模拟电子技术课程设计资料

1、模拟电子技术课程设计指导书中原工学院电子信息学院电工电子教研组、八前言模拟电子技术课程设计是电子类及其相关专业最重要的专业基础课之一，也是电子类专业整个知识和能力体系的重要支柱之一。它内容多，处理问题的方式多，理解难度大，实践性要求高。模拟电子技术课程设计，将理论与实践紧密结合，培养学生综合运用所学知识的能力，加深电路理论认识，初步具备简单电子产品的设计能力，掌握电子产品的设计流程中电路的设计、器件的选择方法、电路仿真工具及仿真方法，实际电路的安装、调试、指标检测，设计书的编写等基本实概述1 什么是模拟电子技术课程设计模拟电子技术课程设计是集电子线路设计、软件设计与编程、系统综合、元器件参数计

2、算和选择、电路仿真与调试、印刷电路板设计、电路安装与调试于一体，独立完成电路的综合练习。电子技术课程设计不同于一般的基础实验。基础实验是验证基本理论和电路性能，学生通过实验初步了解实验的步骤和基本方法，熟悉常用仪器设备的使用方法，达不到训练学生动手解决电路问题的能力。课程设计是学生运用学过的知识，利用实验的手段检验理论设计中的问题，指导电路的调试工作，从而使理论和实际有机的结合起来，锻炼解决问题分析问题的实际能力，实现知识向技能转化。电子技术课程设计不能等同于电子产品设计，它是对电子产品设计的局部模拟和过程仿真，其总体要求一般要低得多。让学生从理论学习的轨道逐渐引向实际方面来，把过去熟悉的定性

3、分析、定量计算的方法逐步和工程估算、实验调整等手段结合起来，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施办法。这对今后从事技术工作无疑是启蒙训练。2模拟电子技术课程设计的目的课程设计目的在于巩固和加强电子技术理论的学习，促进其工程应用，着重于提高学生的电子技术实践技能，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，了解开展科学实践的程序和基本方法，并逐步形成严肃、认真、一丝不苟、实事求是的科学作风和一定的生产观、经济观和全局观。3课程设计要求1 模拟电子技术课程设计条件1） 学生完成模拟电子技术和数字电子技术的课程，初步掌握电子技术的基本理论知识和单元电路的分析方法和设计方法。2

4、）辅导教师应当熟悉电子技术理论，还要有一定的实践经验，并且要亲自做过所选课题的设计和实验调试工作，掌握设计的重点和难点。3）应当具有完成设计、调试工作的基本实验条件。2 模拟电子技术课程设计的基本要求1）掌握一般电子线路的分析和设计的基本方法，了解电子产品设计与制作的一般过程。2）在教师的指导下根据设计任务的要求，完成设计方案。掌握选学参考书籍、查阅手册、图表和文献资料的能力，了解与课题有关的电子线路 及元器件的工程技术规范。掌握设计计算、元件选取、简单实用电路的分析方法和工程设计方法。能按课程设计任务书的要求编写设计说明书。3）掌握一般电子线路仿真调试的基本方法并能解决出现的问题。4）在仿真

5、结果的基础上，实现实际电路方案。5）掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会简单的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力，在教师指导下完成课题任务。6）能撰写课程设计报告书，分析和讨论调试中出现的异常现象，并能作简单流畅的答_1_、工 解。课题一 对讲机放大电路设计放大器由于具有对微弱信号进行放大的功能，所以得到了广泛的应用，但因单级放大 器的增益不高，实用的放大器一般均由多级放大器构成。本文以对讲机为例，通过设计安 装和调试掌握多级放大器的一般设计方法。一.工作原理简易对讲机工作原理如图1-1所示，放大器是核心部分。它的作用是把话筒送来的微弱信号放大到足以使扬声器发出声音。Y1、Y2为扬声器，

6、K为双刀双掷开关，利用开关K的切换作用，可以改变 Y1、Y2与放大电路连接的位置，使 Y1、Y2交替作为话筒和扬声 器使用。图中，K处在图中所示位置，Y2通过K接到放大器的输入端成为话筒，Y1则接到输出端为扬声器。此时有人对着Y2讲话时，Y2把声音信号转换成电信号加到放大器的输入端，经放大器放大后可带动扬声器Y1发出声音，从而可在 Y1处听到Y2处的讲话。当K拨到另一位置时，则可以在Y1处讲话，Y2处收听。通过K的开关控制，能够实现双 向有线通话，称为对讲机。图1-1对讲机原理图对讲机放大器的电路组成方框图如图1-2，电路由输入级、中间级、输出级构成。前置级由两级放大器组成，放大器第一级输入端

7、与传感器相连（作为话筒时的Y1和Y2）,故也称为输入级，放大器的第二级把输入级的输出的电压信号进行放大再传给输出级，这一级也 称作中间级。输出级由 OTL功率放大器组成，把前置级的电压信号进行功率放大，带动扬 声器。信号源负载前置级图1-2放大器方框图设计任务1 .前置放大级技术指标 .电压放大倍数：Av=100 ; .最大输出电压Vo=1V; .频率响应：30Hz30KHz ; .输入电阻：n > 15K ； .失真度：丫 < 10% .负载电阻：Rl=2K Q; .电源电压：Vcc=12V;2 .功率放大器（输出级）技术指标 .最大输出功率：Pom>0.25W; .负载电

8、阻：Rl = 8 Q; .失真度：丫 W 5% .效率：Y > 50% .输入阻抗：R i > 100 K Q3 .设计要求1 .画出电路原理图（或仿真电路图）；2 .元器件及参数选择；3 .电路仿真与调试；4 . PCB文件生成与打印输出；5 .实验室自行装配和调试；6 .编写设计报告；包括设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。7 .答辩，在规定时间内完成叙述并回答问题。4 .基本设计方案1 .确定前置放大级电路方案的几个方面： .根据总的电压放大倍数，确定放大电路的级数，实际电路中，为使放大电路的性 能稳定，都引入一定深度的负反馈，所以，放大倍数应留有一定余量。

9、.根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定晶体管的组态（共射、共基、 共集）及静态偏置电路。本电路电压增益为100倍，考虑到电路的输入电阻不很高（口 15K Q）,输出阻抗也不太低，负载取的电流也不大（ Rl=2KQ）,因此前置级电路采用共射极电路。由于单级放大 器的电压增益为 35db左右，两级放大器的增益为65db左右，考虑到要引入一定深度的负反馈（一般为1+AF=10左右），而电路的增益要求为 100倍，所以前置级用两级共射极电 路组成。静态偏置采用典型的工作点稳定电路。 .根据三种耦合方式（阻容耦合、变压器耦合、直接耦合）的不同特点，选用适当 的耦合方式。本电路级间耦合采用阻容耦

10、合方式。图1-3前置放大级原理图2 .确定功率放大器电路方案：功率放大器的电路形式很多，有双电源的OCL互补对称功放电路、 单电源供电的 OTL功放电路、BTL桥式推挽功放电路和变压器耦合功放电路等。这些电路各有特点，可根据 要求和具备的实验条件综合考虑，作出选择。本方案的输出功率较小，可采用单电源供电的OTL功放电路，OTL功率放大器由推动级、输出级组成。推动级采用普通的共射极放大电路，输出级由互补推动输出，工作在 甲乙类状态下，得到较大的输出功率。图1-4是一个OTL功放电路，T4是前置放大级，只要适当调节Rp,就可以使Irii、Ub5和Ub6达到所需数值，给T5、T6提供一个合适的偏置，

11、从而使A点电位Ua=Uc6=Vcc/2。当Ui=UmSin 3时，在信号的负半周，经T4放大反相后加到T5、T6基极，使T6截止、T5导通，这时有电流通过 Rl,同时电容C5被充电，形成输出电压 U。的正半周波形，在 信号的正半周，经 T4放大反相后加到 T5、T6基极，使T5导通、T6截至，则已充电的电容C5起着电源的作用，并通过Rl,和T5放电，形成车出电压 Uo的负半周波形。当 Ui周而复始变化时，T5、T6交替工作，负载 Rl上就可以得到完整的正弦波。为使输出电压达到最大峰值 Ucc/2,采用自举电路的 OTL功放电路。当 Ui=0 时，Ua=Vcc/2 ,Ub=Vcc - iRii

12、R2，电容 C3 两端电压 Uc3=Ub-Ua=Vcc/2 iRii R2。当RiiC4乘积足够大时，则可以认为UC4基本为常数，不随 Ui而变化。这样，当 Ui为负半周日T5导通，Ua向Vcc/2向更正的方向变化。由于 B点电位Ub=Uc4+Ua, B点电位 也将自动随着 A点电位升高。因而，即使输出电压Uo幅度升的很高也有足够的电流流过T5基极，使T5充分导电。这种工作方式称为卡举II,意思是电路本身把 Ub提高了。图1-4功放输出级原理图5 .计算元件参数电路方案确定以后，要根据给定的技术要求进行元件参数的选择。在确定元件参数时，可以先从后级开始，根据负载条件确定后级的偏置电路，然后再计

13、算前级的偏置电路，进 一步由放大电路的频率特性确定耦合电容和旁路电容的电量，最后由电压放大倍数确定负 反馈网络的参数。1 .确定电源电压：为保证输出电压幅度达到指标要求，电源电压Vcc应满足如下要求：Vcc > 2Vom+VE+VcEsVom为最大输出幅度，Vom= J2Vo =1.4V , Ve为三极管发射极电压， 一般取13V, Vces 为晶体管饱和压降，一般取 IV。2 .前置放大级参数确定1）确定T2级的参数a,确定T2级发射极、集电极电阻参数及静态工作点：因为T2级是放大电路的输出级，输出电压比较大，为使负载得到最大的输出幅度，静 态工作点应设在负载线的中点，如图所示。满足条

14、件:VCC-V CEQ2 = ICQ2 R8+V E2V CEQ2 = I CQ2R8 RlR8 Rl34V CEQ2 > Vom+V CESR9=指标中，VE2ICQ 2Rl=2K Q,取 Ve2=3V , Vces=1V ;确定R8=3.5KQ, R9=1.5K Q,取标称值,IcQ=2mA, Vceq2=2.4V。R8=3.3K Q, R9=1.5K Q,则静态值b,确定T2级三极管参数：晶体管的选取主要依据晶体管的三个极限参数：BV ceo >三极管c-e间最大电压VcEmax, IcM>三极管工作时的最大电流ICmax； PcM >三极管工作时的最大功耗Pcm

15、ax。由图1-5可知，Ic2的最大值为Ic2max=2I cQ2, V ce最大值为V cE2max=VCC ,根据甲类电路 的特点，T2的最大功耗为：Pcmax = VcEQ2 IcQ2 ,因此T2的参数应满足：BVceo > 12V, Icm>2Icq2 = 4mA; Pcm > Vceq2 .Icq2 = 4.8mW。选用3DG系列小功率三极管可以满足要求，隹=80。c,确定T2级基极电阻参数：在工作点稳定的电路中，基极电压Vb2越稳定，则电路的稳定性越好。因此，在设计电路时应尽量使流过基极电阻的电流大些，以满足 Ir » Ib的条件，保证 VB2不受Ib变化

16、 的影响。但是Ir并不是越大越好，因为 Ir大，则R6、R7的值必然要小，这时将产生两个问题：第一增加电源的消耗；第二是第二级的输入电阻降低，而第二级的输入电阻是第一级的负载，所以Ir太大时，将使第一级的放大倍数降低。为了使VB2稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，一般的计算时，按下式选取Ir的值：Ir= (5 10) IBQ 硅管Ir= (10 15) Ibq 铸管本电路选用硅管，取Ir= 5 IbqVBQ2 V V 3H0.6ICQ2 2mA贝(J R7 = -BQ2 =-E2一BE2 =28.8KQ, Ibq2 =-CQ2 =f- =0.025mAIrIr5IBQ2280R6 =Vcc1

17、 R-R7 =67.8Ki 1取标称值，R7=30K Q, R9=68K Qo2)确定Ti级的参数a,确定Ti级发射极、集电极电阻参数及静态工作点：因为T1级是放大器的输入级，其输入信号比较小，放大后的输出电压也不大，所以对 于第一级失真度和输出幅度的要求比较容易实现，主要考虑如何减小噪声，因输入级的噪 声将随信号一起被逐级放大，对整机噪声指标影响极大。三极管的噪声大小与工作点的选 取有很大关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，但对提高放大倍数不利，所以静态电 流不能太小。在工程计算中，一般对小信号的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取：Icqi = 0.11 mA 硅管I CQ1 =0.1

18、2 mA 铸管如果输入信号较大或输出幅度较大时不能用此方法，而应该具体计算，计算方法与计算第一级的方法相同。取： V Ei = 3V , V CEQ1=3V;Icqi = 0.5 mAR3 =VCC "(VE1 7CEQ” 12 -6ICQ1-0.5mAR4 +R5 =也1: 3=6K】Icqi 0.5mA取标称值，R3=12K Q, R4=56Q, R5=5.6K Qob,确定Ti级三极管参数：Ti 的参数应满足：BVceo > 12V, Icm > 0.5 mA ; Pcm> 1.5 mW ;选用 3DG 一三极管可以满足要求。确定T1级基极电阻参数：取 Ir=

19、 10 I BQ1 , V E1 = 3VR2=BQ1=Ve1+VBE1=06-=57.6K Q,Ir=Ibqi =CQ1=05=0.00625mAI rIr IOIbqi280R1 = VCC -R2 =134.4K；： IR取 R1 = 130K , R2= 56Kfi决定。这些电容的容量越大则3)耦合电容和旁路电容的选取各级耦合电容及旁路电容应根据放大器的下限频率放大器的低频相响应越好。但容量越大电容漏电也越大，这将造成电路工作不稳定，因此 要适当的选择电容的容量，以保证收到满意的效果。工程计算中，常凭经验选取：耦合电容： 210 口发射极旁路电容：150200 0选取耦合电容10 wE

20、发射极旁路电容100pF,电容的耐压值只要大于可能出现在电容 两端的最大电压即可。4)反馈网络的计算rL -Rf R4 =100f FVR4Rf = 100R4-R4=5.5K取 Rf = 5.6K , Cf=10 y根据上述的计算结果，得到电路图1-6,可将电路仿真，如不能达到设计要求，修改电路使其达到设计要求。然后将仿真后的电路实际安装调试。R312 kCtim0210lfT1 2N2222 厘5.8 k Ohm>VvVR2SBkOKinR456 OhmR668 k OhmRB33 kmmr I2 a2N22”WuFR10 J 3KOIW1 >SU 网1gCe2k Ohm 同“

21、R728 K Oh 面图1-6前置放大级电路图3 .功放级参数确定1)确定电源电压：为了保证电路安全可靠地工作，通常使电路的最大输出功率Pom比额定输出功率 Po要大些，一般取：Pom= (1.5 2 ) Po所以最大输出电压应根据 Pom来计算，为：Vom =. 2PomRL = .2 0.5 8 =2.8V电源电压必须大于 Vom,因为输出电压为最大值时，输出管已经接近饱和，考虑到管子的饱和压降，以及发射极电阻的降压作用，我们用下式表示电源电压和输出电压最大值 的关系：Vom=r Vcc/2即：Vcc=2 Vom =2"：'2Pomrl其中引称为电源利用效率，一般取：Y

22、=0.6 0.8刀值。如果上述因素使输出电要根据管子的材料、发射极电阻值和扬声器阻抗来选定 压降低很多时，刀可选低些；反之可选高些。此设计中Pom=0.25W, Rl = 8 Q,效率 刀 > 50%以，VCC= 2 Vom =2不"2PomRL =2 -0-2 0.25 8 =8V由此可确定12V的电源可满足放大电路和 OTL功率放大电路的要求。2）确定输出级功放管参数：选择合适的功率管，并使两管偿=6 ,参数尽量对称，大功率管还应考虑其工作环境的温度以及散热片的问题，为了满足电路性能要求，并便于设计计算，本课题功率管选择 硅管，其极限参数应满足：BV CEO > V

23、CEmax，ICM > I Cmax ； PCM > Pc max。2 Vcc/2=12V< BV CEO > V CEmaxVccV .ICM > I Cmax =RLVces 6 _i-2 =625mARL8Pcm > Pc max = 0.2Pom=0.2 0.25W=50mW。因此选用一般大功率管三极管可以满足要求。3）计算推动级电路：确定T4的工作电流：为保证信号不失真，T4工作在甲类放大状态，静态工作点应设在负载线的中点要求：ICQ4 > 3 B6 maxIc6max -3般取 Icq4 = 2 10 mA此设计中取值 ICQ4 = 10

24、mA。1.静态时，OTL电路的A点电位 Va= - Vcc = 6V,所以，Vces4取2 3V。Vc4=6 VBE6 = 5.5VVC4= V CES4 + I CQ4 Rl5(5 10)ICQ4T确定 Ri5=250 Q 。f I RF= (5 10) I BQ4 =Vb4=V E4+ V BE4 = I CQ4 R15+ V BE4=3.1VRl4 =VB4 3.1IRP =0.625mA-4.96K- iRp =VA -VB41 RPICQ4“J6 3.10.625mA=4.64K自取80,选取电阻 标称值R15为270Q、R14为5.1KQ、RP为10K电位器。4）确定输出级静态工作

25、点及电阻参数：1静态时，OTL 电路的 A 点电位 Va= - Vcc = 6V,则 Vbq5=6.5V , Vbq6=5.5V。则:VBQ5 -VBQ6 6.5 -5.5R13 = = =1 0i 0ICQ4 10mAVcc JVBQ5R11 R12 =:1 CQ412 -J6.510mA二550IR11 < R12确定电阻为标称值R11为120Q, R12为430Q。根据上述计算结果，可以得到功放输出级电路图1-7。s R11> 12Q Ohm R12j430 OhmB iI C4| 10 uFto13otRo_uT5 BD243C C5 470 uF AVCC12 VC310

26、 mFT4 2N2222RPRJ/10 k Ohm /BO%产 T6、BD244CRIEt OhmRM k OhmCe41DD uF图1-7功放输出级电路图6 .调试方法1 .仿真调试步骤：通过仿真测试，如不能达到设计要求，则应修改电路，使其满足要 求。1）使用仿真软件画出电路原理图，标出节点。2）对电路进行直流分析，判断放大电路及功放级的电路状态。3） 对电路进行交流分析，通过对不同节点的分析观察其幅频特性和相频特性是否满足设计要求。4） 对电路进行瞬态分析（示波器）， 观察放大级输出的波形，波形不失真，输出电压、失真度、带宽等指标达到要求。2实际电路调试在仿真的基础上，焊好电路并检查无误后

27、，即可进行调试。如果设计正确，前置放大级一般不必调整就可以正常工作。3 OTL 输出级的简单调整方法：1）调解Rp 使 A 点电位为Vcc/2。2）调解R13使ICQ4、 5 = （5 10） m A其中 1） 、 2）两步要反复调解，直到达到要求为止。经上述调试后，放大器就能正常工作。按图1-1 接好线路，K 拨在图中位置，对着Y2讲话时，Y1 处应能听到Y1 放出的清晰、宏亮的声音。当K 拨到另一位置时，对着 Y1讲话时，Y2 处应能听到Y1 放出的清晰、宏亮的声音。最后需要说明的是，如按图1-1 接好线路后，扬声器中有广播电台的声音，则应放在放大器的输入端与地之间接一电容，其容量为0.0

28、1 F,也可由试验确定。七 . 所用仪器设备1 计算机及电路仿真软件。2 信号发生器。3 示波器。4 稳压电源。5 晶体管毫伏表。6 万用表。课题二直流稳压电源与充电电源1 .直流稳压电源与充电电源的任务：设计一直流稳压电源与充电电源电路，输出电压有3V、6V两档，且正负极性可以转换。整机直流稳压电源与充电电源电路整体电路框图，如图2-1所示。图2-1整体电路框图1 .整流滤波电路采用桥式整流电容滤波电路。2 .稳压电路采用带有限流型保护电路的晶体管串联稳压电路。3 .充电电路采用两个晶体管恒流源电路。2 .主要技术指标：1 .输出电压：3V、6V两档，且正负极性可以转换。2 .输出电流：额定

29、电流为 150mA,最大电流 500 mA。3 . 额定电流输出时， A Uo/Uo小于±10%。4 .能对4节5号或7号可充电电池一慢充II或一快充II。慢充的充电电流为 50mA60mA，快充的充电电流为 110mA130mA 。3 .直流稳压电源与充电电源的设计方案：整体电路的设计应由后级往前级进行。即先设计稳压电路，再设计充电电路，最后设 计整流滤波电路。1 .稳压电路设计。稳压电路采用带有限流保护电路的晶体管串联稳压电路，其方框图如图2-2所示。图2-2稳压电路原理框图电路基本设计方案如下：1) .由于稳压输出电流Io100mA,因此调整管采用复合管。2）提供基准电压的稳压

30、管可以用发光二极管LED代替（工作电压约为 2V）,兼做电源指示灯使用。3）由于Uo为3V、6V两档固定值，且不要求可调，因此可将取样电路的取样电阻分为两个，用1X2波段开关进行转换。4）输出端用2 >2波段开关来转换Uo极性。LED代替，兼做5）过载保护电路采用二极管限流保护电路，且二极管用发光二极管过流指示灯使用。稳压电源原理如图2-3所示。»?R4图2-3稳压电源原理图2 .元件参数计算方法：1）确定输入电压 Ui （整流滤波电路输出电压Uo'）。当忽略检测电阻 R2上的电压时，有 Ui=Uo' =Uomax+UcEi=6+ Ucei式中，调整管压降 Uc

31、ei 一般在3V8V间选取，以保证 T1能工作在放大区。当市电电网电压波动不大时，Ucei可选小一些，此时调整管和电源变压器的功耗也可以小一些。2）确定晶体管。估算出晶体管的Icmax、Ucemax和Pcmax值，再根据晶体管的极限参数Icm、BUceo、Pcm来选择晶体管。Icmax Io=150nAUcemax = Ui - Uomin = Ui - 3Pcmax = Icmax Ucemax查晶体管手册，只要Icm、BUceo、Pcm大于上述计算值的晶体管都可以作为调整管T1所用。T2、T3由于电流电压都不大，功耗也小，因此不需要计算其值，一般可选用小功率管。3）确定基准电压电路的基准电

32、压。因为 Uo = 1（UZ BE3）,所以 Uz=nUo_UBE3 n则 Uz < nUo式中，n为取样电路的取样比(分压比)，且n < 1 一般为0.60.8之间，所以Uz应小 于Uomin (3V)。LED的工作电压约为 1.8 2.4V ,且其正向特性曲线较陡，因此它可以代 替稳压管提供基准电压。4)计算基准电压电路的限流电阻R3。限流电路如图 2-4所示。UO -UZID =IR3 IE3 =-p IE3R3式中，UZ为LED的工作电压，其值可取 2V; Id为LED的工作电流，在 2mA10 mA 间取值；旧3为丁3的工作电流，可在 0.5mA2 mA间取值。当IE3的

33、值选定后，为保证 LED能完全可靠的工作，R3的取值应满足条件:2 mA < Id < 10 mA 。当Uo =Uomin=3V 时，Id最小，即I D =U 0mM -UZ I E3 =3 2 J E3 2mA得 R3 ：:-3 -UZ2 -IE3当Uo =Uomax=6V 时，Id最大，即IdLED2【绿)I。'产 IE3 9 IE3 ：二10mA6 一U z付 R3 -10 -IE3图2-4限流电路因此有含"罡在取值范围内，R3因尽量取大一些，这样有利于 应取标称值。5)计算基准电压电路的功率。可依据以下公式计算出相关功率的值。Uz的稳定。另外，计算出电阻值

34、还PR 3 n(Uomax-Uz)2(6 -Uz)2R3R3DR3E3R3 E3需要注意的是，计算出的电阻功率也应取标称值。6)计算取样电路。首先，选取取样电路工作电流Ii (流过取样电阻的电流)。若Ii取得过大，则取样电路的功耗也大；若Ii取得过小，则取样比 n会因T2基极电流的变化而不稳定，同时也会造 成Uo不稳定。在实际应用中，一般取Ii = (0.05 0.1) I。，然后计算取样电阻。当Uo=3V时，取样电路如图 2-5所示。由 11 (R4+R6) =3 (V)R= R4+R6 =得取样电路总电阻I 1Uz UBE3 3VR6="R"R（Uz Ube3）R6 =

35、3R4 = R - R6此时，就算出的电阻值应取标称值，然后R利用公式 Uo= （Uz 4UBE3）计算Uo,并观察 R6Uo是否接近设计指标。如Uo与设计指标相差 太远，则应重新取值计算。最后，还应对所取 电阻进行功率计算，并取标称值。7）计算比较放大器的集电极电阻R1。比较放大器如图2-6所示，R1的取值取决于稳 压电源的Uo与Io,由此可得图2-5取样电路Ui -UB2IR17-=IB2 IC3Ub2 = U o + UbE1+U BE2 = UO + 1.4I IOIB2不若R1的值太大，则Iri的值变小，Ib2 也小，因此提供不出额定电流 Io;若R1 值太小，则比较放大器增益变低，

36、 会造成 稳压性能不好。当Uo =Uomax=6V 时，R1的值应满 足条件图2-6比较放大器Ui -7.4R1T B2 IC3或R1Ui -7.4 iIB2 I C3式中，Ib2 由 IB2=/O确定。（Io=150mA）其中，向的取值范围在2050之间（大功率管取 20,中功率管取50）;由的取值范围 在50100之间。Ic3可用前面计算 R3时已选定的值 场3。R1的功耗估算为Pri =®芈mn*4L2R1需要注意的是，阻值和功率也应取标称值。8）计算限流保护电路。限流保护电路如图 2-7所示，检测电阻 R2的计算方法如下:因为 Ud= 2Ube+IOmax R2所以R2，,也

37、二2晅：.三£ I O max I O max式中，Ud取2V, Ube取0.7V,最大输出电流lomax取500mA。电阻功耗的估算为2PR2=I Omax R2需要注意的是，阻值和功率也应取标称 值。2.充电电路部分设计充电电路一般采用晶体管恒流源电路。1）慢充电路R2I omax图2-7 限流保护电路慢充电路如图2-8所示，LED给晶体管发射极提供 2V的直流稳定电压，再利用 R7的电流负反馈作用使集电极电流Ioi保持恒定。IO1-I C4Re=UD-UBE R7充电电流由下式决定元件计算参数如下：晶体管 Icmax=I O1 , Ucemax= UO -3 , Pomax=

38、Icmax Ucemax 所选用的晶体管的参数Icm、BUceo、Pcm应大于上述计算值。二极管VD:可采用普通二极管，正向额定电流应大于Ioi。电阻：R7 =UD ZUBE ;PR7=IO12R7IO1R8 =UOID-UdIBPRb =IRb2Rb式中，Id为LED的工作电流，在5mA10mA间取值；Ib为晶体管基极电流，I b =卡 （3取值在50100之间）。2）快充电路快充电路如图2-9所示，由于快充时充电电流Io2较大，因此晶体管管耗也变大。为降低管耗，可在集电极回路上增加一个降压电阻R11,此时Uce减小，管耗也随之减小。式中，R9、R10的计算与慢充电路相同。Vc5=Vd +

39、IO2 R11 + 3Ve5=UO' - iRe R9Uce = V c5- Ve5= -U o '+3+U d+Io2 （ R9+R11）降压电阻R11的计算方法是：首先，根据选用晶体管的Pcm和充电电流 日确定Uce,即uce<,且Uce>1V;其次，Uce选定后，再用下式计算电阻R11的值。I O2R11 =Uo _3 _Uce _0.7IO2_R9图2-9快充电路原理图图2-8慢充电路原理图3. 整流滤波电路流滤波电路部分的设计采用桥式整流、电容滤波电路，如图 2-10所示。1)确定整流电路的输出电流 I。由整流输出电路如图 2- 11所示，当稳压电源和充电

40、电路同时工作时:Io' =o+ (I1+I2+I3) +£= ( 1.1 - 1.2 ) Io + ( I01 + I02 )式中，(11+I2+I 3)的取值范围是(0.1 - 0.2 ) Io、I01、I02为慢充和快充的充电电流。2)取定电源变压器参数次级线圈电压:U2二 UO一1.1 1.2次级线圈电流：12= (1.0 1.1 ) Io' 功率：P=U2 I2 3)确定整流二极管额定整流电流：Idm > 0.5 Io'最高反向工作电压：U RM >2 U24） 确定滤波电容容量：C1 > （3 5）工2RL'式中，T=20m

41、s （输入交流电流的周期），Rl=也（整流滤波电路的负载）IO耐压：U1.5 U/和C1的容量耐压均应取标称值。Io=150mA4. 整机电路1N400ILED3 ( ST4图2-12直流稳压电源与充电电源主体电路四.电路仿真调试完成电路初步设计后，再对电路进行仿真调试，目的是为了观察和测量电路的性能指 标并调整部分元器件参数，从而达到各项指标的要求。五.PCB图设计与生成1 .由仿真电路直接生成网络表；2 .调用Protel-PCB,并进行元件合理布局；3调用网络表，并自动布线；4 PCB 图的人工调整；5打印输出。六电路焊接与装配1元件老化与抽样检验；2元器件预处理；3基于PCB 板的元器

42、件焊接与电路装配。七实际电路测试与改进选择测量仪表与仪器，对电路进行实际测量与调试。八所用仪器设备1. 计算机及电路仿真软件。2. 示波器。3. 万用表。课题三函数信号发生器一、函数信号发生器设计任务：设计一函数信号发生器，能输出方波和三角波两种波形。二、主要技术指标：1 .输出为方波和三角波两种波形，用开关切换输出；2 .输出电压均为双极性；3 .输出阻抗均为 504 .输出为方波时输出电压峰值为05V可调，输出信号频率为 200Hz 2KHz可调。5 .输出为三角波时输出电压峰值为05V可调，输出信号频率为 200Hz 2KHz可调。三.函数信号发生器的设计方案：1 .方波发生器原理图方波

43、发生器原理电路如图 3-1所示，在方波信号发生器电路的基础上增加了一级放大器，目的是为了实现输出电压可调和输出阻抗为50QO图3-1方波发生器原理图2 .三角波发生器原理图三角波发生器原理电路如图3-2所示，在三角波信号发生器电路的基础上增加了一级放大器，目的是为了实现输出电压可调和输出阻抗为50QO四、元器件及参数选择1 .方波信号发生器元器件及参数选择1) .运算放大器的选择根据指标要求，主要考虑双电源、通用、无需调零型的运放，可选择741、MC4558等即可。2) .电源电压的选择：选择正常的电源电压15V左右。10V的3) .稳压二极管的选择：考虑输出电压和电源电压的要求，可选择稳压值

44、约为 稳压管，例如IN4740等。图3-2三角波发生器原理图4) .频率参数选择：输出信号的频率为 2002KHz可调，决定信号的频率的元件为Rfi、Rf2、C、R2、Ri。Rf = Rfi + Rf2 R2T =2RfCln(1 -2 2)R111f =T - R21 2RfCln(1 322)可取RL=0.47 ,则,R1 R2f =2RfC2( Rf1 Rf2)C,即 Ri=4.7k Q R2=5.1K(Do电容可取1 以下的，Rf可取几千欧到几百千欧之间，为使频率可调，选择Rf2为电11位命。Rf2 最小时，应有f = =2000HzRf2最大时，应有2RfC 2Rf1C'11

45、f =200Hz2RfC2(Rf1 -Rf2)C若取 C=0.033。，计算出 Rfi=7.6k Q Rf2=68.4k Q5) .幅度参数选择：输出信号的幅度为05V可调，决定信号的幅度的元件为R4、R5的参数，由于输出稳压管的电压幅度为10V,所以要使R5是R4的一半，达到降压的目的，选择R4=10k Q, R5为4.7k 的电位器。图3.3方波发生器电路图2 .三角波信号发生器元器件及参数选择1) .运算放大器、电源电压、稳压二极管的选择 同方波信号发生器的选择相同。2002KHz可调，决定信号的频率的元件为r7、r4、c、2) .频率参数选择: 输出信号的频率为Ri、R2。T 4Ri(

46、R4 R7)CR2f =_R_ 4R1(R4 R7)C可取詈=1 ,则,R2f =4(R4 R7)C取Rl = 10kQ, R2=10 k Q则U°m=R1Uz=Uz。电容可取1 口以下的，R4+R7可取几千欧R2到几亘千欧之间，为使频率可调，选择 R7为电位器。R7最小时，应有1f 二二二4(R4 R7K 4R4c二2000Hz , r7取大时，应有=福中 =200Hz。若取 C=0.0330，计算出 R7=3.8kQ、R4=34.2kQo3) .幅度参数选择：输出信号的幅度为05V可调，决定信号的幅度的元件为R8、R9的参数，由于输出稳R=10ka, R9压管的电压幅度为10V,

47、所以要使R9是R8的一半，达到降压的目的，选择为4.7k 的电位器。15 V图尔4三角波发生器电路图五.电路仿真调试完成电路初步设计后，再对电路进行方正调试，目的是为了观察和测量电路的性能指 标并调整部分元器件参数，从而达到各项指标的要求。6 .PCB图设计与生成1 .由仿真电路直接生成网络表；2 .调用Protel-PCB,并进行元件合理布局；3 .调用网络表，并自动布线；4 . PCB图的人工调整；5 .打印输出。7 .电路焊接与装配1 .元件老化与抽样检验；2 .元器件预处理；3 .基于PCB板的元器件焊接与电路装配。8 .实际电路测试与改进选择测量仪表与仪器，对电路进行实际测量与调试。

48、附录：1晶体管知识一.二极管1 .特性参数：If正向直流电流：他定义为二极管低阻方向流过的电流，对整流管定义为，规定使用 条件下载阻性负载的正旋半波整流电路中允许连续通过的最大工作电流平均值，对硅开关 管，则规定为额定功率下允许通过二极管的最大正向脉冲电流。Ifm正向峰值电流：定义为额定功率下允许通过二极管的最大正向脉冲电流。Vf正向电压降：他定义为二极管通过额定电流时的电压降平均值。最高反向工作电压：对硅整流管，为击穿电压的2/3 ,对硅堆，规定为正旋半波阻性负载电路中正常工作时所加的最大反向峰值电压值。对错检波管， 硅开关管规定为反向电流在极间产生的电压值。击穿电压：对于发生软击穿的如 ，

49、错检波，开关管，是指在给给定的反向电流的极间电 压值，对于硬击穿的整流开关管，则指反向特性曲线急剧转弯电的电压峰值。2 .半导体分立器件的型号国标命名方法：半导体器件有5部分组成第一部分：用数字表示器件的电极数目。2,二极管。3,三极管第二部分：用汉语拼音表示器件的材料极性。二极管：A,N错材料，B,P错材料，C,N硅材料，D,P硅材料，三极管：A,PNP错材料，B,NPN错材料，C,PNP硅材料，D,NPN硅材料，E,化合物材料。 第三部分：用汉语拼音表示器件的类型。P普通管，V微波管，W稳压管，C参量管，Z整流管，L整流堆，S隧道管，N阻尼 管，U光电管，X低频小功率，G高频小功率，D低频

50、大功率，A高频大功率，T体效应 管，B雪崩管，J阶跃恢复管，CS场效应管，BT半导体特殊器件，FH复合管，PIN,PIN 管，JG激光管。第四部分：用数字表示器件的序号。第五部分：用汉语拼音表示规格号。（一）国产二极管的型号命名及含义第一部分：主称第二部分：材料与极性第三部分：类别第四部分：序号第五部分：规格号数字含义字母含义字母含义用数字表示同 一类别产品序 号用字母表示产品规 格、档次2二极 管AN型错材料P小信号管（普通管）W电压调整管和电压基准管 （稳压管）L整流堆BP型楮材料N阻尼管Z整流管U光电管CN型硅材料K开关管B或C变容管V混频检波管DP型硅材料JD激光管S遂道管CM磁敏管E

51、化合物材料H恒流管Y体效应管EF发光二极管例如：2AP9（N型铸材料普通二极管）2二极管、A N型铸材料、P普通型、9序号2CW56（N®硅材料稳压二极管）2二极管、C N型硅材料、W稳压管、56序号3 .半导体二极管的简易判别半导体二极管上如果没有标记，可根据正向电阻较小、反向电阻较大这一特性利用多用电表的电阻挡，判断它的极性和好坏。对于耐压较低、电流较小的二极管只能用RX 1k或RX 100挡，不能用 RX 10k或RX 1挡，因为RX 10k挡电压较高，RX 1挡电流较大，可 能使二极管损坏。被测二极管正反向电阻相差越大越好。如果相差不大，表明二极管性能 不好或损坏。二.三极管

52、1 .特性参数：Hfe共发射极直流放大系数：当集电极电压与电流为规定值时，Ic与Ib之比。Fhfe共发射极截止频率：定义为当hfe下降至1khz时的0.707 （即3db）的频率。F0特征频率：当频率足够高时，hfe将以每被频程下降 6db的速度下降，ft定义为hfe=1的频率。I cbo发射极开路，集电极与基极电压为规定值时的集电极电流。Iceo基极开路，集电极与发射极电压为规定值时的集电极电流。Icm集电极的最大允许电流。Pcm集电极最大允许耗散功率。V CBO发射极开路，集电极，基极的击穿电压。V CEO基极开路，集电极，发射极的击穿电压。V ebo集电极开路，发射机，基极的击穿电压。2

53、 .三极管的型号命名方法（二）国产三极管的型号命名方法第一部分： 主称第二部分：三极管的材料和特性第三部分：类别第四部分： 序号第五部分： 规格号数字含义字母含义字母含义用数字表示向 一类型产品的 序号用字母A或 B、C、D 等表示同一型 号的器件的档次等3三极管A错材料、pnp型G高频小功率管X低频小功率管B错材料、NPN型A高频大功率管D低频大功率管C硅材料、NPN型T闸流管K开关管D硅材料、NPN型V微波管B雪崩管E化合物材料J阶跃恢复管U光敏管（光电管）J结型场效应晶体管1）日本半导体器件的命名方法：第一部分：用数字表示器件的电极数，0,光电管，1二极管，2三极管。第二部分：S:已在日本电子工业协会（JEIA）注册的标志。第三部分：用字母表示材料的类型：A,PNP 高频， B,PNP 低频， C,NPN 高频， D,NPN 低频， F, P 控制极可控硅，G, N控制极可控硅，H, N基极单结晶体管，J, P沟道场效应管，K, N沟道场效应管，M,双向 可控硅。第四部分：器件在JEIA 的登记号，性能相同，但不同厂家的产品可用同号。第五部分：A,B,C, 表示该型号是原型号的改进型号。除以上基本符号外，有时还附有一些后缀，如：M: 表示器件符合日