直流稳压电源和功率放大器

2.整流电路输出：
采用 3N259 来代替实际电路中所用到的整流桥。
2
D1
1
3 V1 1 220 Vrms 50 Hz 2 0° T1
4
5
XSC1
Ext T rig +
3N259
3
A + _ + B _
_
6 TS_PQ4_16 0 4
3. 滤波电路输出: 我们采用 2.2mF 的电容用作滤波电容。
7
14
R11 5kΩ -12V VDD 0 C1 100nF R7 20kΩ C2 8 100nF R19 5kΩ R20 5kΩ 0
11
0 11 R10 4.7kΩ 12
R8 20kΩ
13
-12V VDD
11
U1D
14
10 9
9
U1C
8
R12 4.7kΩ
13
12 4
10 4
LM324AD VCC
VCC LM324AD
功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要使输出功率尽可能 大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。 TDA2030 具有引脚数少、外接元件少的优点。它的电气性能稳定、 可靠、适应长时间连续工作，且芯片内部具有过载保护和热切断保护 电路。我们选用它来实现功率放大。 TDA2030 引脚排列如图：
3
3. 滤波电路： 在整流电路的输出端并联电容即可形成滤波电路，加入电容滤波 电容后， 由于电容是储能元件， 利用其充放电特性，是输出电流平滑， 减少脉动成分，以达到滤波目的。为了使滤波效果好，选用大电容作 为滤波电容。因为电容的放电时间常数越大，放电的过程越慢，脉动 成分越少，同时使得电压越高。
9
2.分支路焊接 首先我们选好整流桥的位置并焊好。然后按照 7812、7805 和 7912 的顺序一条支路一条支路的焊接好元件。在连接整流桥和芯片的输入 端之前先用示波器测试了一下是否满足要求。发现满足要求后在将整 个电路接好。然后引出四根导线左到右分别为输出+12V、+5V、地线和 -12V。 3.系统联调 在再次检查完电路布局和焊接时候正确后，接入电源用示波器测 量输出是否稳定在±12V 和+5V 左右。然后用毫伏表测量输出电压的纹 波电压的大小。
3N259 0 C2 2.2mF C6 330nF C8 100nF C4 220uF
4 TS_PQ4_16
COMMON
8
5
VOLTAGE LINE
VREG
U2 LM7912CT
8
U3 LM7805CT
LINE VOLTAGE VREG COMMON
9
U1 LM7812CT
LINE VOLTAGE VREG
直流输出电压：≤ 50mV 静态电源电流：≤ 100mA 5.使用前面所设计的电源提供直流电压。
三、总电路框图及总原理图
语音放大电路由“前置放大器”、“有源带通滤波器”、“功率放 大器”、“扬声器”几部分构成。
四、前置放大电路
由于 LM324 芯片构成两极放大电路，结构简单，且仿真效果比较 理想，输入阻抗大，增益可调，稳定性基本符合本实验要求。所以本 次实验采用 LM324 作为前置放大电路芯片。为提高输入电阻和共模抑 制性能，减小输出噪声，必须采用同相放大电路结构，为尽量保证不 失真放大，宜采用两级运放电路。因此我们选用由 LM324 组成的两级 同向比例放大电路。 要满足输入阻抗的要求因而在前级放大的同相输入端串联一个 100KΩ 的电阻。
C3 10nF
C4 10nF12V 14 0
12V
R19=R20=5kΩ C1=C2=100nF fn=
1 2������ RC 1 2������ RC
Q=
1 3−������uf 1
=0.5 =0.5
R10=R12=4.7kΩ C3=C4=10nF fn=
Q=
3−������ uf
六、功率放大器
4. 稳压电路： 常用的稳压电路有两种形式：一是稳压管稳压电路，二是串联型 稳压电路。二者的工作原理有所不同。稳压管稳压电路其工作原理是 利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点， 通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目 的。它一般适用于负载电流变化较小的场合。串联型稳压电路是利用 电压串联负反馈的原理来调节输出电压的。集成稳压电源事实上是串 联稳压电源的集成化。实验中我们需要输出+12V、-12V 和+5V 的直流 电压，我们选择集成稳压器（三端稳压器）作为电路的稳压部分。 LM78xx(79xx)是指三段稳压集成电路 IC 芯片元器件，适用于各种电源
模拟电子技术实验
--------直流稳压电源和功率放大器
第一部分 直流稳压电源
一、实验目的：
1. 掌握集成直流稳压电源的设计方法。 2. 焊接电路板，实现设计指标。 3. 掌握直流稳压电源的主要性能指标及参数的测试方法。 4. 为下一个综合实验——语音放大电路提供电源。
二、设计要求及技术指标：
1. 设计一个双路直流稳压电源和一个单路直流稳压电源。 2. 输出电压 Uo = ±12V ，外加一个+5V 电源。 最大输出电流 Iomax = 1A 。 3. 输出纹波电压 Δ Uop-p ≤ 5mV , 稳压系数 SU≤ 5×10-3 。
10
附：直流稳压电源元件清单
变压器 电解电容 15:1 2.2mF 220μ F 独石电容 330nF 100nF 整流桥 集成稳压器 LM7812 LM7805 LM7912 散热片 其他 三联板 螺丝螺母 导线 绝缘胶布 电路板支架 1个 2个 3个 2个 3个 1个 1个 1个 1个 3个 1块 若干 若干 若干 若干
XSC1
Ext T rig + _ A B _ + _ +
6
2
D1
1
3
4
V1
1
T1
3
C1 2.2mF 0 C2 2.2mF
C5 330nF
220 Vrms 50 Hz 2 0°
3N259
4 TS_PQ4_16
C6 330nF
5
4. 稳压电路输出：
XSC1
Ext T rig + _ A + _ + B _
13
增益 Au1=1+1M÷100K = 11；Au2 =
Rw÷100Ω
= 1~11；
Au 总≈10~120
电路图如下：
1kΩ Key=A R3 1MΩ -12V VDD R2 0
11
R6 R5 0 100Ω 6 50% -12V VDD 11 U1B
6 7 5 4
2
4
2
100kΩ 3V1 R1 7mVrms 100kΩ 1000 Hz 0° 0
U3 LM7805CT
LINE VOLTAGE VREG COMMON
U1 LM7812CT
LINE VOLTAGE VREG
7
9
6
2
wk.baidu.com
COMMON
D1
1
3
4
V1
1
T1
3
C1 2.2mF
C5 330nF
C7 100nF
C3 220uF
C9 100nF
C10 220uF
220 Vrms 50 Hz 2 0°
1 2


0
2U 2 sin td ( wt )
2 2U 2

0.9U 2
U 0( AV ) RL

0.9U 2 RL 0.45 U2 RL
I 0( AV ) 2
U 0( AV ) 2 RL
最大反向电压： U RM 2U 2
2．元件参数的选择：
（1）要使 7812 正常工作，必须保证输入与输出之间维持大于 2V 的压 降，因此 7812 输入端直流电压必须保证在 15V 左右。7812 输入 端的电流是许对变压器副边输出电压 U2(t)整流、滤波后得到的。 假设整流电路内阻为 0，负载电流为 0，7812 输入端有最大电压 U=1.414Uef， Uef 是 U2(t)的有效值。 由于滤波电容不可能无限大， 所以 U<1.414 Uef,根据经验可知 U=1.2 Uef，得 Uef=14.4V，考虑到 整流桥经过两个二极管约有 1.4V 的压降，得变压器可取 15V。
U1A
1
5
R4 100Ω
19
1 3
LM324AD 4 VCC 12V
VCC LM324AD
12V
五、有源带通滤波器
有源带通滤波器用来滤除各种噪声信号，而使正常的语音信号通 过，它是用有源器件与 RC 网络组成的滤波电路。 正常的语音信号在 300Hz 到 3000HZ 之间，因此要设计一个通带为 300~3KHZ 的带通滤波器。我们选择用截频为 300Hz 的高通滤波器和一 截频为 3000Hz 的低通滤波器来实现这一目标。
五、整体电路：
U3 LM7805CT
LINE VOLTAGE VREG COMMON
5
U1 LM7812CT
2
D1
1
LINE VOLTAGE
VREG
7 C9 100nF C10 220uF
COMMON
3 V1 1 220 Vrms 50 Hz 2 0° T1
4
10 C1 2.2mF C3 330nF C5 100nF C7 220uF
5
（2）变压器选择：变压器选择双 15V 变压，考虑到电流不需要太大， 最大电流为 2A，实际选择变压器输出功率为 30W，可以很好地 满足要求。 （3）滤波电路：考虑到对纹波电压要求比较高，所以选择了 2.2mF、 耐压值为 25V 的电解电容。 （4）去耦电容：去耦电容的选择是由 7812 和 7912 芯片要求的，查手 册可知分别为 100nF 和 330nF，用来滤除高频分量，防止产生自 激。 （5）为了防止负载产生冲击电流，故在输出端加入 220uF、耐压值为 25V 的电解电容。 （6） 7912 支路的原件参数与 7812 支路相同。 把 7805 的输入接到 7812 的输出，电容值不变。
3N259
3
0 TS_PQ4_16 0 64 C2 2.2mF C4 330nF
COMMON VOLTAGE LINE VREG
C6 100nF 8
C8 220uF
U2 LM7912CT
6
六、仿真测试：
1.电源变压器：
根据分析变压器的匝数比应为为 15:1，即可输出 15V 电压。因此 选用 TS-PQ4-16，即可输出接近 15V 电压。
二、设计要求及技术指标：
1.前置放大器 输入信号：Uid10mV； 2.有源带通滤波器 带通频率范围：300Hz～3kHz； 3.功率放大器 最大不失真输出功率：Pom1W 负载阻抗：RL=8 电源电压： +12V，-12V，+5V（麦克） 4.输出功率连续可调
12
输入阻抗：Ri≥100k
增益：Au≥1
4 TS_PQ4_16
8
COMMON
5
VOLTAGE LINE
VREG
U2 LM7912CT
七、焊接与调试：
1.总体布局 首先我们按照电路图先设计元器件的布局。在板子的前半部分留 出变压器的位置；由于总共要输出三路电压，所以把元件分为三组并 排排列，7805 和 7812 位于一侧，中间接地线，另一侧为 7912，这样 便于检查和调试。
11
第二部分 语音放大器的设计
一、 设计目的及要求
1.掌握分立或集成运算放大器的工作原理及其应用。 2.掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。 3.通过实验培养学生的市场素质、工艺素质、自主学习的能力、分析 问题解决问题的能力以及团队精神。 4.通过实验总结回顾所学的模拟电子技术基础理论和基础实验，掌握 模拟电子电路的设计与调试方法。
4
稳压电路， 输出稳定性好、 使用方便、 输出过流、 过热自动保护。 LM7812
1 3
输出正电压 12V，LM7805 输出正电压 5V,LM7912 输出负电压-12V。
2
四、元件选择与参数计算:
1．整流电路参数
输出电压平均值： U 0( AV ) 输出电流平均值： I 0( AV ) 平均整流电流： I D( AV )
三、实验原理与分析：
直流稳压电源的基本原理——直流稳压电源一般由电源变压器、 整流滤波电路及稳压电路所组成。 基本框图：
2
Ui
～
电源 变压器
整流 电路
滤波 电路
稳压 电路
Uo
U 0
t
U 0 t
U 0 t
U 0 t
各部分功能： 1. 电源变压器 电源变压器的作用是将 220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需 要的较低交流电压 Ui。 2. 整流电路 整流电路一般是具有单向导电性的二极管构成。经常采用单向半 波，单向全波，单向桥式整流电路。我们采用的是 4 个二极管，组成 单向桥式整流。在整流过程中 4 个二极管轮流导通，无论是正半周还 是负半周，流过负载电流的方向一致的，形成全波整流。常用的整流 滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
6
2
COMMON
7 C7 100nF C3 220uF C9 100nF C10 220uF
D1
1
3
4
V1
1
T1
3
C1 2.2mF
C5 330nF
0
220 Vrms 50 Hz 2 0°
3N259 C2 2.2mF XSC1 C6 330nF C8 100nF C4 220uF
A + _ + B _ Ext Trig + _