內(nèi)容。4. 3. 2簡易函數(shù)信號發(fā)生器設計一、題目概述設計一個能夠產(chǎn)生正弦波、三角波、方波等電壓波形的信號發(fā)生器。二、設計任務1 .設計內(nèi)容