对讲机放大电路
一、设计要求
1.电路原理图绘制正确(或仿真电路图);
2.掌握EWB仿真软件的使用和电路测试方法;
2.电路仿真达到技术指标。
3. 完成实际电路,掌握电路的指标测试方法;
4.实际电路达到技术指标。
二、设计步骤
1.原理了解,清楚设计内容。
2.原理及连线图绘制,仿真结果正确。
3.安装实际电路。
4.调试,功能实现。
5.教师检查及答辩。
6.完成设计报告。
四、实验报告要求
课程设计报告要求
a.题目:
b.设计任务及技术指标
c.设计内容及原理
d.设计步骤和方法(仿真、实际电路分别来写)
e.安装与调试
f.电路的指标结果(仿真、实际电路分别来写)
f.所用仪器和设备
g.参考文献
一、设计任务及技术指标
信号源——
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 :30Hz~30KHz ;
Y2 图1-1 对讲机原理图
输入电阻:Ri > 15KΩ;
失真度:γ< 10%;
负载电阻:RL=2KΩ;
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;
负载电阻:RL = 8 Ω;
失真度:γ≤5%
效率:η≥50%
输入阻抗:R i ≥100 KΩ
二、基本设计方案
1.确定前置放大级电路方案
2.确定功率放大器电路方案
3 .依据基本设计方案计算元件参数
1.确定前置放大级电路
1).确定放大电路的级数
根据总电压放大倍数,确定放大电路的级数,为使放大电路的性能稳定,引入一定深度的负反馈,所以,放大倍数应留有一定余量。
2).确定晶体管的组态
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。
3).选用适当的耦合方式
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
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:
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;
变压器耦合功放电路;
采用单电源供电的OTL功放电路。
图1-4 功放输出级原理图
3.依据基本设计方案计算元件参数
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
Vcc应满足要求:
Vcc 〉2Vom+VE+VCES Vom= 1.4V
VE为三极管发射极电压,一般取1~3V,VCES为晶体管饱和压降,一般取1V。
2).前置放大级参数确定
a)确定T2级的参数
集电极电阻R8,发射极电阻R9,
T3型号,基极偏置电阻R6、R7。
Vcc-VCEQ2=ICQ2 R8+VE2
VCEQ2= ICQ2
Vcc-VCEQ2=ICQ2 R8+VE2
VCEQ2= ICQ2
VCEQ2 > Vom+VCES
R9=
T2级是输出级,输出电压比较大,静态工作点设在负载线的中点。
Vcc-VCEQ2=ICQ2 R8+VE2
VCEQ2= ICQ2
VCEQ2 > Vom+VCES
R9=
指标中,RL=2KΩ,取VE2=3V,VCES=1V;确定R8=3.5KΩ,R9=1.5KΩ,
取标称值,R8=3.3KΩ,R9=1.5KΩ,
则静态值ICQ=2mA,VCEQ2=2.4V。
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:BVCEO > 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PCmax
VCE最大值为: VCE2max=Vcc
IC2的最大值为: IC2max =2ICQ2
T2的最大功耗为:PCmax = VCEQ2 · ICQ
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,β2=80。
确定T2级基极电阻参数:
选取原则:
1. 基极电压VB2越稳定,则电路的稳定性越好,需满足
IR >>IB
2. IR不能过大,否则R6、R7的值太小。
会增加电源的消耗;使第二级的输入电阻降低,从而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,按下式选取IR的值:
IR=(5 ~ 10)IBQ 硅管
IR=(10 ~ 15)IBQ 锗管
本电路选用硅管,取IR= 5 IBQ
R7=
R6=
取标称值,R7=30K Ω,R9=68K Ω。
mA 025.080mA 2I I 22CQ 2BQ ==β=
Ω=-K 8.67R I Vcc 7R
Ω=+=+=K 8.28I 56.03I V V I V 2
BQ R 2BE 2E R 2BQ
b)确定T1级的参数
T1级发射极、集电极电阻及静态工作点:
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,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:
I CQ1 = 0.1~1 mA 硅管
I CQ1 = 0.1~2 mA 锗管
VE1 = 3V ,VCEQ1 = 3V;ICQ1 = 0.5 mA R3 =
取标称值:
R3=12KΩ,R4=56Ω,R5=5.6KΩ
T1级三极管参数:
BVCEO > 12V,ICM > 0.5 mA ,PCM > 1.5 mW 选用3DG—三极管可以满足要求。
确定T1级基极电阻参数:
取IR= 10 IBQ1 ,VE1 = 3V
取R1 = 130K ,R2 = 56K
c )耦合电容和旁路电容的选取
下限频率 fL 决定耦合电容及旁路电容,电容的容量越大则放大器的低频响应越好。
工程计算中,常凭经验选取。
耦 合 电 容 : 2 ~ 10 μF
发射极旁路电容: 150 ~ 200 μF
d )反馈网络的计算
Rf = 100R4-R4=5.5K
取Rf = 5.6K ,Cf=10μF
Ω=-=+-K 12mA 5.0612I )
V V (V 1CQ 1CEQ 1E CC mA 00625.080mA 5.0I I I 21CQ 1BQ R ==β==
3).功放级参数确定
a)确定电源电压:
a)确定电源电压:
2
Vom V PomR
=L
=
⋅
⋅
2=
8
8.2
5.0。