音频放大电路的设计

音频放大电路的设计目录音频放大电路仿真设计................................................................................................21、设计指标要求..........................................................................................................22.设计目的.....................................................................................................................23、设计步骤和方法......................................................................................................23.1、选择电路方案................................................................................................23.2、计算元器件参数............................................................................................33.2.1确定电源电压EC：...............................................................................33.2.2确定T2的集电极电阻R8和静态工作电流ICQ2。..............................33.2.3确定T2发射级电阻R9：......................................................................43.2.4确定晶体管T2：....................................................................................43.2.5确定T2的基极电阻R6和R7................................................................43.2.6确定T1的静态工作点ICQ1；VCEQ......................................................53.2.7确定T1管的集电极电阻R3，发射级电阻R4、R5：...................53.2.8选择T1管...............................................................................................63.2.9T1管基极电阻的选取.............................................................................63.2.10耦合电容和旁路电容的选取...............................................................63.2.11反馈网络的计算...................................................................................73.2.12.电路仿真图形.......................................................................................74、验证论参……………………………………………………………………….….94.1验证静态工作点...............................................................................................94.2.计算输入电阻、输出电阻及电压放大倍数.................................................105、对收音机放大电路的调试................................................................................................116．组装收音机的心得体会........................................................................................117、元器件表................................................................................................................11音频放大电路仿真设计1、设计指标要求1、电压放大倍数：Au=1022、最大输出电压：Uo=1.5V3、频率响应：30Hz—30kHz4、输入电阻：ri>15kΩ5、失真度：γ<10%6、负载电阻：RL=2kΩ7、电源电压：EC=12V2.设计目的1.培养大学生的实际动手操作能力2.训练毅力和耐心。培养独立思考问题的能力。3.较好的把握电路图和实物之间的联系，并且会对造电路图检测错误。4.根据原理图测出静态工作点。3、设计步骤和方法3.1、选择电路方案收音机放大电路的框图如下图所示，根据设计指标选择多级放大电路，前置级为电压放大，输出级为功率放大，主要对前置级电压放大电路进行设计。电路方案的确定包括以下几个方面内容：（1）根据总的电压放大倍数，确定放大电路的级数。（2）根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定电路晶体管的组态及静态偏置电路。（3）根据三种耦合方式的不同特点，选用适当的耦合方式。23.2、计算元器件参数3.2.1确定电源电压EC：为保证输出电压幅度能达到指标要求，电源电压EC应满足如下要求：如图1：图1电源电压波形EC>2Vom+VE+VCESVom?2Vo式中：Vom为最大输出幅度VE为晶体管发射级电压，取VE=3V。VCES为晶体管饱和压降，取VCES=1V。指标要求的最大输出电压Vo=1.5V，给定电源电压EC=12V，可以满足要求。3.2.2确定T2的集电极电阻和静态工作电流：因为这级的输出电压比较大，为使负载得到最大幅度的电压，静态工作点应设在交流负载线的中点。如图2所示。由图可知，Q点在交流负载线的中点，因此的T2静态工作点满足下列条件。由图2：EC?VCEQ2?ICQ2R8?VE2?R8?RL?由图3：VCEQ2?ICQ2?(1-1)R8?RL在晶体管的饱和区和截止区，信号失真很大，为了使电路不产生饱和失真和截止失真，VCEQ2应满足：2图2T2静态工作点3VCEQ2>Vom+VCES(1-2)由（1-1）式消去ICQ2并将（1-2）式代入可得：E?VE2R8?(C?2)RLVom?VCES取VE=3V；VCES=1V则：12?3R8?(?2)?2k?1.6k?3?2?1取R8=1.6k?图3静态工作点分析图由（1-1）式消去VCEQ2可得：EC?VE212?3ICQ2???3.12mAR8?R8//RL(1.6?1.6//2)k3.2.3确定T2发射级电阻：VE23VR???0.96?9ICQ23.12mA取R9=0.96k?3.2.4确定晶体管T2：选取晶体管时主要依据晶体管的三个极限参数：BVCEO>晶体管c-e间最大电压VCEmax（管子截止时c-e间电压）ICM>晶体管工作时的最大电流ICmax（管子饱和时c-e回路电流）PCM>晶体管工作时的最大功耗PCmax由图1可知：IC2最大值为IC2max=2ICQ2VCE的最大值VCE2max=EC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>EC=12VICM>2ICQ2=6.24mAPCM>VCEQ2·ICQ2=9.73mW选用S9011，其参数满足，β=1003.2.5确定T2的基极电阻：在工作点稳定的电路中，基极电压VB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R6和R7的IR大些，以满足IR>>IB的条件，保证VB不受IB变化的影响。但是IR并不是越大越好，因为IR大，则R6和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；第二使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4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VB稳定同时第二级的输入电阻又不致太小，一般计算时，按下式选取IR的值：IR=（5~10）IBQ硅管IR=（10~15）IBQ锗管本电路T2选用的是硅管，取IR=5IBQ则：由图4知：VBQ2VE2?VBE23?0.7R7????23.7k?II5IRRBQER6?C?R7?53.2k?IR取：R7=24kΩ；R6=51kΩ。图4基极电阻R6.R7分析图3.2.6确定T1的静态工作点：因为第一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。主要应考虑如何减小噪声，因输入级的噪声将随信号一起被逐级放大，对整机的噪声指标影响极大。晶体管的噪声大小与工作点的选取有很大的关系，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，一般对小信号电路的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取：ICQ1=0.1~1mA锗管ICQ1=0.1~2mA硅管VCEQ=（2~3）V取Icq1=0.5mA,VCE1=3V3.2.7确定T1管的集电极电阻，发射级电阻：由图5知：EC?(VE1?VCEQ1)R3?ICQ1取：VE1=3V；VCEQ1=3V；ICQ1=0.5mA则：图5电阻R3.R4.R5分析图(12?3?3)VR??12k?30.5mA取：R3=12kΩV3VE1R4?R5???6k?ICQ10.5mA取：R4=56Ω；R5=5.6kΩ53.2.8选择T1管选取原则与T2相同：BVCE0＞Ec=12V；ICM＞0.5mA；PCM＞1.5mW，根据现有条件选用S9011。β=1003.2.9T1管基极电阻的选取取：IR=5IBQ，VE1=3V由图6知；V?VBE13?0.7R2?E1??148k?0.55IBQ15?100EcR1??R2?332k?IR取：R1=150kΩ；R2=330kΩ图6T1管电阻选取分析图3.2.10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f1决定。这些电容的容量越大，则放大器的低频响应越好。但容量越大电容漏电越大，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。在设计时一般按下式计算：1C1?2?fl(Rs?ri1)其中：RS是信号源内阻，ri1是第一级输入电阻。1C2?2?fl(r01?ri2)其中：r01是第一级输出电阻，ri2是第二级输入电阻。1C3?2?fl(ro2?RL)其中：ro2是第二级输出电阻。?1Ce1?2?fl(rbe1??1R4)?2Ce2?2?fl(Rb?rbe2)其中：Rb=R6//R7//R3由于这些公式计算繁琐，所以在工程计算中，常凭经验选取：6耦合电容：2~10μF发射极旁