电子线路设计实验报告..

实验报告

实验课程：电子线路设计与测试

学生姓名：**

学号：**********

专业班级：通信121班（卓越计划）

指导老师：王艳庆喻嵘

2014 年 4 月 28 日

目录

实验一：音频功率放大电路设计

实验二：信号发生器设计

实验三：直流稳压电源设计

实验四：温度控制电路设计(实物)

实验一、音频功率放大电路设计

一、设计任务

设计一小功率音频放大电路并进行仿真。

二、设计要求

已知条件：电源9

±V或12

±V；输入音频电压峰值为5mV；8Ω/0.5W扬声器；集成运算放大器（TL084）；三极管（9012、9013）；二极管（IN4148）；电阻、电容若干

基本性能指标：P

o≥200mW（输出信号基本不失真）；负载阻抗R L＝8Ω；截止频率f L＝300Hz，f

＝3400Hz

H

扩展性能指标：P

o≥1W（功率管自选）

三、设计方案

音频功率放大电路基本组成框图如下：

音频功放组成框图

由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，通过话音放大器不失真地放大声音信号，其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗；滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号；功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下，给负载R

（扬声器）提供一定的输出功率。

L

应根据设计要求，合理分配各级电路的增益，功率计算应采用有效值。基于运放TL084构建话音放大器与宽带滤波器，频率要求详见基本性能指标。功率放大器可采用使用最广泛的OTL（Output Transformerless）功率放大电路和OCL（Output Capacitorless）功率放大电路，两者均采用甲乙类互补对称电路，这种功放电路在具有较高效率的同时，又兼顾交越失真小，输出波形好，在实际电路中得到了广泛的应用。

对于负载来说，OTL电路和OCL电路都是射极跟随器，且为双向跟随，它们利用射极跟随器的优点——低输出阻抗，提高了功放电路的带负载能力，这也正是输出级所必需的。由于射极跟随器的电压增益接近且小于1，所以，在OTL电路和OCL电路的输入端必须设有推动级，且为甲类工作状态，要求其能够送出完整的输出电压；又因为射极跟随器的电流增益很大，所以，它的功率增益也很大，这就同时要求推动级能够送出一定的电流。推动级可以采用晶体管共射电路，也可以采用集成运算放大电路，请自行查阅相关资料。

在Multisim软件仿真时，用峰值电压为5mV的正弦波信号代替话筒输出的语音信号；用性能相当的三极管替代9012和9013；用8Ω电阻替代扬声器。由于三极管（9012、9013）最大功率为500mW，要特别注意工作中三极管的功耗，过大会烧毁三极管，最好不超过400mW。如制作实物，因扬声器呈感性，易引起高频自激，在扬声器旁并入一容性网络（几十欧姆电阻串联100nF电容）可使等效负载呈阻性，改善负载为扬声器时的高频特性。

四、电路仿真与分析

1、话音放大器电路

于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，通过话音放大器不失真地放大声音信号，其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。根据设计要求，话音放大器电路得增益为5。即

5O i

U Av U == 2、滤波器电路

滤波器用来滤除语音频带以外的干扰信号，本电路中采用二阶有源高通滤波器和二阶低通滤波器组合成带通滤波器，是该音频功率放大电路的为截止频率f L ＝300Hz ，f H ＝3400Hz 。实

际仿真过程中截止频率大概300L f Hz =，3200H f Hz =，基本满足实验要求。电路如下：

截止频率计算公式为12f RC

π=，组成的带通滤波器增益大概为Av=1.8。 3、功率放大器电路

功率放大器在输出信号失真尽可能小的前提下，给负载R L （扬声器）提供一定的输出功率。

本次电路中功率放大器采用使用最广泛的OCL （Output Capacitorless ）功率放大电路，这种

功放电路在具有较高效率的同时，又兼顾交越失真小，输出波形好，在实际电路中得到了广泛的应用。电路图如下：

此功放电路的的电压增益 00312

1L i i P R U R RP Av U U R +=

==+=100 总的电路图如下：

此音频功率放大电路在1000Hz时总的增益5 1.8100900

Av=⨯⨯=

在300Hz-3400Hz范围中输出的电压峰值大约为

U=4.07V-6.14V。

输出功率为

()2

2

1035~2356

L

U

P mW mW

R

==>200mW符合设计要求

1000Hz时的波形：

本次电路设计中，根据设计要求，合理分配了各级电路得增益，使总的增益达到让人满意的结果。如果仅从对功率放大器性能的完美追求上去考虑，我们还可以把许多只功率放大管并联起来工作获得更高的性能。只有改为采用级前分频方式来设计制作音频功率放大器，我们才能从根本上克服级后分频的缺点，并根据不同工作频带范围要求选用适合的器件，以最少的制造成本获得最高的效果。

实验二、信号发生器设计

一、设计任务

设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。

二、设计要求

基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U p-p=6V，正弦波U p-p>1V。

扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。

三、设计方案

信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。