模电课程设计

院系：电气工程学院

专业：电气工程及其自动化班级：电自1041班

姓名：

学号：号

指导教师：刘强

2011年11月26日

目录

第一章绪论

第二章系统总体方案设计

2.1功率放大电路 (3)

2.1.1功率放大电路的特点及主要研究对象

2.1.2功率放大电路提高效率的主要途径

2.1.3功率放大电路的工作原理

2.2音频功率放大系统 (5)

2.2.1音频功率放大器的工作原理

2.2.2音频功率放大电路

2.2.3音频功率放大电路的方案

第三章元器件的介绍

3.1LM386 (7)

3.2电容 (9)

3.3BJT9013 (10)

3.4扬声器 (10)

第四章PCB板的布局

4.1PCB布局 (12)

第五章硬件焊接技术及产品调试

5.1硬件的焊接 (14)

5.2产品的调试 (15)

第六章总结与心得

第七章致谢

附录一：参考文献

附录二：原理图

第一章绪论

随着科学技术的发展，电子技术产品给人们的生活带来了许多方便。工农业生产，科学研究，商贸金融，社会管理及至人们日常生活等都离不开电子技术。机械，材料，信息，微电子，生物，能源，测控，仪器仪表，航天，海洋等几乎所有的科学技术领域都与电子技术密切相关。

功率放大器实机电一体化产品中不可缺少的部分，也是其最基本的部分。功率放大器是机电一体化产品中不可缺少的部分，也是其最基本的部分。功率放大器发展至今，有许多种类和应用，在工业方面，有数控机床的电机驱动，有应用于新型磁轴承开关，也有在电力电子控制技术种的应用。在通讯方面，有几百毫瓦的蜂窝电话发射机、有基站几十瓦的功率放大器、也有上千瓦的电视信号发射机。但所有的功率放大器，其设计所遵循的基本规律几乎是相同的。而它的设计包含了电子电路技术、模拟控制理论、测试技术以及实现智能化的单片机控制技术等。

经过对电路和模电知识的学习，掌握了基本电路的组成，及基本电路元件的功能，设计和工作原理，使自己具有基本的电路设计技能，设计并制作一个音频放大器。本次音频放大器设计制作的核心原件使芯片LM386。LM386放大器是一种很流行的固定增益的功率放大器，它能提供大多3W的交流信号功率输出，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。

第二章系统总体方案设计

在模拟电子线路中，电信号经过放大之后，往往要去推动执行机构完成人们所预期的功能，例如推动喇叭发声，推动继电器实现控制等。执行机构要正常工作都需要从电路中获取较大的电能。因此，放大电路的末级均由功率放大器组成。

2.1功率放大电路

2.1.1功率放大电路的特点及主要研究对象

功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压和电流。管子工作在接近极限状态。

一般直接驱动负载，带载能力要强。

研究对象：

（1）要求输出功率尽可能大

为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此器件往往在接近极限运用状态下工作。

（2）效率更高

由于输出功率大，因此直流电源消耗的哦那个绿也大，这就存在一个效率问题。所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。这个比值越大，意味着效率越高。

（3）非线性失真要小

功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地会产生非线性失真，而且同一功放管输出功率越大，非线性失真往往越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。但是，在不同场合下，对非线性失真的要求不同，例如，在测量系统和电声设备中，这个问题显得很重要，而在工业控制系统等

场合中，则以输出功率为主要目的，对非线性失真的要求就将为次要问题了。

（4）功率器件的散热问题

在功率放大电路中，有相当大的功率消耗在管子的集电结上，使结温和管壳温度升高。为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率，放大器件的散热就成为一个重要问题。此外，在功率放大电路中，为了输出较大的信号功率，器件承受的电压要高，通过的电流要大，功率管损坏的可能性就比较大，所以功率管的损坏与保护问题也不容忽视。

2.1.2功率放大电路提高效率的主要途径

降低静态功耗，即减小静态电流。功率放大电路的四种工作状态根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分为：

甲类：一个周期内都导通

乙累：导通角等于180°

甲乙类：导通角大于180°

丙累：导通角小于180°

2.1.3功率放大电路的工作原理

1、射极输出器——甲类设计输出器的电压增益虽然近似为1。但电

流增益很大，可获得较大的功率增益。由于它有一突出优点：输出电阻小，带负载能力强，因而常用作集成放大器的输出级。

2、乙类双电源互补对称功率放大电路工作在乙类的放大电路，虽然管耗小，有利于提高效率，但存在严重的失真，使得输入信号的半个波形被销掉了。如果用两个管子，使之都工作在乙类放大状态，但一个在正半周工作，而另一个在负半周工作，同时使这两个输出波形都能加到负载上，而从负载上得到一个完整的波形，这样就解决了效率与失真的矛盾。

2.2音频功率放大系统

2.2.1音频功率放大器的工作原理

功放(功率放大器)的原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。而场效应管则是用栅极电压来控制源极与漏极的电流，其控制作用用跨导表示，即栅极变化一毫伏，源极电流变化一安，就称跨导为1，功率放大器就是利用这些作用来实现小信号控制大信号，从而使多级放大器实现了大功率的输出，并非真的将功率放大了！

2.2.2音频功率放大电路

音频功率放大电路原理图见附录二：图2-1。

2.2.3音频功率放大电路的方案

1、印刷板布局与所有低噪声、高品质的电路板布局一样，需要特别注意LM386接地和电路设计布局。接地和星形连接对音频电路板布局有非常好的应用效果。必须避免使用接地层和电源层。接地层是大面积的铜箔区域，通常用于数字电路板。所有的芯片将接地管脚连接到这个区域，而不是采用单独的走线连接到一个中心接地。在高保真放大器中，这会造成混乱的接地路径，对输出信号产生不利影响。例如，很容易听见的“嗡嗡”声就是由接地层的接地