模电-音响放大器multisim绝对能用

模电部分
音响放大器
一、设计任务与要求
采用运算放大集成电路和功率放大集成电路设计音频功率放大器
设计要求
1）调研，查找并收集资料。

2）总体设计，画出框图。

3）单元电路设计。

4）电气原理设计---绘制原理图。

5）参数计算——列元器件明细表。

6）用multisim对设计电路进行仿真实验，并给出仿真结果及关键点的波形。

7）撰写设计说明书。

8）参考资料目录。

设计参数
①放大器的失真度<1%。

②放大器的功率>2W。

③放大器的频响为50Hz—20kHz。

④音调控制特性为自选。

二、方案设计与论证
方案一
完全分立元件阻容耦合多级放大器设计
图1－1 方案一结构框图
图1－2 方案一原理图
简要原理分析
当输入信号处于正半周期时，VT3导通，VT2截止，于是VT3以射极输出的形式将信号传递给负载，同时向CO 充电，因为CO 电容量大，其上电压基本不变，维持在1/2VCC ；当输入信号处于负半周时，VT2导通，VT3截止，已充电的C0充当VT2的电源，同时放电，VT2也以射极输出形式将信号传输给负载RL ，这样在RL 上得到了完整的输出波形。

方案二
采用集成运算放大器设计基本放大电路，用741进行放大，放大倍数为1~5倍，然后用LM301AD 放大再放大100倍
图1－3 方案二结构框图
输入级
中间极
输出级
输出调节
LM386是高保真集成功率放大器
短路保护
过热保护
负载扬声器
图1－4 方案二原理图
简要原理分析：根据实验要求,最后输出功率为大于2W，Po=Uo2/RL,RL=8Ω,又Po≥2W，所以得Uo≥4V，而最大不失真电压为LM301AD输出的最大不失真电压Uom=Vcc/22,而我们设计的直流电压源输出电压为12v，所以Uom=12/22=，>4，，所以能达到要求。

设计要求输入vi=10mV，也就是要求放大倍数大于400倍，但是所选芯片的最大放大倍数为100倍，远不能实现，所以在之前要用741进行放大。

（备注：因为没有找到LM386所以找了其他的芯片代替）
两种方案的对比
相同点：OTL功率放大电路都是由输入级、推动级和输出级等部分组成
不同点：方案一中采用分立元件进行设计
方案二中采用UA741和LM301AD进行设计
我们选择方案二理由如下：
用集成运算放大器放大信号的主要优点
1)电路设计简化，组装高度方便，只需适当选配外接元件，便可实
现输入、输出的各种放大关系。

2)由于运放的开环增益都很高，用其构成的放大电路一般工作在深
度负反馈的闭环状态，则性能稳定，非线性失真小。

3)运放的输入享受搞高，失调和漂移都很小，故很适合于各种微弱
的信号放大。

又因其具有很高的共模抑制比，对温度的变化、电
源的波动以及其他外界干扰都有很强的抑制能力。

4)由运放构成的放大单元功耗低、体积小、寿命长，使整机使用的
元器件数大大减少，成本降低，工作可靠性大为提高。

三、单元电路设计与参数计算
关于语音放大集成电路图如下
由于话筒提供的信号非常弱，要在音调控制级前加一个前置放大器。

考虑到设计电路对频率响应及零输入时的噪声、电流、电压的要求，前置放大器选用集成运算放大器ua741。

前置放大电路是由ua741放大器组成的一级放大电路，放大倍数，即1+R2/R1，取R2=100KΩ电位器,R1=2KΩ,所用电源Vcc=+12V，V ee=-12V。

经过前级运放的放大，放大倍数由R2可调。

功率放大部分电路图
根据实验要求,最后输出功率为大于2W，Po=Uo2/RL,RL=8Ω,又Po≥2W，所以得Uo≥4V，而最大不失真电压为LM301AD输出的最大不失真电压Uom=Vcc/22,而我们设计的直流电压源输出电压为12v，所以Uom=12/22=，>4，，所以能达到要求。

设计要求输入vi=10mV，也就是要求放大倍数大于400倍，但是我们所选的芯片的最大放大倍数为100倍，远不能实现，所以在之前要用741进行放大。

在方案二中，输入为Ui=10mv.进过741之后放大倍数须大于2倍，则输出为Uo1>20mv。

然后经过LM301AD放大100倍后输出电压为Uo>4v,但是最大不失真电压为Uom=12/22=，所以总放大倍数最大为不大于424倍。

四、总原理图及元器件清单
1．元件清单
型号主要参数数量备注
R1 R2 R3 100K,100，1K各1个电阻
VCC VEE 12V -12V 电源
AC POWER 1 交流电源DC POWER 12V 5V 各2个直流双电源GND 若干个接地
U2 UA741CD 1 集成芯片U1 LM301AD 1 集成芯片C2 10uf 电容
C1 电容
C5 250uf 电容
C3 10uf 电容
C4 电容
BJT 2N2219 放大器BJT 2A1132A 放大器
五、安装与调试
根据理论，利用调试时间，在焊电路板之前，按照电路图在试验箱上连线做实验，成功后就进行了电路板的焊接。

焊接后，进了实验室调试了多次，直流电源部分因为之前其完成测试，所以在课程设计的调试中对直流源的测试就相对少了用万用表测出电压分别为左右。

对功能部分前几次调试，均不成功，输出的电压达不到设计要求，随后重新焊接了一块电路板，测试时测出741的U6Q=,，真实的最大不失真输出电压为.
实践证明，新安装的电路板往往难以达到预期的效果，这是因为我们在设计的时候不可能周全地考虑元件的误差、器件参数的分散性、寄生参数等各种各样的客观因素。

此外，电路板的安装中仍存在有可能没有查出来的错误。

通过电路板整体测试与调整，可发现和纠正设计方案中的不足，并查出电路安装中的错误然后采取措施加以改进和纠正，就可以使之达到预定的技术要求。

本次设计采用的是PCB制作电路板，步骤繁琐，流程较为复杂。

所以在电路调整与测试的应注意的问题较多.
通电前的检查
电路安装完毕后，必须在不通电的情况下，对电路板进行认真细致的检查，以便纠正安装错误。

检查应特别注意：
（1）元器件引脚之间有无短路。

因为我们该组是第一次用PCB制作板，在检查电路引脚间的有无短路的时候出现了不少的问题。

首先板子在腐蚀的
时候就没有腐蚀好（这可能是板子的质量、腐蚀时间的长短、FeCL3溶
液的配置等原因）所以在用万用表测量的时候真的是处处短路，而有的
地方就是处处断路，为了保证的电路的正确性，只有通过万用表一条条
的线路检查是否导通，引脚间是否短路。

所以本次设计实物的走线用导
线和焊锡补了不少，同时为了避免短路很多地方用小刀刮了不少了。

（2）电源的正负、负极性有没有接反，正、负极之间有没有短路现象，电源线、地线是否接触良好。

关于电源正、负极问题主要是在本次设计中的
单电源供电的导线插在功放电路的插座上，在此应特别注意在测试极性
的时候，应注意红、黑表笔不要弄反。

红表笔接正极，黑表笔接负极。

该设计为了避免次问题在PCB制图的时候将地线稍微加宽。

不但满足
制图制板的要求，而且使其极性区分明显。

六、性能测试与分析
前置放大仿真模型
功率放大仿真波形
此部分RC低阶滤波效果不是很好，实际测量的时候在上限截止频率的时候有点失真，说明低阶滤波的衰减比较大，这里的设计有待改进，测试结果如下：
针对失真我们采用乙类双电源互补对称功率放大电路，一个工作在正半周，一个工作在负半周，同时使这两个输出波形都加到负载上，从而在负载上得到一个完整的波形，这样就能解决失真的问题。

七、结论与心得
大三上学期即将结束，我也迎来了第一次课程设计——《模拟课程设计》课程设计。

回顾整个设计过程，发现自己真的有很多不足，真是书到用时方恨少。

在课程设计过程中，温故而新，学到了很多有关模拟电子技术理论和实际方面的知识，从理论中得出结论，才能真正的提高自己的实际动手能力和独立能力，从中获得经验和知识。

这是我第一次做课程设计，而且对于放任了一个学期的模电，再拿起来，真是有点力不从心。

对以前所学过的知识理解不够深，不够透，掌握不够牢固。

在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的指导和组员的努力下顺利完成了，这不仅让我们更好的理解专业知识，而且培养了大家的团队合作精神。

在这次课程设计中，我们2个组员采用了共同设计，顾名思义，就是我们2个组员都一起设计自己的电路，谁的能正常工作，就采用谁的方案。

通过我们2个人不屑努力，终于确定了最终方案，这都我们知识的综合。

在这次设计活动中，我们还有更多细的的分工，这也体现了我们的团队。

由于课本上的知识太多，而我们的这个成果也只能体现的知识一部分的知识，这也体现出我们的空缺，设计中出现的很多元件的功能都不能很好的理解，而我们能做的，只有去理解它们，摸清它们的原理，这也丰富我我们的知识。

在该如何设计电路，并且使之能实现我们需要的功能的过程中，培养了我们的设计思维，增加了实际操作能力。

这次让我体会到了设计电路的艰辛与成功之后的喜悦。

八、参考文献
[1] 康华光．《电子技术基础（模拟部分）》（第四版）．武汉：高等教育出版社，
[2]高吉祥《模拟电子技术电子》工业出版社，2004
[2] 彭介华电子技术课程设计指导》高等教育出版社，2002
[3] 陈大钦《电子电路实验、设计、仿真》高等教育出版社，2002
[4] 童诗白、华成英《模拟电子技术基础》高等教育出版社，。