课程设计（论文）-耳机功率放大电路.doc

沈阳工程学院课 程 设 计设计题目： 耳机功率放大电路 系 别 电力学院 班级 电本123 学生姓名 学号 2012210312 指导教师 职称 副教授/教授 起止日期： 2014年 6月23日起至2014年6月27日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目： 耳机功率放大电路 系 别 电力学院 班级 电本123 学生姓名 王斌豪 学号 2012210312 指导教师 曲延华/秦宏 职称 副教授/教授 课程设计进行地点： F座 任 务 下 达 时 间： 2014年 6 月 18日起止日期：2014 年 6月23日起至 2014年 6月27日止教研室主任 曲延华 2014年 6月10日批准I耳机功率放大电路1 设计主要内容及要求 1.1 设计目的：（1）掌握低频功放的构成、原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择、使用方法。 1.2 基本要求（1）最大输出功率50mW，能驱动32-200的耳机（2）在20-20000Hz频率范围内音质优秀，信号失真度THD50mW，能驱动32-200的耳机（2）在20-20000Hz频率范围内音质优秀，信号失真度THD50mW能驱动32-200的耳机，所以直流电压选择12V：（2）为了保证失真度小，所以设计了甲乙类放大电路，因为甲乙类放大电路效率高并且失真小，（3）因为放大倍数在三到五倍所以采用运算放大器来达到要求。另外，发挥部分设计的两个内容。（1）为了将220V交流电压转换成12V直流电压，设计了整流电路。首先采用变压器，把220V的电压降低，再次通过整流电路把交流电压变成直流电压，滤波电路把电压稳定，最后通过整流把电压稳定在12V（2）为了使输出功率可调，所以在运算放大器使其放大倍数可调，所以使用了一个滑动变阻气使其放大倍数可调。13 设计框图信号输入端甲乙类单电源互补放大电路 放大倍数可调运放电路大器直流稳压电源负载端4 各部分电路介绍 甲乙类互补单电源放大电路 图4a甲乙类互补单电源放大电路 甲乙类单电源互补电路设计方法当有信号Vi时，在信号的负半周,Q2导电，有电流流过负载同时向电容C充电；在信号的正半周,Q3导电则已充电的电容C起着电源-Vcc的作用，通过负载放电。所以要选择电容C2足够大才能代替两个电源的作用。采用单电源的互补对称电路，每个管子的电压变成原来的一半.集成运算放大电路:图4b集成运算放大电路 要求 输入信号电压加到运放的同向输入端，输出电压通过R4，R15，R3的分压作用，作用于反相输入端“-”。由于要求放大倍数可调，所以在此加一个滑动变阻器，来满足题目的。4.1整体电路图 图4.1。 4.1.1工作原理介绍 当有信号Vi时，在信号的负半周,Q2导电，有电流流过负载同时向电容C充电；在信号的正半周,Q3导电则已充电的电容C起着电源-Vcc的作用，通过负载放电。所以要选择电容C2足够大才能代替两个电源的作用。采用单电源的互补对称电路，每个管子的电压变成原来的一半；输入信号电压加到运放的同向输入端，输出电压通过R4，R15，R3的分压作用，作用于反相输入端“-”。由于要求放大倍数可调，所以在此加一个滑动变阻器，来满足题目的要求。 4.1.2参数计算 放大倍数为： =Uo/Ui=27.564/5.506=5.0 输出功率为： P=Uo*Io=70.575w 4.1.3波形图图4.1.3波形图/ 输入10mv信号波形图5 工作过程分析5.1功率放大电路该部分是由甲乙类单电源互补放大电路组成的，运用了两个二极管以及两个三极管，二极管D3，D4产生的压降为三极管Q2，Q3提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态，在动态工作事可以消除交越失真。由于放大倍数的衰减，所以在输出与功率输入处加一个负反馈，以满足放大倍数的需要。为了检验其功率放大是否能达到要求，利用Multism软件多次进行仿真，进行参数的调试，最终选择R1的阻值为1K,R2的阻值为1.5K。用功率表和示波器测量如图所示： 图5.1输出与输入信号图5.1输出功率5.2集成运放电路电路中选用的是LM324系列集成块， LM324J是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。由于LM324J四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，也可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。由于题目要求输出功率可调，所以在反馈环中除了一个阻值不变的固定电阻以外，有加了一个阻值可调的滑动变阻器，一满足输出功率可调。根据题目要求，经过多次反复仿真，最终选择,阻值为1K,2K。滑动变阻器的最大阻值为2K。 6 元器件清单1R11K12R21.5K13R31K14R43K15R620K16R7300K17R820K18R152K19RL200110C11uF111C2100uF112运放LM324J113二极管1N4001GP214三极管2N3393115三极管2N4062116接地/117VCC12V118函发生器XFG117 主要元器件介绍7.1 集成运放LM324J每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。 图7.1 图7.2LM324J集成块详细报告热敏电阻连接：: 88.00热敏电阻状况：: 0.00功耗: 1.26降值拐点：: 0.00最低工作温度: 0.00最高工作温度: 70.00静电放电：: 250.007.2二极管1N4001GP1N4001GP详细数据清单描述： Vrrm=50： Irrm=5.0： Vfmif=1.101000： trr=2.0： Package=DO-204AL热敏电阻连接： 45.00热敏电阻状况： 0.00功耗： 0.00降值拐点： 75.00最低工作温度： -65.00最高工作温度： 175.00静电放电： 0.007.3三极管介绍2N3393详细数据清单描述： Vceo=25: Vcbo=25： Icmax=0.5： HFEmin=90： HFEmax=180： Ft=200： Pd=0.625 ： Package=TO-92热敏电阻连接： 200.00热敏电阻状况： 83.30功耗： 0.62降值拐点： 25.00最低工作温度： -55.00最高工作温度： 150.00静电放电： 0.00图7.3三极管封装图引脚信息: 逻辑 物理的 单元 类型 ERC 状态 引脚交换组 门交换组 B 1 GRP:A A:I/O 包括 C 2 GRP:A A:I/O 包括 E 3 GRP:A A:I/O 包括2N4062详细数据清单描述： Vceo=30: Vcbo=30： Icmax=0.2： HFEmin=180： HFEmax=660： Ft=： Pd=0.6 ： Package=TO-92热敏电阻连接： 0.00热敏电阻状况： 0.00功耗： 0.60降值拐点： 25.00最低工作温度： -55.00最高工作温度： 150.00静电放电： 0.00引脚信息: 逻辑 物理的 单元 类型 ERC 状态 引脚交换组 门交换组 B 1 GRP:A A:I/O 包括 C 2 GRP:A A:I/O 包括 E 3 GRP:A A:I/O 包括小结 短暂一周的设计，让我学习到了有关有耳机功率放大电路方面的很多知识，通过耳机功率放大电路的设计，我们学会了有关功率放大电路类的知识，我在一周的课程学习后更加深刻地认识到了模拟电子的重要性和广泛的用途。在这次课程设计中我以书中内容为基础，通过查阅课外的知识完成本设计要求的内容，达到了学习的目的。通过这一个星期的学习与努力，在克服了许多学习困难后我深深认识到自己不论是在知识储备还是学习能力方面还存在很多不足，基础知识还很薄弱，实践经验比较缺乏，动手能力也有待提高，理论联系实际的能力仍急需很大提高。 在课程设计期间，我的自学能力以及搜集提取资料信息能力得到了切实的培养与锻炼在这个过程中，我也曾在众多困难前挫败沮丧过，可尽管如此我并没有屈服过那些所谓的坎坷。因为我知道，只要我们付出努力、勤于向老师同学请教，就会有收获，就能克服各种各样的困难。美好的人生就是在不断的劳动后才得以进步。虽然课程设计对大学生而言是一种很好的锻炼，它让我们进一步将理论知识运用到实际当中，尤其是仿真软件的利用非常具有真实感！ 为期一周的课程设计，我们确实很辛苦，同学们的团结互助精神也借此充分体现了出来，这些是其他的东西无法弥补和找到的，对我们以后的成长很有帮助。对我而言，在获得了宝贵知识的同时也获得了精神上的满足。让我体会了学无海无涯苦做舟的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，只有努力才有收获，只有谦虚才能进步，个人和整个社会才能得到进步。这次课程设计必将成为我大学生活中一个非常有意义的经历！致谢 这一周的模拟电子课程设计很快结束，我们在短短的一周里学到了很多知识并且按要求完成任务。首先在次我要衷心感谢曲延华老师的谆谆教导，每次在学习过程中遇到困难时老师都会耐心地指点，从我对课程设计一无所知到现在完成任务老师一直细心地指导,每次老师指点完后我都豁然开朗。老师还给我们提供了课程设计用到的相关软件，使我们能高效地完成设计任务。 在设计过程当中通过努力，互相帮助，大家在一起集思广益，尤其是自己本组员仔细讨论，在很短时间内完成设计要求。对帮助过我的同学表示衷心感谢。同时感谢学校图书馆的支持，科技书刊借阅室和多媒体电子阅览