功率放大器的設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)：電子1003班指導(dǎo)教師： 葛華工作單位：信息工程學(xué)院題 目：功率放大器的設(shè)計(jì)初始條件：計(jì)算機(jī)、Proteus軟件、Cadence軟件要求完成的主要任務(wù):(包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求)1、課程設(shè)計(jì)工作量：2周2、技術(shù)要求：(1)學(xué)習(xí)Proteus軟件和Cadence軟件。(2)設(shè)計(jì)一個(gè)功率放大器電路。(3)利用Cadence軟件對(duì)該電路設(shè)計(jì)原理圖并進(jìn)行 PCB制版，用Proteus軟件對(duì)該電 路進(jìn)行仿真。3、查閱至少5篇參考文獻(xiàn)。按武漢理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范要求撰寫設(shè)計(jì)

2、報(bào) 告書。全文用A4紙打印，圖紙應(yīng)符合繪圖規(guī)范。時(shí)間安排：2013.11.11做課設(shè)具體實(shí)施安排和課設(shè)報(bào)告格式要求說(shuō)明。11.1/習(xí)Proteus軟件和Cadence軟件，查閱相關(guān)資料，復(fù)習(xí)所設(shè)計(jì)內(nèi)容 的基本理論知識(shí)。11.21對(duì)功率放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真工作，完成課設(shè)報(bào)告的撰寫。交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，進(jìn)行答辯。指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任(或責(zé)任教師)簽名：年月日武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 摘要 I HYPERLINK l bookmark22 o Cur

3、rent Document Abstract II HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 1功放的工作原理及分類 1 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 功放的工作原理 1 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 功放的分類 12軟件介紹 2Proteus 2Proteus 簡(jiǎn)介 2 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 工作界面 2 HYPERLINK l bookmark34 o Current Docume

4、nt 對(duì)象的放置和編輯 3 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 連線 4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document Cadence軟件 4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document Cadence 簡(jiǎn)介 4 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document Cadence軟件的特點(diǎn) 4 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 電路PCB的設(shè)計(jì)步驟 4 HYPERLINK l bookma

5、rk46 o Current Document 3設(shè)計(jì)方案 6 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 運(yùn)算放大電路的設(shè)計(jì) 6 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 功率放大電路的設(shè)計(jì) 7 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 音頻功率放大電路 9 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 方案總結(jié)及仿真 10 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document Candence 軟件操

6、作 11 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document Cadence 畫電路原理圖 11 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 布線及PCB圖 11布線注意事項(xiàng) 11PCB 制作 12 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document .心得體會(huì) 14 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document .參考文獻(xiàn) 15武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書摘要功率放大器（英文名稱：power amplifier）,簡(jiǎn)稱“

7、功放”，是指在給定失真率條件下， 能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動(dòng)某一負(fù)載（例如揚(yáng)聲器）的放大器。功率放大器在整個(gè)音響系 統(tǒng)中起到了 “組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音 質(zhì)輸出。本文用英國(guó)Lab Center Electronics公司的Proteus軟件設(shè)計(jì)了一款動(dòng)率放大器，并且對(duì) 其仿真，從仿真結(jié)果來(lái)看基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求； 再利用Cadence公司的PCB Edit軟件畫功率 放大器的PCB完成了本次課程設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵字：Proteus Cadence PCB、功率放大器武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書AbstractThe power

8、 amplifier (English Name: power amplifier), referred to as the power, refers to the distortion given, can produce maximum power output to drive a load (such as a speaker) amplifier. Power amplifier plays a pivotal role in organization, coordination in the sound system, to some extent, dominate the w

9、hole system can provide good sound output.The UK Lab Center Electronicss Proteus software to design a dynamic power amplifier, and the simulation, the simulation result shows the basic design requirements; then using Cadences PCB Edit software to draw the differential operational amplifier PCB, comp

10、leted the course design requirements.Keywords: Proteus Cadence PCB、power amplifierII武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1功放的工作原理及分類功放的工作原理利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸 入信號(hào)變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號(hào)電流，三極管的集 電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的B倍，B是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號(hào) 注入基極，則集電極流過(guò)的電流會(huì)等于基極電流的 B倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離 出來(lái)，就得到了電流（

11、或電壓）是原先的 B倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。 經(jīng)過(guò)不斷的電流放大，就完成了功率放大。功放的分類按功放中功放管的導(dǎo)電方式不同，可以分為甲類功放（又稱 A類）、乙類功放（又稱 B類）、甲乙類功放（又稱 AB類）和丁類功放（又稱 D類）。甲類功放輸出級(jí)中兩個(gè)（或兩組）晶體管永遠(yuǎn)處于導(dǎo)電狀態(tài)，也就是說(shuō)不管有無(wú)訊號(hào) 輸入它們都保持傳導(dǎo)電流，并使這兩個(gè)電流等于交流電的峰值，這時(shí)交流在最大訊號(hào)情況 下流入負(fù)載。當(dāng)無(wú)訊號(hào)時(shí)，兩個(gè)晶體管各流通等量的電流，因此在輸出中心點(diǎn)上沒(méi)有不平 衡的電流或電壓，故無(wú)電流輸入揚(yáng)聲器。乙類功放放大的工作方式是當(dāng)無(wú)訊號(hào)輸入時(shí)，輸出晶體管不導(dǎo)電，所以不消耗功率。 當(dāng)有

12、訊號(hào)時(shí)，每對(duì)輸出管各放大一半波形，彼此一開(kāi)一關(guān)輪流工作完成一個(gè)全波放大，在 兩個(gè)輸出晶體管輪換工作時(shí)便發(fā)生交越失真，因此形成非線性。在訊號(hào)非常低時(shí)失真十分 嚴(yán)重，所以交越失真令聲音變得粗糙，所以使用純 B類功放較少。甲乙類功放介于甲類和乙類功率放大器之間，它的靜態(tài)工作點(diǎn)選在靠近截止區(qū)，即品 體管發(fā)射結(jié)處于正向運(yùn)用的時(shí)間超過(guò)半個(gè)周期，但小于一個(gè)周期。它通常有兩個(gè)偏壓，在 無(wú)訊號(hào)時(shí)也有少量電流通過(guò)輸出晶體管。它在訊號(hào)小時(shí)用A類工作模式，獲得最佳線性，當(dāng)訊號(hào)提高到某一電平時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)為 B類工作模式以獲得較高的效率。丁類功放也稱數(shù)字式放大器，利用極高頻率的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路來(lái)放大音頻信號(hào)，具有效 率高，體積小

13、的優(yōu)點(diǎn)。許多功率高達(dá) 1000W勺丁類放大器，體積只不過(guò)像 VHSm像帶那么 大。這類放大器不適宜于用作寬頻帶的放大器，但在有源超低音音箱中有較多的應(yīng)用。武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書2軟件介紹 2.1 Proteus 2.1.1 Proteus 簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代 理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真 單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。從原理圖布圖、代碼 調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PC

14、B設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 AVR、ARM、 8086和MSP430等，2010年又增加了 Cortex和DSP系歹處理器，并持續(xù)增加其他系列處 理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。還可以直接在基 于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系 統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。用戶甚至 可以實(shí)

15、時(shí)采用諸如 RAM, ROM,鍵盤，馬達(dá)，LED, LCD, AD/DA ,部分SPI器件，部 分IIC器件。工作界面Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows界面，如圖1所示。包括：標(biāo)題欄、主 菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真 進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖1工作界面武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書對(duì)象的放置和編輯(1)對(duì)象的添加和放置點(diǎn)擊工具箱的元器件按鈕，使其選中，再點(diǎn)擊 ISIS對(duì)象選擇器左邊中間的置P按鈕,出現(xiàn)“Pick Devices對(duì)話框，如圖3所示在這個(gè)對(duì)話框

16、里可以選擇元器件和一些虛擬儀器。卜面以添加單片機(jī)AT89C51為例來(lái)說(shuō)明怎么把元器件添加到編輯窗口的。在“Gategory器件種類)”下面，找到“MicoprocessorIC選項(xiàng)，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊一下，在對(duì)話框的右側(cè)，會(huì)顯示大量常見(jiàn)的各種型號(hào)的單片機(jī)芯片型號(hào)。找到單片機(jī) AT89C51,雙擊“AT89C51,情形如圖2所示。這樣在左邊的對(duì)象選擇器就有了 AT89C51這個(gè)元件了。點(diǎn)擊一下這個(gè)元件，然后把鼠標(biāo)指針移到右邊的原理圖編輯區(qū)的適當(dāng)位置，點(diǎn)擊鼠標(biāo)的左鍵，就把AT89C51放到了原理圖區(qū)ATB3C51 Pievkw:exdlf 29Q|t1DeviceLbraiy| 口Mcglipn4Mal

17、 的 Whd 白 Words?80陶 USMICRO0051 core 濟(jì)crasHid包篇由 32kB ROM. 256B RAM. 4瘠印 M口住 fiiy.accessMICRO0051 core Miciocanirdlei ROM4ksi. 256E RAM. 4x&bil I/O.90CL31MICROK51 GOW Micgco附ROM-Iks,RAM. UARTlAJICategariBs)一A30CL410MICRO9051 core MeioKiribfdteii ROM-Jk. 128B RAMJI3C hLeifacelUnspeciiEd)睹MMICROSingle

18、Uhp UAAT and aud R-ale(BRG)A ria lag 心925WMICROPVogrwmaNe： Pwipheral Inierlace 砰th 241M Lines：匚中riiAFirC-33C504MICRO9051 core M也口國(guó)的瀏si 喇出 16kB ROM, 2560 RAM.2x16 biLLMU。4UUU selieiexsoeMCRO匚ore M上中匚口Hrdlei wtlh翌k自ROMj西國(guó)RAM.人1白匕193C57&MICRO0051 ewe MicroMrirdtei wilh BkB ROM.296B RAM. WC51 b3Debugiri

19、L Todt39CES4MICRO9051 coreMici口mri/Hten 麗h16kB ROM. 2560 RAM.80C51-biDo desex?4nMICAOBO51 cm 制kgehItpIEi wiih 2kB AQM, 4S RAM. 19 I/O 卜etECLIOmO際749MICRO0051 oora Mizrorahlrdlei wilh 2kB ROM. 646 RAM. 21 l/D ira$ElemoHKiciiaiiicd日3c再口MICRO9051 g陲 MieiaeoNrdhi 喃I(xiàn)h 1kB RDM, 64a RAM. 19 l/D EnesInducha

20、i?6X751MICROBQ51 CMC Microc0nh-pllei wilh ROM, 40 RAM. 19 I/O 卜E吊Lap4a&PiifYilivi$a3D752MICBO9051 cere MEiucortrdtei wilh 2kB ROM.64S RAMr21 H/O Ma笈MisivkxF IDa9CL7B1MICRO6051 e比 M證iue也亡I回 with 16kB ROM. 256a RAM,.4K&-bi( 1/S3L51FAmicroBQ51 rm MicrornrrNki wilh 4kg ROMRAM 4田 bl Mi$claneous8SL51FBMIC

21、HO9051 core Miarorartidfe!癡出 4kB ROMJ29B RAM. 4 渝 biH 聞Mqrl?lng Piimiivc;S7C5S4.MICRO6051 cm Mieiattirdtei vlh 16kB EPROM. 512B RAM. 4如匕0UrW 問(wèn)學(xué)87C526MICROK51 core MicrawrQltei wilh 3Zk日 EFHQM. 512日 HAM. 4陽(yáng)b0 pto si ironies P|jr)r 1 FpG&T37C552MICROffl51 Gora Mcrowrtrolfei 癡Ih BkB EPR 口 M. 2560 RM.融的

22、litR esistorsS7C6S2MICRO0051 Cbre M白白亡方由bl越i wilh 6kE EPROM. XE0 RAM.據(jù)骷*S7CE54MICRO9051 core MicgE血加 wilh 16kB EPROM. 296B HAM. 4x9 hSub-MiHicrKARM7TDMIMICROGeneric ARM7TD MH care mcd，rnotfelk口 prim而veI lAll S ili-e-alEQdiieIT的廣1051MICROEl-bil mitrataritidki wilh IlK Ede Hash jnd &4七 1 iidmB8 DO 口 F

23、arr也ATB9C2051MICROB bii microiMritidlcr wih 2K Ede flash and 12&tk ram的51FamiyAT8EIC4D51MICROS Nl *or白8植idlei 新由 4K cade flash end 12Bh( ramARM FamiMATB3CS1MICRO&J51 MciacarAaler |4kQ cads.2k1E七1 Timers LltRT | MFGkATB9C5LEUSMICROB051 Micrawrtaler 國(guó)汨 wds. 33MHz,第16制 Timer?. UARTBASIC stan-p ModijerA

24、TB9C51RB2MICRO的51 MiciciEritalercede. 48MHa. WdtchdopTmei. ：3x16HC11 FarnibATBSC51RB2.BIUSMICROS051 Miciacaralef IlBkB code. 40MHz_. Wdtchdsg T m=i,PftrnhmflkATB9C51RC2MICRO0051 Microcortcile, 32kB cods. 49MHzi Watchdog I imsi. 3m1 6AT89C51RC2.BILJSMICRO51 Mieiacortaler 33|MSM DLLM(xid|.MCS9051 DUPC

25、B Pieview:圖2元件的選擇(2)放置電源及接地符號(hào)單擊工具箱的終端按鈕，對(duì)象選擇器中將出現(xiàn)一些接線端。在器件選擇器里分別 “TERMNALS欄下的“POWER與“GROUND ,再將鼠標(biāo)移到原理圖編輯區(qū)，左鍵點(diǎn)擊一下即可放置電源符號(hào)；同樣也可以把接地符號(hào)放到原理圖編輯武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書連線Proteus的智能化可在畫線時(shí)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)：當(dāng)鼠標(biāo)的指針靠近一個(gè)對(duì)象的連接點(diǎn)時(shí)， 跟著鼠標(biāo)的指針就會(huì)出現(xiàn)一個(gè) “猾，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊元器件的連接點(diǎn)，移動(dòng)鼠標(biāo) （不用一直 按著左鍵）就出現(xiàn)了粉紅色的連接線變成了深綠色。如果想讓軟件自動(dòng)定出線路徑，只需左擊另一個(gè)連接

26、點(diǎn)即可。這就是 Proteus的線路自動(dòng)路徑功能（簡(jiǎn)稱WAR）,如果只是在兩個(gè) 連接點(diǎn)用鼠標(biāo)左擊，WAR將選擇一個(gè)合適的線徑。 WAR可通過(guò)使用工具欄里的“WAR命 令按鈕來(lái)關(guān)閉或打開(kāi)，也可以在菜單欄的“ToolsF找到這個(gè)圖標(biāo)。2.2 Cadence軟件CadenceiW介Cadence是一個(gè)大型的EDA軟件，它幾乎可以完成電子設(shè)計(jì)的方方面面，包括 ASIC 設(shè)計(jì)、FPGA設(shè)計(jì)和PCB板設(shè)計(jì)。Cadence在仿真、電路圖設(shè)計(jì)、自動(dòng)布局布線、版圖 設(shè)計(jì)及驗(yàn)證等方面有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。Cadence包含的工具較多幾乎包括了 EDA設(shè)計(jì)的方 方面面。Cadence軟件的特點(diǎn)1、圖形化、平面化和層次化設(shè)

27、計(jì)能力提高了原理圖設(shè)計(jì)效率；2、與強(qiáng)大的元件信息系統(tǒng)（CIS）高度集成，促進(jìn)優(yōu)選器件和已有器件庫(kù)的重用，可 以加快原理圖設(shè)計(jì)進(jìn)程，降低項(xiàng)目成本；3、便于查找元件，并與 MRP、ERP、PDM數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)高度集成；4、為用戶提供超過(guò)200萬(wàn)的免費(fèi)元件庫(kù)，便于靈活選擇設(shè)計(jì)元件；5、集中管理物料編號(hào)和器件信息；6、可進(jìn)行數(shù)據(jù)流程、封裝以及互聯(lián)的在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查；7、用戶可以對(duì)元件、連線、網(wǎng)絡(luò)、引腳和標(biāo)題框進(jìn)行靈活的編輯和定義；8、可以導(dǎo)入和導(dǎo)出所有常用的設(shè)計(jì)文件格式；9、宏記錄器可用于復(fù)雜的原理圖編輯和定制過(guò)程的錄制。2.2.3電路PCB的設(shè)計(jì)步驟相對(duì)于原理圖的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，PCB設(shè)計(jì)是項(xiàng)目的后端。本文中

28、PCB設(shè)計(jì)是從Capture CIS 輸出到PCB Editor環(huán)境中開(kāi)始的，并由原理圖設(shè)計(jì)來(lái)約束、決定。PCB的設(shè)計(jì)流程主要分為準(zhǔn)備工作、網(wǎng)表輸入、布局、布線、設(shè)計(jì)檢查、設(shè)計(jì)輸出幾個(gè)步驟。武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1準(zhǔn)備工作在PCB Ed4or設(shè)計(jì)環(huán)境下，需要進(jìn)行的準(zhǔn)備工作有，加載所需封裝庫(kù)，即和原理圖各 元件屬性相對(duì)應(yīng)的器件封裝、加載所需焊盤、創(chuàng)建所需的符號(hào)（包括機(jī)械、規(guī)格等）。2網(wǎng)表輸入在PCB Ed4or設(shè)計(jì)界面，打開(kāi)*.brd的PCB文件后，首先要用 FileImportlogic命令 輸入由原理圖生成的網(wǎng)絡(luò)表文件。在網(wǎng)表輸入無(wú)誤之后，設(shè)計(jì)中所需元件

29、及其電氣連接關(guān) 系就全部加載到PCB編輯界面了。PCB的布局在布局布線開(kāi)始之前，要設(shè)計(jì)好 PCB的板框，即Outline。如果沒(méi)有Outline,元器件 將無(wú)法放置。另外，需要設(shè)定 PCB的疊層，制定PCB的設(shè)計(jì)約束和規(guī)則，如不同種類信 號(hào)線的寬度，走線間距，過(guò)孔尺寸，走線顏色等等。利用手動(dòng)或者自動(dòng)放置方法將元器件一一加載到PCB板框周圍后，接下來(lái)進(jìn)行元器件的布局。在PCB設(shè)計(jì)中，布局是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，布局好壞將直接影響布線的效果以及最終 產(chǎn)品的電氣性能。Allegro布局的方式分為交互式布局和自動(dòng)布局， 但在使用過(guò)程中普遍采用的仍然是交 立式布局。交互式布局時(shí)，應(yīng)遵守以下的原則：1、首先要完成

30、需要定位元件的定位，再按照先大后小，先難后易”的原則進(jìn)行布局；2、參考原理圖，以功能單元的核心元件為中 心，圍繞核心元件進(jìn)行布局；3、總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線最短；高電壓、大電流信號(hào) 與小電流、低電壓弱信號(hào)完全分開(kāi)；模擬與數(shù)字信號(hào)分開(kāi)；高頻與低頻信號(hào)分開(kāi)；高頻元件的 間隔要充分；4、BGA與相鄰元件的距離5mm,其它貼片元件相互間的距離0.7mm;貼裝元 件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于 2mm;5、使用同一種電源的器件盡量放在一 起，以便于電源分隔；6、發(fā)熱元件一般應(yīng)均勻分布，以利于單板和整機(jī)的散熱。 7、整體布 局應(yīng)考慮焊接方式和焊接方向，按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)

31、優(yōu)化布局。PCB布線布線是將邏輯連接轉(zhuǎn)換為物理連接的過(guò)程，包括連線、過(guò)孔、焊盤、弧線、填充、多 邊形覆銅和電源層等。布線方式分為自動(dòng)布線和交互式布線兩種。 在對(duì)PCB的元器件進(jìn)行 合理的布局后，點(diǎn)擊RouteConnect命令，開(kāi)始進(jìn)行手動(dòng)布線。布線時(shí)要優(yōu)先處理好電源 和地的導(dǎo)線，再處理重要的信號(hào)線如高速、時(shí)鐘信號(hào)線，最后處理普通信號(hào)線。在相鄰的 兩層，要選擇相互垂直的方向來(lái)布線，盡量縮短線與線之間的平行距離。武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書3設(shè)計(jì)方案設(shè)定功率放大器增益為400，使用運(yùn)算放大集成電路和音頻放大集成電路來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì), 其基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為：圖3音頻功率放大器

32、基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)運(yùn)算放大電路的設(shè)計(jì)由于輸入的信號(hào)比較弱，我設(shè)置了一個(gè)前置放大器，又進(jìn)一步考慮到噪音等的影響， 我使用了芯片為L(zhǎng)F353集成運(yùn)算放大器。LF353集成運(yùn)算放大器輸入放大級(jí)是由兩只 P溝道JFET組成的共源極差分電路，并 且用鏡像恒流源做負(fù)載來(lái)提高增益；在輸入差分放大級(jí)和主電壓放大級(jí)之間是一個(gè)由射極 跟隨器構(gòu)成的電流放大級(jí)，用來(lái)提高主電壓放大級(jí)的輸入阻抗和共源極差分電路的負(fù)載增 益；主電壓放大級(jí)是一個(gè)簡(jiǎn)單的單級(jí)共射極放大電路，為了保證放大器的穩(wěn)定性，在主電 壓放大級(jí)的輸出端到輸入差分放大級(jí)的輸出端加入了一個(gè)電容補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，跟補(bǔ)償電容并聯(lián) 的二極管保證單級(jí)共射極放大電路構(gòu)成的主電壓放大級(jí)不

33、進(jìn)入飽和狀態(tài)工作；輸出電流放 大級(jí)是NPN和PNP構(gòu)成的互補(bǔ)射極跟隨器，兩個(gè)100Q的電阻用來(lái)穩(wěn)定輸出電流放大級(jí) 的靜態(tài)電流，200Q的電阻用來(lái)限制輸出短路電流。武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)前端放大器放大增益為2,及1 +=2,由此可得前置集成運(yùn)放電路圖如下:圖4運(yùn)算放大電路其中所用電源 VCC =12V ,VEE = 12V ,電阻 R1 = R2 =10KG3.11r 10Kl0K】=2經(jīng)過(guò)前置放大器放大后可以得到 V01 = Vi父AV1 = 10mV22 = 20mV ,于是我得到了下一級(jí)的輸入 =V0i =20mV功率放大電路的設(shè)計(jì)由于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)儀

34、器的限制及要求，我這種方案采用的功率集成放大器芯片為L(zhǎng)M386, LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 200但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和 電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地為參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏 置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得LM386特別適 用于電池供電的場(chǎng)合。這里選擇功率放大器的增益為200,即:。1V0V012003.2武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書即在放大器LM386的弓I腳1和8之間加一個(gè)10uf的電容，

35、便可得增益為200,所設(shè)計(jì)的電路圖如圖5所示：圖5功率放大電路武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書音頻功率放大電路由2.1.1的運(yùn)算放大電路及2.1.2的功率放大電路合可得音頻功率放大器的電路圖如圖6所示：圖6音頻功率放大電路其中 Ri 二旦-10K11 ,R3 =10j,Ci =10uf ,C2 =1uf ,C3 =250uf C =0.05uf ,揚(yáng)聲器的電阻即負(fù)載電阻Rl =8G；總的增益為所以輸出功率AlA/1 Av2 -2 200 V400P0由二色瓜2Rl8=1W3.33.43.5；兩足要求。武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書方案總

36、結(jié)及仿真方案的實(shí)現(xiàn)非常的簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)容易進(jìn)行，電路比較容易理解，且所需的原件較為常見(jiàn) 且便宜，能夠盡可能的減小實(shí)驗(yàn)成本，而且這種方案的主要器件有自我保護(hù)的措施，能夠 更好的保護(hù)實(shí)驗(yàn)器件，減少不必要的損失；并且較為容易實(shí)現(xiàn)，結(jié)果也較為準(zhǔn)確，受外界 的干擾相對(duì)也較少。仿真圖如圖7所示。Digital Oscilloscope圖7音頻功率放大電路仿真圖One-Shot M JCur&ora 畫ClkiiiEil B ClMniiel D10武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書Candence軟件操作CadenceUf電路原理圖要在cadence上生成 PCB圖，先要在 cade

37、nce軟件的 OrCAD Capture CIS 上畫出電路原理圖，如圖8所示COM2CAPNPU2-GN 口CAPNPCAPNFCAP MPJ3圖8 Candence上的電路圖完成原理圖后還要修改各個(gè)元件的封裝，以免不能生成網(wǎng)絡(luò)表格，更改封裝的方法為右鍵選擇DSN工程文件，選擇 Edit Oject Properties找至U封裝PCB Footprint對(duì)應(yīng)元件的封裝名進(jìn)行修改 。修改好封裝之后進(jìn)行 DCR檢查并生成網(wǎng)絡(luò)表格。布線及PCB圖布線注意事項(xiàng)在設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候，地線要盡量不從元件管腳走過(guò)，這樣可以減少直流噪音。地線不應(yīng)該太長(zhǎng)，電源線應(yīng)該盡量大。由于電源、地線的考慮不周到而引起的干

38、擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，有時(shí)甚至影響到 產(chǎn)品的成功率。所以對(duì)電地線的布線要認(rèn)真對(duì)待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低 限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。11武漢理工大學(xué)Proteus及Cadence實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書PCB 制作本次設(shè)計(jì)要求使用cadence來(lái)畫電路的PCB版圖，要畫PCB首先要畫原理圖，由原 理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，再將網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入 PCB中，進(jìn)行布局，布線，鋪銅等操作來(lái)完成PCBo打開(kāi)PCBEditor軟件，執(zhí)行File -New填寫新建封裝的名字，選擇保存路徑，再選 擇Type為Package symbol后確定，進(jìn)入PC時(shí)裝制作頁(yè)面。執(zhí)行setup-Design Parameters 一

39、Design,設(shè)置圖紙大小；執(zhí)行setup-grids ,設(shè)置柵格大小；執(zhí)行Layout-Pins,選 擇外徑60內(nèi)徑35的焊盤后放置焊盤；執(zhí)行 AdcHline , Option選項(xiàng)中選擇Package Geometry和Assembly_Top,放置PCBtE件的安裝外框；執(zhí)行 AddHline , Option選項(xiàng)中 選擇 Package Geometry ft Silkscreen_Top，放置 PCBtE件的絲印層；執(zhí)行 AddH Rectangle , Option選項(xiàng)中選擇 Package Geometry和Place_Bound_Top,放置PCBtE件的安全擺放區(qū)； 執(zhí)行 Layout -Labels - RefDes,選擇 Assembly_Top放置參考編號(hào)，選擇 Silkscreen_Top