电子技术课程设计指导书.docx

电子技术课程设计
一、设计目的
二、设计方案
三、音频放大电路的设计及仿真
(一) 设计指标要求
1、电压放大倍数：Au=145
2、最大输出电压：Uo=3. 5V
3、频率响应:30Hz-30kHz
4、输入电阻:r>15kQ
5、失真度:¥<10%
6、负载电阻：RL=2kQ
7、电源电压:EC=24V
(二) 设计步骤和方法
1、选择电路方案
对讲机放大电路的框图如下图所示，根据设计指标选择多级放大电路，前置级为电压放大,输出级为功率放大，主要对前置级电压放大电路进行设计.
信号源一输入级
*中间级一输出级
*负载

电路方案的确定包括以下几个方面内容：
(1) 根据总的电压放大倍数，确定放大电路的级数。
(2) 根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定电路晶体管的组态及静态偏置电路。
(3) 根据三种耦合方式的不同特点，选用适当的耦合方式。
2、选择电路
根据上述要求选择的电路如图所示。
Rg r-
-

第］页
3、计算元器件参数
（1）确定电源电压Ec：
为保证输出电压幅度能达到指标要求，电源电压Ec应满足如下要求:
图一

Ec〉2Vom+VE+VCES V
式中：Vom为最大输出幅度 om 0
VE为晶体管发射级电压，一般取Ve=24V.
VCES为晶体管饱和压降,一般取Vces=3V.
指标要求的最大输出电压Vo=3V，给定电源电压Ec=24V，可以满足要求.
（2）确定T2的集电极电阻R8和静态工作电流ICQ2。
因为这级的输出电压比较大，为使负载得到最大幅度的电压，静态工作点应设在交流负载线的中点.如图一所示。
由图可知,Q点在交流负载线的中点，因此的丁2静态工作点满足
下列条件。
由图二：
由图三:
E V
C CEQ
V
CEQ 2
I R V
2 CQ 2 8 E 2
T R R
I 8
CQ 2 R R
(1-1)
因在晶体管的饱和区和截止区，信号失真很大，为了使电路不产
生饱和失真和截止失真,VcEq2应满足：
VCEQ2〉Vom+VcES （1-2）
由（1 — 1）式消去ICQ 2并将（1-2）式代入可得：

取 Ve=3V ;
则：
2)R
L
3.5k
z
月

图三

取 R8=3O 5k
由(IT)式消去V
I
(3)确定 T2 cq 2
可得：
E V
——c
R
8
E^—
R //
8 L
24 3 /
4.4 mA
(3.5 3.5/2k 发射级电阻R9：

V 3V
R 0.68k
9 I4.4mA
CQ 2
取 R9=0o 68k
（4）确定晶体管T2：
选取晶体管时主要依据晶体管的三个极限参数:
BV ceo〉晶体管c-e间最大电压V CEmax（管子截止时c—e间电压）
ICM >晶体管工作时的最大电流ICmax（管子饱和时c—e回路电流）
PCM〉晶体管工作时的最大功耗PCmax
由图一可知：技最大值为UaX=2ICQ2
VCE 的最大值 VCE2max=EC
根据甲类电路的特点，丁2的最大功耗为：P、=V CEQ2 •板2
因此丁2的参数应满足：
BV CEO > EC=12V牝 > 2IcQ2=4mAPCM > VCEQ2 - U =4' 8洲
选用 S9011,其参数为：BV CE0 >30V ; ICM > 30mA ; PCM > 4mW ;满足要求。实测 0=1。
（5漩定丁2的基极电阻I<6和R7
在工作点稳定的电路中，基极电压Vb越稳定，则电路的稳定性越好.因此，在设计电路时应尽量使流过1<6和R7的1r大些，以满足P> 的条件，保证Vb不受.变化的影响。但是^并不是越大越好，因为L大，则R6和的值必然要小，这时将产生两个问题：第一增加电源的消耗；第二使第二级的输入电阻降低，而第二级的输入电阻是第一级的负载，所以孔太大时，将使第一级的放大倍数降低。为了使Vb稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，一般计算时，按下式选取孔的值：
P（5〜10靠 硅管
小（1。〜15）品 错管
在上式中^的选取原则对硅管和错管是不同的，这是因为错管的ICB0随温度变化大，将会影响基极电位的稳定，因此孔取值一般比较大。对硅管来说ho很小，因此孔的值可取得小些.
则：由图4
知：

V V V 3 0.6 / …
R
BQ 2 —e^ be^ 16.36k
7
I I 5I

R R BQ
R
E
」R 93 k
6
I 7

R
取：R7=16。
36kQ; R6=93k Qa

本电路丁2选用的是硅管，故取孔=5上
（6）确定T］的静态工作点ICQ1 ; VCEQ
因为第一级是放大器的输入级，其输入信号比较小，放大后的输出电压也不大.所以对于
图四

第一级，失真度和输出幅度的要求比较容易实现。主要应考虑如何减小噪声，因输入级的噪声将随信号一起被逐级放大，对整机的噪声指标影响极大。晶体管的噪声大小与工作点的选取有很大的关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，但对提高放大倍数不利.所以静态电流不能太小.在工程计算中,一般对小信号电路的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取:ICQ1 =0. rimA错管
I顷=0.1〜2mA硅管
Vceq=以〜3) V
如果输入信号较大或输出幅度较大时不能用此方法，而应该具体计算。计算方法与计算第
二级的方法相同。
(7)确定T]管的集电极电阻R3,发射级电阻R5：
由图五知： 巳
R 二
3
取：VE1=3V; Vceq1=3V; V=0o
则：
CQ1
-0.5mA
七V"
I
CQ 1
5 mA
取：R=12kQ
V
-^1
I
CQ 1
3V
6k
0.5mA
取:R4=0. 039 n； R5=6. IkQ
(8) 选择*管
选取原则与丁2相同：BY《EQ >Ec=12V;
用 S9011,实测 0 ]=1.
(9) T\管基极电阻的选取
取：L=1°Ibq，V"=3V
由图六知；
R
2
R
1
取：R]=408kQ; R2=72kQ
(10) 耦合电容和旁路电容的选取
ICM >0. 5mA ; PCM > 1. 5mW ,根据现有条件选
V V
-^1 BE1
10I
BQ 1
3 0.6
72k
408 k

各级耦合电容及旁路电容应根据放大器的下限频率匕决定.这些电容的容量越大，则放大器的低频响应越好。但容量越大电容漏电越大，这将造成电路工作不稳定。因此要适当的选择电容的容量，以保证收到满意的效果。在设计时一般按下式计算：
——-1
2 "(R ])
其中：Rs是信号源内阻,
"1是第一级输入电阻。
——1
!2 f (rr )
其中：％是第一级输出电阻，&是第二级输入电阻。
C
32 " %
其中：h是第二级输出电阻.
C 1
ei2 f (r R )
l be11 4
C———2——-
e22 f (Rr )
其Rb=R6//¥/I^1 bbe2
由于这些公式计算繁琐，所以在工程计算中，常凭经验选取：
耦合电容：2〜10pF
发射极旁路电容：15O-2OoH
现在用第二种方法确定C]、C2. Cr Cel和C°2
取:C]=C 2=C 3=10 pF
%=七=1费
电容器的耐压值只要大于可能出现在电容两端的最大电压即可。
(11)反馈网络的计算
根据深反馈的计算方法，由图七知：
A 上 Rf R41%?互
vf F R普__旦
vv 4原
I 1
R=1R 4-R4«6o 19kQ图七
取：Rf=5. 6kQ,Cf=10 pF
根据上述结果，可得电路图（图八）

4、理
oEc
10—
56k
O*
5S U1CIPF
11AF
1. 5k =ce£
JIM"
1I
图八
第5页

论计算
(1) 根据电路图中的实际参数值，画出直流通路，计算静态工作点。.
(2) 画出微变等效电路，电压放大倍数
(3) 计算各级的输入电阻和输出电阻.
(4) 判别负反馈。
(三)利用EWB电路仿真软件对设计的电路进行仿真
1、用EWB画的原理图
2、获得静态工作点的值
3、获得输入输出波形图
4、获得频率特性图
5、元器件的明细表
四、收音机安装、调试过程及体会
1、收音机的安装
2、收音机的调试过程
3、收音机元器件的明细表
4、收音机安装、调试过程的体会
五、结束语
六、附录
(一)色环电阻及其计算
颜色
有效数字
乘数
允许偏
差％
工作电压
V
银色

10-2
+ 10

金色

10-1
±5

黑色
0
1

4
棕色
1
101
+ 1
6。3
红色
2
102
±2
10
橙色
3
103

16
黄色
4
104

25
绿色
5
105
± 0.5
32
蓝色
6
106
± 0.2
40
紫色
7
107
±0。1
50
灰色
8
108

63
白色
9
109
错误！

无色

±20

士5
103
7
2
金色〔冗许偏差1橙色(倍乘〕紫色〔第二位数］红色〔第一位数'
27X103 =270
第6页

il
1(TL
5
7
1

棕色（允许偏差）金色（倍乘）绿色（第三位数）紫色〔第二位数）棕色（第一位数）
175X10-1 =17. 5Q
（二）常用晶体管的型号及
型号
极性
用途
VCBO
VCEO
Icm(mA)
Pcm(mW)
A(0)
D ( |3)
E(P)
9011
NPN
高放
50
30
30
4

28〜45
39-60
9012
PNP
功放
40
20
5
625

64〜91
78-112
9013
NPN
功放
40
20
5
625

64~91
78~112
9014
NPN
低放
50
45
1
450
60~150
4 - 10

9015
PNP
低放
50
45
1
450
60〜150

（三）电阻器标称系列

标称值系列
E24
E12
E6
备注
电阻器标称值
1。0
1.0
1.0
电阻器的标称值应符合表中所列数值之一或表列数值再乘以10的n次方，n为整数。
1。1
1。2
1。5
1.2
1.5
2.2
1.3
1。8
3.3
1.5
2。2
4.7
1.6
2。7
6。8
1。8
3.3

2.0
3。9

2.2
4.7

2.4
5。6

2.7
6。4

3。0
8。2

3。3

3.6

3.9

4.3

4。7

5.1

5.6

6。2

6。8

7。5

8.2

9。1

电阻器误差
5%
10%
20%

底8抿