推挽式功率放大電路的設(shè)計(jì)

word文檔可自由復(fù)制編輯第一部分課程設(shè)計(jì)word文檔可自由復(fù)制編輯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(gòu)成。前置放大電路采用了集成運(yùn)放NE5532將小信號(hào)電壓放大，使其能夠驅(qū)動(dòng)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(fù)責(zé)為后者轉(zhuǎn)換兩個(gè)大小相等、方向相反的激勵(lì)信號(hào)，后者則是在信號(hào)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(guò)降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓產(chǎn)生±12V直流電壓。運(yùn)用Protel軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行建庫(kù)、繪圖、制板；再借助Multisim仿真軟件對(duì)各個(gè)單元電路進(jìn)行了性能與功能仿真，通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性，整體電路也基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目的。關(guān)鍵詞：推挽功放；集成運(yùn)放；前置放大；倒相word文檔可自由復(fù)制編輯AbstractThepush-pullcircuitoccupiesanimportantpositionintheamplifiercircuitandswitchingpowersupplyareas.Bridgepush-pullamplifiercircuitisconstitutedbythreepartsofthepowersupplycircuit,thepreamplifiercircuit,BTLpoweramplifiercircuit.ThepreamplifiercircuitusestheintegratedoperationalamplifierNE5532smallsignalvoltageamplification,sothatthepoweramplifierinputsensitivitytomatch.ThepoweramplifiercircuitconsistsoftwopartsoftheinvertingcircuitandBTLcircuit.Theformerisresponsiblefortheconversionforthelattertwoofequalsize,intheoppositedirectionoftheexcitationsignal.Thelatteristhesignalundistortedunderthepremise,asfaraspossibletoenlargethecurrent,increasingtheoutputpower.±12VDCvoltagepowercircuitthroughthebuck,rectifier,filterandregulator.WithofMultisimsimulationsoftwareoneachunitcircuitperformanceandfunctionalsimulation.Verifythecorrectnessofthedesignthroughsimulationanalysis,theresultsaretoachievetheintendedpurposeofthedesign.ThenuseProtelsoftwareforbuildingadatabase,drawingandboardschematicdesign.Keywords：Push-pullamplifier,Integratedoperationalamplifier,Preamplifier,Invertingword文檔可自由復(fù)制編輯目錄摘要 IAbstract II第一章推挽式功率放大器方案設(shè)計(jì) 11.1緒論 11.2功率放大器的性能指標(biāo) 11.3推挽式功率放大器設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 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 52.1.3前置放大電路 52.2BTL功放輸出電路 62.2.1倒相電路 62.2.2BTL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(shí)驗(yàn) 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(jié) 13參考文獻(xiàn) 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(xì)表 17word文檔可自由復(fù)制編輯第一章推挽式功率放大器方案設(shè)計(jì)在音響世界中往往需要將低頻信號(hào)放大后加以利用，一般處理頻率較低的信號(hào)采用音頻功率放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的作用是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行不失真的功率放大，以足夠的電功率去推動(dòng)揚(yáng)聲器，故而音頻功率放大電路在音響產(chǎn)品中得到廣泛使用。1.1緒論功率放大器的作用是放大來(lái)自前放大器的音頻信號(hào)，產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率，以推動(dòng)揚(yáng)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(duì)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(diǎn)，諸如：由于變壓器鐵心的磁化曲線是非線性的，它會(huì)使放大電路產(chǎn)生非線性失真，特別是由于變壓器的存在，嚴(yán)重地影響了電路的頻率特性。為了克服這些缺點(diǎn)，出現(xiàn)了一類電路叫“無(wú)輸出變壓器電路”。這類無(wú)變壓器功放電路舍去了級(jí)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(jié)構(gòu)復(fù)雜些，但是便于加負(fù)反饋電路，使頻響寬、失真小，易滿足大功率和小型化的要求。無(wú)輸出變壓器電路的種類很多，按輸出級(jí)與揚(yáng)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(jí)輸出電路形式來(lái)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(diǎn)與缺點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域變壓器耦合功放將放大電路前級(jí)的輸出端通過(guò)變壓器接到后級(jí)的輸入端或負(fù)載電阻上。便于實(shí)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(shí)都會(huì)產(chǎn)生相位移，引入負(fù)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(jí)與揚(yáng)聲器之間采用電容耦合的無(wú)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；但需要用大容量的輸出電容耦合，低頻響應(yīng)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(jí)與揚(yáng)聲器之間無(wú)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(shè)置保護(hù)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(wú)輸出變壓器功放電路，其輸出級(jí)與負(fù)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(chǎng)合。1.2功率放大器的性能指標(biāo)在放大通道的正弦信號(hào)輸入電壓幅度10～100mV，等效負(fù)載電阻RL為8Ω時(shí)，放大通道應(yīng)滿足以下條件：（1）額定輸出功率P≥10W；（2）通頻帶BW：30Hz～20kHz；（3）在額定輸出功率下和通頻帶內(nèi)的非線性失真系數(shù)γ≤3%；（4）在額定輸出功率下的效率η≥55%。1.3推挽式功率放大器設(shè)計(jì)方案功率放大器按照其輸出特點(diǎn)分為變壓器耦合功放、OTL（OutputTransformerLess）功放、OCL(OutputCapacitorLess)功放和BTL（BalancedTransformerLess）功放。根據(jù)此分類標(biāo)準(zhǔn)和本設(shè)計(jì)的要求提出兩種推挽式功放設(shè)計(jì)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變壓器耦合式推挽功放設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖信號(hào)源耦合輸出單元偏置電路推動(dòng)級(jí)單元級(jí)間變壓器耦合單元變壓器耦合式是一種傳統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)形式，采用該結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)的推挽功放，它的優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。其設(shè)計(jì)方案如圖1.1所示。推動(dòng)級(jí)單元的輸入端采用變壓器進(jìn)行阻抗變換，同時(shí)使激勵(lì)輸出兩個(gè)幅度大小相等、相位差為180°的信號(hào)，進(jìn)而使推動(dòng)級(jí)晶體管滿足推挽工作，實(shí)現(xiàn)推動(dòng)級(jí)輸入阻抗匹配；然后通過(guò)級(jí)間變壓器耦合單元將前級(jí)的輸出圖1.1變壓器耦合式推挽功放設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖信號(hào)源耦合輸出單元偏置電路推動(dòng)級(jí)單元級(jí)間變壓器耦合單元1.3.2橋式推挽功放圖1.2橋式推挽功放設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖信號(hào)源負(fù)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(jiǎn)稱BTL（BalancedTransformerL圖1.2橋式推挽功放設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖信號(hào)源負(fù)載電源單元倒相單元前置放大單元BTL單元前置放大單元主要是把輸入的小信號(hào)放大到一定標(biāo)準(zhǔn)的電平；再輸送到倒相單元產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、方向相反的激勵(lì)信號(hào)；然后在允許的失真限度內(nèi)，通過(guò)BTL單元進(jìn)一步放大電流，從而盡可能高效率地向負(fù)載提供足夠大的功率；電源單元為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的直流電源做保證。1.3.3方案分析在設(shè)計(jì)過(guò)程中，方案的選擇必須結(jié)合實(shí)際情況，要從各個(gè)方面考慮設(shè)計(jì)的可行性，不僅要考慮其先進(jìn)性，還要考慮其現(xiàn)實(shí)性，要從多方面綜合尋求最佳方案。由于方案一中用到多個(gè)變壓器，不僅體積大、笨重、消耗有色金屬，還嚴(yán)重地影響了電路的頻率特性，能使放大電路產(chǎn)生非線性失真，另外引入負(fù)反饋后易形成自激振蕩。而由方案二設(shè)計(jì)出的電路便于加負(fù)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。第二章推挽式功放電路設(shè)計(jì)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(gòu)成。前置放大電路采用了集成運(yùn)放NE5532將小信號(hào)電壓放大，使其能夠驅(qū)動(dòng)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(fù)責(zé)為后者轉(zhuǎn)換兩個(gè)大小相等、方向相反的激勵(lì)信號(hào)，后者則是在信號(hào)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(hào)放大或進(jìn)行阻抗變換，使其能夠驅(qū)動(dòng)功率放大器。由于許多基于運(yùn)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(chǔ)上組合或演變來(lái)的，本節(jié)先討論這兩種電路，再根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)募蛇\(yùn)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(fù)反饋。電壓信號(hào)通過(guò)作用于運(yùn)放的反相端，且反相端為虛地點(diǎn)即，由虛斷可知：圖2.1反相比例放大電路圖………(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(yùn)放的輸入電阻無(wú)窮大，但電路引入電壓并聯(lián)負(fù)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(dāng)阻值與集成運(yùn)放的輸入等數(shù)量級(jí)時(shí)，比例系數(shù)產(chǎn)生較大變化，即不再由反饋網(wǎng)絡(luò)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(fù)反饋。電壓信號(hào)通過(guò)作用于運(yùn)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……圖2.2同相比例放大電路圖………(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(nèi)部阻抗，而內(nèi)部阻抗遠(yuǎn)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(guān)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(lái)設(shè)計(jì)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(hào)為低頻電壓信號(hào)，幅值為10～100mV（即輸入的共模電壓）、頻率為30Hz～20kHz、最大增益為40倍，所以運(yùn)放的單位增益帶寬GB應(yīng)該滿足，電源電壓為±12V。再結(jié)合NE5532、LM358這兩種常用的運(yùn)放比較，如表2.1中的參數(shù)可知：兩款集成運(yùn)放均能滿足設(shè)計(jì)的需要。表2.1技術(shù)參數(shù)型號(hào)符號(hào)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70100\dBVcm共模輸入電壓±12±13\VGBW帶寬增益\10\MHzLM358Vcc電源電壓±1.5\±15V雙電源模式CMCC共模抑制比6570\dBVcm共模輸入電壓0\VGBW帶寬增益\1\MHz圖2.3前置放大電路NE5532具有高性能、低噪聲、線性好、失真度小的特點(diǎn)，一般作為高保真音響的運(yùn)放使用，如表2.1為NE5532的極限參數(shù)。由NE5532集成運(yùn)算放大器構(gòu)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(lái)消除高頻雜波。圖2.3前置放大電路根據(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)2.2BTL功放輸出電路功放輸出級(jí)電路采用BTL電路結(jié)構(gòu)形式。其組成方框圖如圖2.4所示。輸入信號(hào)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(jí)電路中，獲得大小相等、方向相反的信號(hào)，然后加到下面一組功率放大電路中。當(dāng)輸入信號(hào)為正半周時(shí)，上、下兩組功率放大電路同時(shí)圖2.4集成功放BTL電路簡(jiǎn)化原理框圖功放電路1負(fù)載功放電路2倒相電路放大信號(hào)，其輸出端A的信號(hào)相位為正，B的信號(hào)相位為負(fù)，此時(shí)信號(hào)電流從A流出，經(jīng)過(guò)負(fù)載流入B點(diǎn)電路；反之，當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，A端的信號(hào)相位為負(fù)，B端的信號(hào)相位為正，此時(shí)信號(hào)電流從B流出，經(jīng)過(guò)負(fù)載流入圖2.4集成功放BTL電路簡(jiǎn)化原理框圖功放電路1負(fù)載功放電路2倒相電路2.2.1倒相電路如圖2.5所示為倒相電路圖。后級(jí)功率放大電路需要有兩個(gè)大小相等、方向相反的激勵(lì)信號(hào)，這兩個(gè)激勵(lì)信號(hào)由倒相電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)管工作在甲類狀態(tài)，把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成和兩種兩個(gè)大小相等、方向相反的激勵(lì)信號(hào)。電源支路的電容是去耦電容，用來(lái)消除高頻雜波。電解電容、起耦合作用，即在低頻信號(hào)的傳遞與放大過(guò)程中，為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，采用電容耦合。為防止信號(hào)中低頻分量損失過(guò)大，一般采用容量較大的電解電容。電阻和分別是集電極負(fù)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(hào)的波形圖。信號(hào)與波形相似，信號(hào)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。圖2.6倒相電路的輸入輸出波形圖圖2.5倒相電路圖2.2.2BTL電路圖2.7BTL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(jí)電路，V5和V6是另一組。當(dāng)A端輸入信號(hào)為正半周時(shí)，使得V1導(dǎo)通、放大，V3截止，同時(shí)B端為負(fù)半周，使得V6導(dǎo)通、放大，V5截止，即V3、V5截止，V4、V6導(dǎo)通，此時(shí)的信號(hào)電流回路為:AV4集電極V4發(fā)射極揚(yáng)聲器的左邊揚(yáng)聲器的右邊V6發(fā)射極V6集電極地。圖2.7BTL電路圖當(dāng)A端輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，使得V3導(dǎo)通、放大，V4截止，同時(shí)B端為正半周，使V5導(dǎo)通、放大，V6截止，即V3、V5導(dǎo)通，V4、V6截止，此時(shí)的信號(hào)電流回路為：BV5集電極V5發(fā)射極揚(yáng)聲器的右端揚(yáng)聲器的左端V3發(fā)射極V3集電極地。2.3電源電路當(dāng)今社會(huì)大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，所有的電子設(shè)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(shù)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(jié)構(gòu)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(gòu)成，其組成結(jié)構(gòu)如圖圖2.8直流電源電路組成結(jié)構(gòu)圖變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路～220V50Hz根據(jù)設(shè)計(jì)需要做±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(guò)變壓器T1降壓得到和，然后由V7~V10四個(gè)整流二極管組成的電橋進(jìn)行整流得到直流電壓，再經(jīng)由電解電容和非極性電容構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡(luò)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(jì)算如下：對(duì)A點(diǎn)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(zhuǎn)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也為圖2.9電源電路圖2.4整體電路BTL推挽功放電路由前置放大電路、BTL功率放大電路、電源電路三部分所構(gòu)成?；诩蛇\(yùn)放NE5532前置放大電路將低頻信號(hào)進(jìn)行電壓放大，使其與后級(jí)功率放大器的輸入靈敏度相匹配；然后經(jīng)由倒相電路轉(zhuǎn)換成兩個(gè)大小相等、方向相反的激勵(lì)信號(hào)，分別輸入BTL電路的兩路輸入端，并在信號(hào)不失真的前提下，盡可能地放大電流來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，以獲得更大的輸出功率；電源電路通過(guò)降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓產(chǎn)生±12V直流電壓，為前置放大電路和后級(jí)功放電路提供能源。其中調(diào)節(jié)的阻值來(lái)改變前置放大電路電壓增益，從而控制后級(jí)功放的輸出功率。整體電路圖見(jiàn)附錄1。第三章推挽式功放電路仿真與實(shí)驗(yàn)Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作，具有大量的PLC元件模型，可以仿真更復(fù)雜的數(shù)字電路，在保留了EWB形象直觀等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)了軟件的仿真測(cè)試和分析功能，擴(kuò)充了元件庫(kù)中的元件的數(shù)目，特別是增加了大量與實(shí)際元件對(duì)應(yīng)的元件模型，使得仿真設(shè)計(jì)的結(jié)果更精確、更可靠、更具有實(shí)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(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行電壓放大。通過(guò)Multisim軟件對(duì)前置放大電路用進(jìn)行仿真如圖3.1所示，將前置級(jí)電路連接好，利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器向電路中輸入、的正弦波信號(hào)，再用示波器測(cè)出其輸入輸出波形，觀察波形是否失真，用萬(wàn)用表測(cè)出輸入輸出交流有效電壓值，以便獲知電壓增益。圖3.1前置放大電路仿真圖通過(guò)示波器觀察到輸入輸出信號(hào)的頻率基本不變，幅值變大。當(dāng)時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)Rp的阻值來(lái)改變前置放大電路電壓增益，仿真數(shù)據(jù)結(jié)果如表3.1所示。經(jīng)過(guò)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(nèi)。表3.1前置放大仿真數(shù)據(jù)表Rp(39kΩ)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3.2倒相電路仿真圖倒相電路主要是對(duì)前級(jí)放大的電壓信號(hào)進(jìn)行倒相，得到兩個(gè)大小相等，方向相反的激勵(lì)信號(hào)。通過(guò)Multisim軟件對(duì)倒相電路用進(jìn)行仿真如圖3.2所示，借助示波器觀察可知：信號(hào)與波形同相，信號(hào)和的波形相反，即輸入信號(hào)通過(guò)倒相電路后產(chǎn)生了兩個(gè)大小相等，方向相反的激勵(lì)信號(hào)和，滿足設(shè)計(jì)要求。圖3.2倒相電路仿真圖圖3.3整體電路仿真圖3.2整體電路仿真圖3.3整體電路仿真圖通過(guò)Multisim軟件對(duì)整體電路仿真如圖3.3所示，當(dāng)信號(hào)源頻率=100Hz，逐漸加大輸入信號(hào)電壓，當(dāng)示波器顯示的波形剛好不產(chǎn)生失真時(shí)，用失真分析測(cè)失真度時(shí)，用功率表測(cè)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可知最大不失真輸出功率，基本達(dá)到了指標(biāo)要求。圖圖3.4最大功率不失真仿真圖總結(jié)在音響世界中往往需要將低頻信號(hào)放大后加以利用，一般處理頻率較低的信號(hào)采用音頻功率放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的作用是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行不失真的功率放大，以足夠的電功率去推動(dòng)揚(yáng)聲器，故而音頻功率放大電路在音響產(chǎn)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(gòu)成。前置放大電路采用了集成運(yùn)放NE5532將小信號(hào)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(fù)責(zé)為后者轉(zhuǎn)換兩個(gè)大小相等、方向相反的激勵(lì)信號(hào)，后者則是在信號(hào)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(guò)降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓產(chǎn)生±12V直流電壓。運(yùn)用Protel99SE軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行建庫(kù)、繪圖、制板；再借助10.0.1仿真軟件對(duì)各個(gè)單元電路進(jìn)行了性能與功能仿真，通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性，整體電路也基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目的。在Multisim仿真過(guò)程中，前置放大電路能夠在不失真的條件下將低頻信號(hào)電壓幅值放大幾十倍，倒相電路也順利地把前級(jí)信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)大小相等、方向相反的激勵(lì)信號(hào)，但從總體上來(lái)看，整個(gè)設(shè)計(jì)達(dá)到的效果還不是很好，有許多需要改進(jìn)的地方。例如：在前置放大電路和后級(jí)功放電路之間加一個(gè)音調(diào)控制電路，人為地改變信號(hào)中高、低頻成分的比重，適時(shí)地調(diào)整音色，改善音響的放音音質(zhì)；滿足聽(tīng)者的愛(ài)好、渲染某種氣氛、達(dá)到某種效果。參考文獻(xiàn)[1]宋東生.BTL功率放大電路[J].無(wú)線電，2002，（10），61-62.[2]錢聰.電子線路分析與設(shè)計(jì)[M].西安：陜西人民出版社，2002.[3]蘇麗萍.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.[4]郭玉山.BTL功率放大器典型電路設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2011，（3），7.[5]黃智偉.電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.[6]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)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(shí)圖與故障分析輕松入門[M].北京：人民郵電出版社，2003.[8]唐贛,聶典.Multisim10原理圖仿真與PowerPCB5.0.1印制電路板設(shè)計(jì)[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(xì)表序號(hào)代號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1T1變壓器220V/±12V12U1集成運(yùn)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2N672628V7~V10整流二極管3N25149C1、C5、C7極性電容10μF/15V310C3、C4、C9、C10、C13、C14極性電容470μF/15V611C2、C6、C8、C11、C12、C15、C16無(wú)極性電容0.1μF/15V712R5、R6電阻510Ω/0.25W213R2、R4電阻1kΩ/0.25W214R1、R3電阻10kΩ/0.25W215Rp電位器39kΩ/1W1word文檔可自由復(fù)制編輯第二部分PCB板的設(shè)計(jì)word文檔可自由復(fù)制編輯PCB板的設(shè)計(jì)借助Protel軟件平臺(tái)對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行原理圖繪制后，需要進(jìn)一步完成印制電路板即PCB。印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。一、印制電路板簡(jiǎn)述印制電路板即PCB（PrintedCircuitBoard）是電子產(chǎn)品中最重要的部件之一。電路原理圖完成以后，還必須再根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的印制電路板圖，最后才能由制板廠家根據(jù)用戶所設(shè)計(jì)的印制電路板圖制作出印制電路板產(chǎn)品。(1)印制電路板的制作材料與結(jié)構(gòu)印制電路板的結(jié)構(gòu)是在絕緣板上覆蓋著相當(dāng)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(shì)是板子的厚度越來(lái)越薄，韌性越來(lái)越強(qiáng)，層數(shù)越來(lái)越多。(2)有關(guān)電路板的幾個(gè)基本概念1、層：印制板材料本身實(shí)實(shí)在在的銅箔層。2、銅膜導(dǎo)線：導(dǎo)線是敷銅經(jīng)腐蝕后形成的，用于連接各個(gè)焊盤。印制電路板的設(shè)計(jì)都是圍繞如何布置導(dǎo)線來(lái)完成的；飛線是在引入網(wǎng)絡(luò)表后生成的，而它所連接的焊盤間一旦完成實(shí)質(zhì)性的電氣連接，則飛線自動(dòng)消失。它并不具備實(shí)質(zhì)性的電氣連接關(guān)系。在手工布線時(shí)它可起引導(dǎo)作用，從而方便手工布線。3、焊盤：放置、連接導(dǎo)線和元件引腳。4、過(guò)孔：連接不同板層間的導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)板層的電氣連接。它分為穿透式過(guò)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(yīng)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(guò)孔等部件之間的最小間距。二、裝載元件庫(kù)元件封裝就是原理圖中元件的Footprint。它是指實(shí)際元件焊接到電路板時(shí)，所指示的外觀和焊盤位置。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(shí)，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(shè)計(jì)電路原理圖時(shí)指定，也可在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)指定。元件封裝的主要參數(shù)是形狀尺寸，因?yàn)橹挥谐叽缯_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(hào)碼是重要的電氣對(duì)象，引腳之間的連接不能有任何錯(cuò)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(dǎo)線連接轉(zhuǎn)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(shuō)明封裝類型封裝名稱說(shuō)明電阻類無(wú)源元件AXIAL0.3~1.0數(shù)字表示焊盤間距無(wú)極性電容元件RAD0.1~0.4數(shù)字表示焊盤間距有極性電容RB.2/.4~RB.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DIODE0.4~DIODE0.7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VR1~VR5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(shè)計(jì)步驟元件封裝生成網(wǎng)絡(luò)表環(huán)境設(shè)置整體編輯手工調(diào)整布線自動(dòng)布線元件布局載入網(wǎng)絡(luò)表添加封裝庫(kù)圖1PCB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(chǔ)上，對(duì)各個(gè)元件進(jìn)行相應(yīng)的封裝，并生成網(wǎng)絡(luò)表。接著分別新建一個(gè)PCB封裝庫(kù)和一個(gè)PCBDocument，若系統(tǒng)默認(rèn)的封裝庫(kù)沒(méi)有所需要的封裝元件，則在PCB封裝庫(kù)繪制；進(jìn)入PCBDocument添加封裝庫(kù)，再根據(jù)需要設(shè)置環(huán)境參數(shù)，之后選擇KeepOutLayer工作層畫一個(gè)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(wǎng)絡(luò)表，若系統(tǒng)提示報(bào)錯(cuò)，應(yīng)返回原理圖進(jìn)行相應(yīng)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(jìn)行手動(dòng)元件布局。最后通過(guò)AutoRoute元件封裝生成網(wǎng)絡(luò)表環(huán)境設(shè)置整體編輯手工調(diào)整布線自動(dòng)布線元件布局載入網(wǎng)絡(luò)表添加封裝庫(kù)圖1PCB制板步驟

四、總結(jié)圖3雙層PCB圖圖2單層PCB圖印刷電路板的設(shè)計(jì)需要考慮外部連接的布局、內(nèi)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(hù)、熱耗散等各種因素。布局前應(yīng)該熟悉原理圖，布局時(shí)應(yīng)遵循就近原則進(jìn)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(yīng)遠(yuǎn)離熱敏電阻。一般需要布局多次，最終達(dá)到最少飛線甚至沒(méi)有飛線的目標(biāo)。總之，優(yōu)秀的圖3雙層PCB圖圖2單層PCB圖word文檔可自由復(fù)制編輯第三部分收音機(jī)的焊接與調(diào)試word文檔可自由復(fù)制編輯收音機(jī)焊接與調(diào)試一、實(shí)習(xí)目的1、了解常用電子器件的類別、型號(hào)、規(guī)格、性能及其使用范圍，能查閱有關(guān)的電子器件圖書。能夠正確識(shí)別和選用常用的電子器件，并且能夠熟練使用萬(wàn)用表；2、學(xué)習(xí)并掌握收音機(jī)的工作原理；3、熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護(hù)與修理，并基本掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)；4、了解安全用電知識(shí)，學(xué)習(xí)安全操作要領(lǐng)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，提高動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，培養(yǎng)正確的勞動(dòng)觀與人生觀，同時(shí)培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)和集體主義精神；5、了解電子產(chǎn)品的焊接、調(diào)試與維修方法。初步學(xué)習(xí)調(diào)試電子產(chǎn)品的方法，提高動(dòng)手能力；6、按照?qǐng)D紙焊接元件，組裝一臺(tái)收音機(jī)，并掌握其調(diào)試方法。二、實(shí)習(xí)器材電烙鐵、焊錫絲、松香；螺絲刀、鑷子、鉗子、萬(wàn)用表、高靈敏度FM/AM教學(xué)收音機(jī)實(shí)驗(yàn)套件、五號(hào)電池兩節(jié)。三、收音機(jī)的工作原理及原理圖收音機(jī)的工作原理就是通過(guò)天線來(lái)接收高頻信號(hào)，然后經(jīng)檢波還原成音頻信號(hào)，再送到揚(yáng)聲器變成音波。是把接收到的電臺(tái)高頻信號(hào)，用一個(gè)變頻級(jí)電路將它轉(zhuǎn)換成頻率固定的中頻信號(hào)，然后再對(duì)這個(gè)中頻信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大，再檢波，低放。由于不同頻率的無(wú)線電波用途較廣，故收音機(jī)接受到的電波較多，所以音頻信號(hào)就會(huì)互相干擾，導(dǎo)致音響效果不好。因此，添加選臺(tái)按鈕，把不需要的頻率過(guò)濾掉，選擇聽(tīng)眾所需的電臺(tái)。由于中頻固定，且頻率比高頻已調(diào)信號(hào)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(hào)，從而使整機(jī)輸出音質(zhì)較好的音頻信號(hào)，所以中頻調(diào)諧放大電路可以做到選擇性好、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(gè)波段的接受靈敏度均勻。收音機(jī)的原理圖如圖1所示，收音機(jī)的PCB圖如圖2所示。

圖1收音機(jī)原理圖圖2圖1收音機(jī)原理圖圖2收音機(jī)的PCB圖1、電烙鐵的使用使用電烙鐵之前，應(yīng)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(hù)了電烙鐵，又使得電烙鐵更好使用。使用電烙鐵時(shí)，烙鐵的溫度太低則熔化不了焊錫，或者使焊點(diǎn)未完全熔化而造成不好看、不可靠的結(jié)果；太高又會(huì)使烙鐵“燒死”（盡管溫度高，卻不能蘸上錫）。另外也要控制好