模擬電路課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、模擬電路課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院目 錄一模擬電子電路設(shè)計(jì)方法21、總體方案的設(shè)計(jì)與選擇32單元單路的設(shè)計(jì)與選擇33元器件的選擇與參數(shù)計(jì)算44總體電路圖設(shè)計(jì)75電子電路的安裝與調(diào)試96設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫14設(shè)計(jì)一 1W擴(kuò)音機(jī)課程設(shè)計(jì)15設(shè)計(jì)二 音響放大器設(shè)計(jì)19設(shè)計(jì)三 程控放大器設(shè)計(jì)22設(shè)計(jì)四 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路設(shè)計(jì)23一模擬電子電路設(shè)計(jì)方法電子電路設(shè)計(jì)一般包括擬定性能指標(biāo)、電路的預(yù)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和修改設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。衡量設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)：工作穩(wěn)定可靠，能達(dá)到所要求的性能指標(biāo)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?；電路簡單、成本低、功耗低；所采用元器件的品種少、體積小且貨源充足；便于生產(chǎn)、測(cè)試和修改等。電子電路設(shè)計(jì)一

2、般步驟如圖1-1所示。明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求總體方案設(shè)計(jì)和選擇電路單元的設(shè)計(jì)和選擇修改設(shè)計(jì)方案元器件的選擇與參數(shù)計(jì)算調(diào)整元器件預(yù)畫總電路圖電子電路的安裝與調(diào)試確定實(shí)際的總體電路撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告 圖1-1 電子電路設(shè)計(jì)一般步驟由于電子電路種類繁多，千差萬別，設(shè)計(jì)方法和步驟也因情況不同而有所差異，因而上述設(shè)計(jì)步驟需要交叉進(jìn)行，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)多次反復(fù)。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活掌握。1、總體方案的設(shè)計(jì)與選擇 設(shè)計(jì)電路的第一步就是選擇總體方案，所謂選擇總體方案是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)、指標(biāo)要求和給定的條件，分析所要求設(shè)計(jì)電路應(yīng)完成的功能，并將總體功能分解成若干單元，分清主次和相互的關(guān)系，形成若干單元功能模塊組成的

3、總體方案。該方案可以有多個(gè)，需要通過實(shí)際的調(diào)查研究，查閱有關(guān)的資料或集體討論等方式，著重從方案能否滿足要求、結(jié)構(gòu)是否簡單、實(shí)現(xiàn)是否經(jīng)濟(jì)可行等方面，對(duì)幾個(gè)方案進(jìn)行比較和論證，擇優(yōu)選取。對(duì)選用的方案，常用方框圖的形式表示出來。選擇方案應(yīng)注意的幾個(gè)問題：應(yīng)當(dāng)針對(duì)關(guān)系到電路全局的問題，開動(dòng)腦筋，多提些不同的方案，深入分析比較，有些關(guān)鍵部分，還要提出各種具體電路，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析比較，從而找出最優(yōu)方案。要考慮方案的可行性、性能、可靠性、成本、功耗和體積等實(shí)際問題。選定一個(gè)滿意的方案并非易事，在分析論證和設(shè)計(jì)過程中需要不斷改進(jìn)和完善，出現(xiàn)一些反復(fù)是在所難免的，但應(yīng)盡量避免方案上的大反復(fù)，以免浪費(fèi)時(shí)間和

4、精力。2單元單路的設(shè)計(jì)與選擇 在確定了總體方案，畫出詳細(xì)框圖之后，便可進(jìn)行單元電路設(shè)計(jì)。任何復(fù)雜的電子電路，都是由若干簡單功能的單元電路組成的，這些單元電路的性能指標(biāo)往往比較單一。在明確每個(gè)單元電路的技術(shù)指標(biāo)后，要分析清楚單元電路的工作原理，設(shè)計(jì)出各單元的電路結(jié)構(gòu)形式，盡量采用學(xué)過的或者熟悉的單元電路，要善于通過查詢資料，分析研究一些新型電路，開發(fā)利用新型器件，亦可在與設(shè)計(jì)要求相近的電路基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)或進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)單元電路的一般方法和步驟：(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已選定的總體方案的原理框圖，確定對(duì)各單元電路的設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定主要單元電路的性能指標(biāo)。注意各單元電路之間的相互配合

5、，但要盡量少用或者不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路，以簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本。（2） 擬定出各單元電路的要求后應(yīng)全面檢查一遍，確實(shí)無誤后方可按一定順序分別設(shè)計(jì)各單元電路。（3）選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式。一般情況下，應(yīng)查閱有關(guān)資料，以豐富知識(shí)，開闊眼界，從而找到使用的電路。當(dāng)確實(shí)找不到性能指標(biāo)完全滿足要求的電路時(shí)，也可以選用與設(shè)計(jì)要求比較接近的電路，然后調(diào)用電路參數(shù)。各單元之間要注意在外部條件、元器件使用、連接關(guān)系等方面的配合，盡可能減少原件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以保證電路最簡單、工作最可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。各單元電路擬定后應(yīng)全面地檢查一次，看每個(gè)單元各自的功能是否能實(shí)現(xiàn)，信息是否暢通，總體功能是

6、否滿足要求，如果存在問題必須及時(shí)做出局部調(diào)整。3元器件的選擇與參數(shù)計(jì)算 （1）元器件的選擇 選擇元器件只要清楚“需要什么”和“有什么”，問題就好解決了。所謂“需要什么”是指根據(jù)具體問題的要求選擇方案，需要什么樣的元器件，即每個(gè)元器件各應(yīng)具有哪些功能和什么樣的性能指標(biāo)；所謂“有什么”是指哪些元器件，哪些在市場(chǎng)上買得到，他們的性能如何、價(jià)格如何、體積多大等。眾所周知，電子元器件的種類繁多，而且不斷的出現(xiàn)新產(chǎn)品，這就需要用戶經(jīng)常關(guān)心元器件的新信息和新動(dòng)向，多查閱資料。 集成電路的選擇集成電路的廣泛運(yùn)用，不僅減少了電子設(shè)備的體積和成本，提高了可靠性，使安裝調(diào)試和維修變得比較簡單，而且大大簡化了電子電路

7、的設(shè)計(jì)。但是，并不是采用集成電路就一定比采用分立元器件好。有時(shí)功能相當(dāng)簡單的電路，只要用一只二極管或三極管就能解決問題，若采用集成電路反而會(huì)使問題復(fù)雜化，而且增加成本。但在一般的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用集成電路，必要時(shí)可畫出兩種電路進(jìn)行比較。集成電路的種類繁多，選用方法一般是“先粗后細(xì)”，即先根據(jù)主體方案考慮應(yīng)選用什么功能的集成電路，再進(jìn)一步考慮它的具體性能，然后再根據(jù)價(jià)格等因素選用什么型號(hào)。選擇的集成電路不僅要在功能和特性上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，而且要滿足功耗、電壓、溫度、價(jià)格等多方面的要求，而且應(yīng)考慮封裝方式。集成電路常見的封裝方式有雙列直插式、扁平式和直立式三種（其他封裝形式還有：引線載體式、無引線載

8、體式、鋸齒雙列式等十余種），一般盡可能選用雙列直插式，因?yàn)檫@種封裝易更換。選用集成電路時(shí)，還應(yīng)盡量選擇全國集成電路標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)提出的優(yōu)選集成電路系列中的產(chǎn)品。電阻器的選擇電阻器除阻值和功耗等參數(shù)以外，還應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行考慮：掌握所設(shè)計(jì)電路對(duì)電阻器的特殊要求，所謂特殊要求是指對(duì)高頻特性、過載能力、精度、溫度系數(shù)等方面的技術(shù)要求。優(yōu)先選用通用型電阻器，因?yàn)榇祟愲娐穬r(jià)格低、貨源足。根據(jù)電路的工作頻率要求，選用相應(yīng)的電阻器。各種電阻器由于他們的結(jié)構(gòu)與制造工藝不同，分布參數(shù)也不同。RX型繞線電阻器的分布電容和分布電感較大，僅用于工作頻率低于50KHz的電路中；RH型合成膜電阻器的RS型有機(jī)實(shí)心電阻器的

9、工作頻率在數(shù)十MHz左右；RT型碳膜電阻器的工作頻率可達(dá)100MHz；RJ型氧化膜電阻器的工作頻率可高達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz。按照電路對(duì)溫度穩(wěn)定性的要求，選擇溫度系數(shù)不同的電阻器。在實(shí)際的電路中，有時(shí)需要選用正（或負(fù)）溫度系數(shù)的電阻器作為溫度補(bǔ)償元件。在高增益前置放大電路中，應(yīng)選用噪聲電動(dòng)勢(shì)小的電阻器。RJ型、RX型電阻器以及RT型電阻器均具有較小的噪聲電動(dòng)勢(shì)。所選電阻器的額定功率必須大于實(shí)際承受功率的兩倍電容器的選擇選擇電容器除容量和耐壓等主要參數(shù)外，還應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：a合理確定對(duì)電容器精度的要求。在延時(shí)電路、音調(diào)控制電路、濾波器以及接收機(jī)的本振電路和中頻放大電路中，對(duì)某些電容器的精度要求較

10、高或很高，應(yīng)選用高精度的電容器來滿足電路的要求。而在旁路、去耦合、低頻耦合等電路中對(duì)電容及精度無很嚴(yán)格的要求，因此，僅需按設(shè)計(jì)值選用相近的容量或稍大容量的電容器。b注意所設(shè)計(jì)電路對(duì)電容器絕緣電阻和損耗角正切值tan的要求。絕緣電阻小的電容器，漏電流則較大，漏電流產(chǎn)生的功率損耗將使電容器發(fā)熱升溫，從而導(dǎo)致漏電流進(jìn)一步上升，輕則是電路性能惡化，重則是電容器失效甚至爆炸。對(duì)在高溫和高壓下工作的電阻器尤其要注意絕緣電阻參數(shù)。在保持采樣電路和電橋電路中作為橋臂使用的電容器，其絕緣電阻值的高低將直接影響測(cè)量精度。電容器的損耗有時(shí)也直接影響到電路性能，在震蕩電路、中頻回路和濾波器等電路中，要求tan盡可能小

11、，以提高電路的品質(zhì)因數(shù)Q。c注意對(duì)電容器高頻特性的要求。在高頻應(yīng)用時(shí)某些電容器不可忽視的自身電感、引線電感和高頻損耗，會(huì)使電容器自身頻率下降，導(dǎo)致電路不能正常工作。有時(shí)為了解決電容器自身分布的影響，常在自身等效電感較大的電容器的兩端并接一個(gè)自身等效電感很小的小容量電容器。電位器的選擇。電位器的主要參數(shù)有標(biāo)稱電阻、精度、額定功率、電阻溫度系數(shù)、阻值變化規(guī)律、噪聲、分辨率、絕緣電阻、耐磨壽命、平滑性、零位電阻、起動(dòng)力矩、耐潮性等。其制作材料、結(jié)構(gòu)形式和調(diào)節(jié)方式繁多，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)電路的要求確定。選擇電位器的結(jié)構(gòu)形式和調(diào)節(jié)方式。在電視機(jī)及許多測(cè)量儀器中，電源開關(guān)和亮度（或音量）、靈敏度的控制常要求

12、用一個(gè)旋鈕來實(shí)現(xiàn)，這是可選用帶開關(guān)的電位器；在校正電路中，可選用緊鎖型電位器；在計(jì)算機(jī)伺服系統(tǒng)及某些精密儀器中，常選用多圈電位器；在晶體管放大器的偏置電路中，可選用半可調(diào)型電位器。選擇電位器的阻值變化規(guī)律。為了適應(yīng)各種不同的用途，電位器的阻值變化規(guī)律通常做成三種，即直線式、對(duì)數(shù)式、反對(duì)數(shù)式（亦稱指數(shù)式）。直線式電位器可用于示波器和電視接收機(jī)總控制示波管和顯像管的聚焦和亮度。在穩(wěn)壓電源的取樣電路中，也可選用直線式電位器。此外，直線式電位器還可用于晶體管電路中工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)，接收機(jī)AGC電壓的控制以及電視機(jī)中幀線性、幀幅、行同步、幀同步等的調(diào)節(jié)；反對(duì)數(shù)電位器阻值在轉(zhuǎn)角較小時(shí)變化較大，以后逐漸變小。這

13、種變化規(guī)律使用于音調(diào)調(diào)制電路以及電視機(jī)中對(duì)比度的調(diào)節(jié)。對(duì)數(shù)式電位器可用于音響設(shè)備、收音機(jī)及電視機(jī)的接收機(jī)的音量控制電路中。因?yàn)槿硕鷮?duì)聲音響度的聽覺特性是符合對(duì)數(shù)規(guī)律的，即在聲音微弱時(shí)，若聲音響度稍有增加，人耳的感覺十分靈敏，但當(dāng)聲音增大到一定程度，再繼續(xù)增大聲音響度，人耳的反映反而比較遲鈍了。音量電位器選用對(duì)數(shù)式阻值變化規(guī)律，恰可與人耳的聽覺特性相互補(bǔ)償，使音量電位器轉(zhuǎn)角從零開始逐漸增大時(shí)，人對(duì)音量的增加有均勻的感覺。 分立元器件的選擇分立元器件包括二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、晶閘管等，選擇器件的種類不同，注意事項(xiàng)也不同。例如三極管，應(yīng)考慮是PNP管還是NPN管，是大功率管還是小功率管，是高頻管

14、還是低頻管，并注意管子的電流放大倍數(shù)、擊穿電壓、特征頻率、靜態(tài)功耗等是否滿足電路設(shè)計(jì)的要求。（2）分立元器件的參數(shù)計(jì)算單元電路的結(jié)構(gòu)、形式確定以后，需要對(duì)影響技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)的元器件進(jìn)行計(jì)算。這種計(jì)算有的需要根據(jù)電路理論進(jìn)行，有的需要按照工程計(jì)算方法，有的可用典型電路參數(shù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。選用的元器件參數(shù)值最終都必須采用標(biāo)稱值。計(jì)算電路參數(shù)時(shí)應(yīng)注意如下問題：各元器件的工作電流和工作電壓、頻率的功耗都應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以保證電路在規(guī)定的條件下能正常工作，達(dá)到所要求的性能指標(biāo)。對(duì)于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件，計(jì)算參數(shù)時(shí)應(yīng)按最不利的情形考慮。設(shè)計(jì)元器件的極限參數(shù)時(shí)，必須留有足夠的余量

15、，一般按1.5倍考慮，例如，如果實(shí)際電路中的三極管的VCE的最大值為20V，挑選三極管的時(shí)候按V（BR）CEO=30V考慮。電阻值應(yīng)在常用電阻標(biāo)稱值系列內(nèi)，并根據(jù)具體情況選擇電阻的品種。電解電容數(shù)值在常用的電容標(biāo)稱值系列內(nèi)，并根據(jù)具體情況正確選擇電容的品種。保證電路性能的前提下，盡可能的設(shè)法降低成本，減少元器件的品種、功耗和體積，并為安裝調(diào)試創(chuàng)造有利條件。在滿足性能指標(biāo)和上述各項(xiàng)要求的前提下，應(yīng)優(yōu)先用現(xiàn)有的或容易買到的元器件，以節(jié)省時(shí)間和精力。應(yīng)把根據(jù)計(jì)算所確定的各參數(shù)值標(biāo)在電路圖中適當(dāng)?shù)奈恢谩?總體電路圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)好電路以后，應(yīng)畫出總體電路圖?？傠娐穲D是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和印制電路板設(shè)計(jì)制作的主要依據(jù)，

16、也是進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修的依據(jù)，因此畫好一張總電路圖非常重要。畫電路圖的一般方法畫總電路圖應(yīng)注意信號(hào)的流向，通常從輸入端或信號(hào)源畫起，由左向右或由上到下按信號(hào)的流向依次畫出各單元電路。但一般不要把電路畫成很長的窄條，必要時(shí)可按信號(hào)流向的主要通道依次把各單元電路排成類似字母“U”的形狀，他的開口可以朝左，也可以朝向其他方向。盡量把電路圖畫在一張圖上，如果電路比較復(fù)雜，一張圖畫不下，應(yīng)把主電路圖畫在同一張圖上，而把一些比較獨(dú)立或次要的部分，（例如直流穩(wěn)壓電壓）畫在一張或幾張圖上，并用適當(dāng)?shù)姆绞秸f明各圖之間的信號(hào)聯(lián)系。電路中所有的連線都要表示清楚，各元器件之間的絕大部分連線應(yīng)在圖上直接畫出。連線通常

17、畫成水平線或豎線，一般不畫斜線?；ハ嗦?lián)通的交叉線，應(yīng)在交叉處用圓點(diǎn)標(biāo)出。連線盡量要短。電源一般只標(biāo)出電源電壓的數(shù)值（例如 +5V，+15V，-15V）。電路圖的安排要緊湊、協(xié)調(diào)。疏密恰當(dāng)，避免出現(xiàn)有的地方畫得很密，有的地方卻空出一大塊?？傊?，要清晰明了，容易看懂，美觀協(xié)調(diào)。電路圖中的中大規(guī)模集成電路，通常用方框圖表示。在框中標(biāo)出它的型號(hào)，框的邊緣兩側(cè)標(biāo)出每根連線的功能名稱和管腳號(hào)。除中大規(guī)模器件，其余元器件的符號(hào)應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化。集成電路器件的管腳較多，多余的管腳應(yīng)作適當(dāng)處理。如果電路比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)不足，有些問題在畫出總體電路之前難以解決，可以先畫出總電路圖的草圖，調(diào)整好布局和布線之后，再畫出

18、正式的總電路圖。以上只是總電路的一般畫法，實(shí)際情況千差萬別，應(yīng)根據(jù)具體情況靈活掌握。 審圖因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中有些問題難免考慮不周，所以在畫出總電路圖后，要進(jìn)行全面審核，審圖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：先從全局出發(fā)，檢查總體方案是否合適，有無問題，再檢查各單元電路的原理是否正確，電路形式是否合適；檢查各單元電路之間的配合有無問題；檢查電路圖中有無繁瑣之處，是否可以化簡；要特別注意電路圖中各元器件是否工作在額定值范圍內(nèi)，以免實(shí)驗(yàn)時(shí)損壞；解決所發(fā)現(xiàn)的全部問題后，若改動(dòng)較多，應(yīng)當(dāng)復(fù)查一遍。5電子電路的安裝與調(diào)試電子電路的安裝與調(diào)試在電子電路實(shí)踐和電子工程技術(shù)中都占有非常重要的地位。它是把理論付諸于實(shí)踐的階段，也是

19、將理論電路轉(zhuǎn)化為實(shí)際電路和電子設(shè)備的過程。這一過程的實(shí)現(xiàn)，為電子技術(shù)在人類的社會(huì)生活和生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮巨大作用提供了實(shí)現(xiàn)性和可能性的保證，同時(shí)，這一過程也是對(duì)理論設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)、修改和完善。 電子電路的安裝簡單的電子電路安裝可在接插板（面包板）上完成。較復(fù)雜的電子電路需制作專門的印刷電路板，還必須考慮電路的布局、焊接、組裝等工藝。無論采用哪種方法均應(yīng)注意一下幾個(gè)方面：所有元器件在組裝前應(yīng)盡可能全部測(cè)試一遍，以保證所用元器件均合格。所有集成電路的組裝方向要保持一致，以便于正確布線和差線。組裝分立元件時(shí)應(yīng)使標(biāo)志朝上或朝向易于觀察的方向，以便于查找和更換。對(duì)于有極性的元件，如電解電容器、二極管等，組裝時(shí)一

20、定要特別注意，切勿搞錯(cuò)。為了便于查線，可根據(jù)連接線的不同作用選擇不同顏色的導(dǎo)線，一般習(xí)慣是正電源用紅色線，負(fù)電源用藍(lán)色線，地線用黑色線信號(hào)線用黃色線等。連線盡量做到橫平豎直，連線不允許跨接在集成電路上，必須從其周圍通過。同時(shí)應(yīng)盡可能做到連線不互相重疊、不從元器件上通過。正確的組裝方法和合理的布局，不僅可使電路整齊美觀、工作可靠，而且便于檢查、調(diào)試和排除故障。如果能在組裝前先擬定出組裝草圖，則可獲得事半功倍的效果、使組裝既快又好。 電子電路的調(diào)試電子電路的調(diào)試在電子工程中占有重要地位，是對(duì)設(shè)計(jì)電路的正確與否及性能指標(biāo)的檢測(cè)過程，也是初學(xué)者實(shí)踐技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。調(diào)試過程時(shí)利用符合指標(biāo)要求的各種電

21、子測(cè)量儀器，如示波器、萬用表、信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、邏輯分析儀等，對(duì)安裝好的電路或電子裝置進(jìn)行調(diào)整和測(cè)量，以保證電路或裝置正常工作，同時(shí)，判別其性能的好壞，各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求等。因此，調(diào)試必須按一定的方法和步驟進(jìn)行。調(diào)試的方法和步驟不通電檢查電路安裝完畢后，不要急于通電，應(yīng)首先認(rèn)真檢查接線是否正確，包括多線、少線、錯(cuò)線等，尤其是電源線不能接錯(cuò)或接反，以免通電后燒壞電路或元器件。查線的方式有兩種：一種時(shí)按照設(shè)計(jì)電路接線圖檢查安裝電路，在安裝好的電路中按電路圖一一對(duì)照檢查連線；另一種方法是按實(shí)際線路，對(duì)照電路原理圖按兩個(gè)元件之間的連線去檢查。無論哪種方法，在檢查中都要對(duì)已經(jīng)檢查過的連線做標(biāo)記。使用

22、萬用表對(duì)檢查連線很有幫助。直觀檢查連線檢查完畢后，直觀檢查電源、地線、信號(hào)線、元器件接線端之間有無短路，連線處有無接觸不良，二極管、晶體管、電解電容等有極性元器件引線端有無錯(cuò)接、反接，集成塊是否插對(duì)。通電檢查把經(jīng)過準(zhǔn)確測(cè)量的電源電壓加入電路，但暫不接入信號(hào)源信號(hào)。電源接通之后不要急于測(cè)量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，首先要觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無冒煙、有無異常氣味、觸摸元件是否有發(fā)燙現(xiàn)象、電源是否短路等。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，排除故障后方可重新通電。分塊測(cè)試調(diào)試包括測(cè)試和調(diào)整兩個(gè)方面。測(cè)試是在安裝后對(duì)電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，調(diào)整則是在調(diào)試的基礎(chǔ)上對(duì)電路的結(jié)構(gòu)或參數(shù)進(jìn)行修正，使之滿足設(shè)計(jì)要求。

23、為了使測(cè)試能夠順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)的電路圖上應(yīng)標(biāo)注出各點(diǎn)的電位值、相應(yīng)的波形以及其他參考數(shù)值。調(diào)試方法有兩種。第一種是采用邊安裝邊調(diào)試的方法，也就是把復(fù)雜的電路按原理圖上的功能分塊進(jìn)行調(diào)試，在分塊調(diào)試的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大調(diào)試的范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試，采用這種方法能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，這是常用的方法，對(duì)于新設(shè)計(jì)的電路更為有效。另一種方法是整個(gè)電路安裝完畢后，實(shí)行一次性調(diào)試。這種方法適用于簡單電路或定型產(chǎn)品。這里僅介紹分塊調(diào)試。分塊調(diào)試是把電路按功能分成不同的部分，把每個(gè)部分看成一個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。比較理想的調(diào)試程序是按信號(hào)的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號(hào)作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，為最后的聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條

24、件。分塊調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試一般指在沒有外加信號(hào)的條件下測(cè)試電路各點(diǎn)的電位，如測(cè)試模擬電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，數(shù)字電路的各輸入、輸出電平及邏輯關(guān)系等，將測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，若超出指標(biāo)范圍，應(yīng)分析原因，并進(jìn)行處理。動(dòng)態(tài)調(diào)試可以利用前級(jí)的輸出信號(hào)作為后級(jí)的輸入信號(hào)，也可以利用自身的信號(hào)來檢查電路功能和各種指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，包括信號(hào)幅值、波形的形狀、相位關(guān)系，頻率、放大倍數(shù)、動(dòng)態(tài)輸出范圍等。模擬電路比較復(fù)雜，而對(duì)數(shù)字電路來說，由于集成度比較高，一般調(diào)試工作量不大，只要元器件選擇合適，邏輯關(guān)系就不會(huì)有太大的問題。把靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)的指標(biāo)進(jìn)行比較，經(jīng)進(jìn)一步分析后對(duì)電路

25、參數(shù)實(shí)施合理的修正。e整機(jī)聯(lián)調(diào)對(duì)于復(fù)雜的電子電路系統(tǒng)，在分塊調(diào)試的過程中，由于是逐步擴(kuò)大調(diào)試范圍，故實(shí)際上已完成了某些局部聯(lián)調(diào)工作。只要做好各功能塊之間接口電路的調(diào)試工作，再把全部電路接通，就可以實(shí)現(xiàn)整機(jī)聯(lián)調(diào)。整機(jī)聯(lián)調(diào)只需要觀察動(dòng)態(tài)結(jié)果，即把各種測(cè)量儀器及系統(tǒng)本身顯示部分提供的信息與設(shè)計(jì)指標(biāo)逐一比較，找出問題，然后進(jìn)一步修改電路參數(shù)，知道完全符合設(shè)計(jì)要求為止。調(diào)試過程中不能單憑感覺和印象，要始終借助儀器觀察。使用示波器時(shí)，最好把示波器的信號(hào)輸入方式置于“DC”檔，即采用直流耦合方式，可以同時(shí)觀察被測(cè)信號(hào)的交、直流成分。 調(diào)試注意事項(xiàng)a調(diào)試之前要熟悉各種儀器的使用方法，并仔細(xì)加以檢查，避免由于儀

26、器使用不當(dāng)或出現(xiàn)故障而做出的錯(cuò)誤判斷。b測(cè)試儀器和被測(cè)試電路應(yīng)具有良好的共地，只有使儀器和電路之間建立一個(gè)公共地參考點(diǎn)，測(cè)試的結(jié)果才是準(zhǔn)確的。c調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)器件或接線有問題需要更換或修改時(shí)，應(yīng)關(guān)斷電源，待更換完畢認(rèn)真檢查后方可重新通電。d調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和檢測(cè)，還要認(rèn)真記錄。包括記錄觀察的現(xiàn)象，測(cè)量的數(shù)據(jù)、波形及相位關(guān)系，必要時(shí)在記錄中應(yīng)附加說明，尤其是那些和設(shè)計(jì)不符合的現(xiàn)象更是記錄的重點(diǎn)。依據(jù)記錄的數(shù)據(jù)才能把實(shí)際觀察的現(xiàn)象和理論預(yù)計(jì)的結(jié)果加以定量比較，從中發(fā)現(xiàn)問題，加以改進(jìn)，最終完善設(shè)計(jì)方案。通過收集第一手資料可以幫助自己積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，切不可低估記錄的重要作用。e安裝和調(diào)試自始

27、至終要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，不能抱有僥幸心理。出現(xiàn)故障時(shí)，不要手忙腳亂，馬虎從事，要認(rèn)真查找故障原因，仔細(xì)做出判斷，切不可一遇到故障解決不了時(shí)就拆線重新安裝，因?yàn)橹匦掳惭b的線路仍然存在各種問題，況且原理上的問題也不是重新安裝電路就能解決的。（3）電子電路的故障分析與處理 實(shí)際訓(xùn)練過程中電路故障常常不可避免，分析故障現(xiàn)象、解決故障問題可以提高實(shí)踐和動(dòng)手能力。分析和排除故障的過程，就是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過反復(fù)測(cè)試，做出分析判斷、逐步找出問題的過程。首選要通過對(duì)原理圖的分析，把系統(tǒng)分成不同功能的電路模塊，通過逐一測(cè)量找出故障所在的區(qū)域，然后對(duì)故障模塊區(qū)域內(nèi)部加以測(cè)量并找出故障，即從一個(gè)系統(tǒng)或模塊的預(yù)期功

28、能出發(fā)，通過實(shí)際測(cè)量，確定其功能的實(shí)現(xiàn)是否正常來判斷是否存在故障，然后逐步深入，進(jìn)而找出故障并加以排除。假如是原來正常運(yùn)行的電子電路，使用一段時(shí)間出現(xiàn)故障，其原因可能是元器件損壞，或是連線發(fā)生短路，也可能是使用條件的變化影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。 調(diào)試中常見的故障原因a實(shí)際電路與設(shè)計(jì)的原理圖不符。b元器件使用不當(dāng)。c設(shè)計(jì)本身不滿足要求。d誤操作。 查找故障的方法查找故障的通用方法是把合適的信號(hào)或某個(gè)模塊的輸出信號(hào)引到其他模塊上，然后依次對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試，直到找到故障為止。查找的順序可以從輸入到輸出，也可以從輸出到輸入。找到故障模塊后，要對(duì)該模塊產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行分析、檢查。查找模塊內(nèi)部故障的步

29、驟如下：檢查用于測(cè)量的儀器是否使用得當(dāng)。檢查安裝的線路與原理是否一致，包括連線、元件的極性及參數(shù)、集成電路的安裝是否正確等。測(cè)量元器件接線端的電源電壓。使用接插板做實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)檢查是否因接線端不良而導(dǎo)致元器件本身沒有正常工作。d. 斷開故障模塊輸出端所接的負(fù)載，可以判斷故障來自模塊本身還是負(fù)載。e. 檢查元器件使用是否得當(dāng)或已經(jīng)損壞。在實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)中大量使用的是中規(guī)模集成電路，由于它的接線端比較多，使用時(shí)會(huì)將接線端接錯(cuò)，從而造成故障。在電路中，由于安裝前經(jīng)過調(diào)試，元器件損壞的可能性很小。如果懷疑某個(gè)元器件損壞，必須對(duì)它進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試，并對(duì)已損壞的元器件進(jìn)行更換。f. 反饋回路的故障判斷是比較

30、困難的，因?yàn)樗前演敵鲂盘?hào)的部分或全部以某種方式送到模塊的輸入端口，使系統(tǒng)形成一個(gè)閉環(huán)回路。在這個(gè)閉環(huán)回路中只要有一個(gè)模塊出故障，則整個(gè)系統(tǒng)都存在故障現(xiàn)象。查找故障需要把反饋回路斷開，接入一個(gè)合適的輸入信號(hào)使系統(tǒng)成為一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，然后再逐一查找發(fā)生故障的模塊及故障元器件等。前面介紹的通用方法對(duì)一般電子電路都適用，但它具有一定的盲目性，效率低。對(duì)于自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)或非常熟悉的電路，可以采用觀察判斷法，通過儀器、儀表觀察到結(jié)果，直接判斷故障發(fā)生的原因和部位，從而準(zhǔn)確、迅速地找到故障并加以排除。當(dāng)遇到電路中某個(gè)元器件靜態(tài)正常而動(dòng)態(tài)有問題時(shí)，不要急于更換器件，應(yīng)首先檢查電路本身的負(fù)載能力及提供輸入信號(hào)的

31、信號(hào)源的負(fù)載能力。把電路的輸出端負(fù)載斷開，檢查是否工作正常，若電路空載時(shí)工作正常，說明電路負(fù)載能力差，需要調(diào)整電路。如斷開負(fù)載電路仍不能正常工作，則要檢查輸入信號(hào)波形是否符合要求。由于諸多因素的影響，原來的理論設(shè)計(jì)可能要做修改，選擇的元器件需要調(diào)整或改變參數(shù)，有時(shí)可能還要增加一些電路或元器件，以保證電路能穩(wěn)定地工作。因此，調(diào)試之后很可能要對(duì)前面的“選擇元器件和參數(shù)計(jì)算”一節(jié)中所確定的方案再作修改，最后完成實(shí)際的總體電路，制作出符合要求的電子設(shè)備來。6設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫應(yīng)包括以下內(nèi)容：設(shè)計(jì)電路名稱。內(nèi)容提要。設(shè)計(jì)任務(wù)和要求?？傮w方案選擇的論證，內(nèi)容包括曾考慮過的各方案框圖、簡要原理和優(yōu)

32、缺點(diǎn)以及所選定方案的理由等。單元電路的設(shè)計(jì)、元器件選擇和參數(shù)計(jì)算。繪出總體電路圖及必要的波形圖，并說明電路的工作原理。組裝與調(diào)試，內(nèi)容含：使用主要儀器、儀表。應(yīng)列出名稱、型號(hào)、生產(chǎn)廠家和生產(chǎn)日期等；測(cè)試的數(shù)據(jù)、波形，必要時(shí)應(yīng)與計(jì)算結(jié)果比較并進(jìn)行誤差分析；組裝與調(diào)試的方法、技巧和注意事項(xiàng)；調(diào)試中出現(xiàn)的故障及其診斷與排除方法；所設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)及改進(jìn)意見。所用元器件的編號(hào)列表。列表項(xiàng)目為序號(hào)、符號(hào)與編號(hào)、名稱、型號(hào)與規(guī)格、數(shù)量以及必要的說明等。列出參考文獻(xiàn)，格式為作者、文獻(xiàn)名、刊物名、出版單位、出版時(shí)間、卷號(hào)和頁碼。設(shè)計(jì)一 1W擴(kuò)音機(jī)課程設(shè)計(jì)擴(kuò)音機(jī)用以把話筒、錄放卡座、CD機(jī)送出的微弱信號(hào)放大成能推

33、動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲的大功率信號(hào)。根據(jù)實(shí)際需要和放大器件的不同，擴(kuò)聲電路的設(shè)計(jì)也有很多種類。本次課程設(shè)計(jì)主要采用理論課程里介紹的集成運(yùn)算放大電路和音頻功率放大集成電路來構(gòu)成擴(kuò)聲電路。一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求采用分立元件、運(yùn)算放大集成電路和音頻功率放大集成電路設(shè)計(jì)個(gè)對(duì)音頻輸入信號(hào)具有放大功能的擴(kuò)聲電路。其要求如下: 1、額定輸出功率：P01W2、負(fù)載阻抗：RL43、頻率響應(yīng)：在無高低音提升或衰減時(shí)，fLfH806000Hz（3dB）4、音頻控制范圍：低音100Hz±12dB高音10kHz±12dB（以1kHz為0 dB時(shí)）5、非線性失真度：r 1.06、輸入靈敏度：Vi<10mV（增

34、加）二、基本原理擴(kuò)聲電路實(shí)際上是一個(gè)典型的多級(jí)放大器。其原理如下圖所示。前置放大主要完成對(duì)小信號(hào)的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶要寬，噪聲要??；音頻控制主要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)高、低音的提升和衰減；功率放大器決定了整機(jī)的輸出功率、非線性失真系數(shù)等指標(biāo)，要求效率高、失真盡可能小、輸出功率大。設(shè)計(jì)時(shí)首先根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)整機(jī)電路做出適當(dāng)安排，確定各級(jí)的增益分配，然后對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。總體框圖功率放大音調(diào)控制前置放大音頻輸入1、前置放大器的設(shè)計(jì)由于話筒提供的信號(hào)非常弱，一般在音調(diào)控制級(jí)前加一個(gè)前置放大器?？紤]到設(shè)計(jì)電路對(duì)頻率響應(yīng)及零輸入時(shí)的噪聲、電流、電壓的要求，前置放大器選用由PN

35、P晶體三極管構(gòu)成的共集電極放大電路（射極跟隨器）。2、音調(diào)控制器的設(shè)計(jì)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，其控制曲線如下圖中折線所示。圖中 中音頻率，要求增益；低音轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十赫芝；中音頻轉(zhuǎn)折頻率；中音頻轉(zhuǎn)折頻率；高音頻轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十千赫芝。 從圖中可見，音調(diào)控制器只對(duì)低音頻或高音頻進(jìn)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。本設(shè)計(jì)中采用集成運(yùn)放構(gòu)成音調(diào)控制器3、功率輸出級(jí)的設(shè)計(jì)功率輸出級(jí)電路結(jié)構(gòu)有許多種形式,選擇由分立元器件組成的功率放大器或單片集成功率放大器均可.為了鞏固在電子線路課程中所學(xué)的理論知識(shí),這里選用集成運(yùn)算放大器

36、組成的典型OCL功率放大電路。三、 主要參考器件1.9014三極管 12.LM324(14腳)及管座 13.TBA820(8腳)及管座 14.電位器WS20 150k 25.電位器WS1 47k 16.電容C 470uf 17. 電容C 220uf 18. 電容C 100uf 49. 電容C 10uf 610. 電容C 1000p(102) 111. 電容C 200p(201) 112. 電容C 120p(121) 113. 電容C 0.22u(224,22J) 114. 電容C 0.1u(104) 115. 電容C 0.022u(223) 216.電阻R 100k 317. 電阻R 51k

37、518. 電阻R 30k 119. 電阻R 20k 320. 電阻R 10k 221. 電阻R 8.2k 122. 電阻R 1k 123. 電阻R 200 124. 電阻R 100 125. 電阻R 56 126. 電阻R 3 127. 電阻R 8(2W) 1四、其他材料接線柱(紅,黑) 各2個(gè)萬能板 1塊 錫 1根導(dǎo)線(紅,黑) 各1根五、測(cè)試內(nèi)容1.直流工作點(diǎn)測(cè)量Vcc=12V,測(cè)9014,324,820各管腳靜態(tài)工作點(diǎn)2.最大輸出功率測(cè)量ui=530mv,f=1kHz,RL=8Pmax=VL2/RL,要求Pmax1W3.幅頻特性曲線ui=5mvfVLAvLgf4.音調(diào)控制特性曲線ui=5

38、mv測(cè)高音提升,高音衰減,低音提升,低音衰減(調(diào)整Rw1,Rw2得到)提升fVLAvLgf衰減fVLAvLgf400Hz2kHzlgf|Av|5.失真度測(cè)量+-+-+-+-1413121110987654321(T地)(+12V)(LM324)入T出12V萬能板設(shè)計(jì)二 音響放大器設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)具有話筒擴(kuò)音、音調(diào)控制、音量控制,卡拉OK伴唱的音響放大器.2 設(shè)計(jì)要求已知條件：集成功率放大器LM386 1只，高阻話筒（110K歐姆)一個(gè),集成運(yùn)放LM324一只，8W/2W負(fù)載電阻1只，8W/0.5W揚(yáng)聲器1只 主要技術(shù)指標(biāo)額定功率 Po0.3W(g <3%)；負(fù)載阻抗 RL=8W

39、；截止頻率fL=50Hz，fH=20kHz；音調(diào)控制特性：1kHz處增益為0dB，125Hz和8kHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍 AVL=AVH20dB；話放級(jí)輸入靈敏度 5mV；輸入阻抗 Ri>>1KW。3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)1) 設(shè)計(jì)的音響放大器包括4級(jí)，分別是語音放大器、混合前置放大器、音調(diào)控制器和功率放大器。2) 話音放大器由于話筒的輸出信號(hào)一般只有5mV左右，而輸出阻抗達(dá)到20k(亦有低輸出阻抗的話筒如20，200等)，所以話音放大器的作用是不失真地放大聲音信號(hào)(最高頻率達(dá)到10kHz)。其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗。3) 混合前置放大器混合前置放大器的作用是將磁帶放音

40、機(jī)輸出的音樂信號(hào)與電子混響后的聲音信號(hào)混合放大 。4) 音調(diào)控制器音調(diào)控制器主要是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性?？刂魄€如圖1所示。圖1中，f0(等于1KHz)表示中音頻率，要求增益Avo=0dB；fL1表示低音頻轉(zhuǎn)折（或截止）頻率，一般為幾十赫茲；fL2（等于10fL1）等于低音頻區(qū)的中音頻轉(zhuǎn)折頻率；fH1表示高音頻區(qū)的中音頻轉(zhuǎn)折頻率；fH2(等于10fH1)表示高音頻轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十千赫茲。 圖1 音調(diào)控制曲線5) 功率放大器功率放大器(簡稱功放)的作用是給音響放大器的負(fù)載RL(揚(yáng)聲器)提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真盡可能地小，效率盡可能高。 本設(shè)計(jì)采用集成功率放大器LM386 6) 音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值(如<5%)時(shí)的最大功率稱為額定功率。其表達(dá)式為 ，式中，RL為額定負(fù)載阻抗；Vo（有效值）為RL兩端最大不失真電壓。Vo常用來選定電源電壓Vcc()4. 設(shè)計(jì)內(nèi)容1) 根據(jù)輸出功率和負(fù)載，確定輸出電壓Vo和總的電壓增益Av ，2) 根據(jù)總的電壓增益，分配各級(jí)放大器的增益。3) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇電源電壓，以及語音放大器、混合前置放大器和功率放大器的電阻、電容、電位器。注意：電源電壓的選擇要在芯片的電源電壓要求范圍內(nèi)。4) 利用OrCAD Pspice軟件