对讲机放大电路设计样本.docx

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对讲机放大电路设计样本

一设计规定

1画出电路原理图；

2元器件及参数选取；

3电路仿真达到技术指标；

4实验室自行装配，完毕实际电路，掌握电路指标测试办法；

5调试电路，使实际电路达到技术指标；

6编写实验报告。

二设计指标

1、前置放大级技术指标

①电压放大倍数Av=100；

②最大输出电压Vo=1V；

③频率响应：

30Hz~30KHz；

④输入电阻：

ri>15KΩ；

⑤失真度：

γ<10%；

⑥负载电阻：

RL=2KΩ；

⑦电源电压：

Vcc=12V；

2.功率放大器（输出级）技术指标

①最大输出功率：

Pom≥0.25W；

②负载电阻：

RL=8Ω；

③失真度：

γ≤5%；

④效率：

η≥50%；

⑤输入阻抗：

RL≥100KΩ

对讲机原理分析：

简易对讲机工作原理如图1—1所示，放大器是核心某些，它作用是把话筒送来薄弱信号放大到足以使扬声器发出声音。

Y1，Y2为扬声器，K为双刀双掷开关，运用开关K切换作用，可以变化Y1、Y2与放大电路连接位置，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连接到放大器输入端成为话筒。

Y1则接到输出端为扬声器，此时有人对着Y2发言时Y2把声音信号转换成电信号家到放大器输入端，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出发言。

当K拨到另一位置时，则可在Y1处发言，Y2处接听。

通过K开关控制可以实现双向有线通话，称为对讲机。

对讲机放大器电路构成方框图如图1—2所示，电路由输入级，中间级，输出级构成。

前置级有两级放大器构成，放大器第一级输入端与传感器相连，故也称为输入级。

放大器第二级把输入级输出电压信号再次进行放大再传给输出级，这一级也称作中间级。

输出级由OTL功率放大器构成，把前置级电压信号进行功率放大，带动扬声器。

前置级

三设计方案

1．拟定前置级电路方案：

①依照总电压放大倍数，拟定放大电路级数，实际电路中，为使放大电路性能稳定，都引入了一定深度负反馈，因此，放大倍数应留有一定余量。

②．依照输入，输出阻抗及频率响应等方面规定，拟定晶体管组态（共射，共基，共基）及静态偏置电路。

③．依照三种耦合方式（阻容耦合，变压器耦合，直接耦合）不同特点，选用适当耦合方式。

本电路级间耦合采用阻容耦合方式。

本电路电压增益为100倍，考虑到电路输入电阻不很高（ri>15K）,输出阻抗也不太低，负载获得电流也不太大（RL=2K）,因而前置级电路采用共射极电路。

由于单级放大器电压增益为35db左右，两级放大器增益为65db左右，考虑到要引入一定深度负反馈（普通为1+AF=10左右），而电路增益规定为100倍，所此前置级用两级共射极电路构成。

静态偏置采用典型工作点稳定电路。

2.拟定功率放大器电路方案：

功率放大器电路形式诸多，有双电源OTL互补对称功放电路、单电源供电OTL功放电路、BTL桥式推勉功放电路和变压器耦合功放电路等。

这些电路各有特点，可依照规定和具备实验条件综合考虑，做出选取。

本方案输出功率较小，可采用单电源供电OCL功放电路，OTL功率放大器由推动级、输出级构成。

推动级采用普通共射极放大电路，输出级由互补推动输出，工作在甲乙类状态下，得到较大输出功率。

图1-4是一种OTL功放电路，T4是前置放大级，只要恰当调节Rp，就可以使IRH、UB5和UB6达到所需数值，给T5、T6提供一种适当偏置，从而使A点电位UA=UC6=VCC/2。

当Ui=Uimsinwt时，在信号负半周，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，同步电容C5被充电，形成输出电压Uo正半周波形，在信号正半周，经T4放大反相后加到T5、T6基极，使T5导通、T6截止，则已充电电容C5起着电源作用，并通过RL，和T5放电，形成输出电压Uo负半周波形。

当Ui周而复始变化时，T5、T6交替工作，负载RL上就可以得到完整正弦波。

为使输出电压达到最大峰值UCC/2，采用自举电路OTL功放电路。

当Ui=0时，UA=VCC/2，UB=VCC-iR11R2，电容C3两端电压UC3=UB-UA=VCC/2-iR11R2。

当R11C4乘积足够大时，则可以以为UC4基本为常数，不随Ui而变化。

这样，当Ui为负半周时，T5导通，UA向改正方向变化。

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，虽然输出电压Uo幅度升很高也有足够电流通过T5基极，使T5充分导电。

这种工作方式叫“自举“，意思是电路自身把UB提高了。

四、计算原件参数

根据基本设计方案计算元件参数

电路方案拟定后来，要依照给定技术规定进行元件参数选取。

在拟定元件参数时，可以先从后级开始，依照负载条件拟定后级偏置电路，然后再计算前级偏置电路，进一步由放大电路频率特性拟定耦合电容和旁路电容电量，最后由电压放大倍数拟定负反馈网络参数。

1）.拟定电源电压

Vcc应满足规定：

Vcc〉2Vom+VE+VCESVom=1.4V

VE为三极管发射极电压，普通取1~3V，

VCES为晶体管饱和压降，普通取1V。

2）．前置放大级参数拟定

a）拟定T2级参数

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=ICQ2R8+VE2

VCEQ2=ICQ2

VCEQ2>Vom+VCES

R9=VE2/ICQ2

指标中，RL=2KΩ，取VE2=3V，VCES=1V；

拟定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。

拟定T2级三极管参数：

晶体管选用重要根据晶体管三个极限参数：

BVCEO>三极管c-e间最大电压VCEmax

ICM>三极管工作时最大电流ICmax

PCM>三极管工作时最大功耗PCmax

VCE最大值为：

VCE2max=Vcc

IC2最大值为：

IC2max=2ICQ2

T2最大功耗为：

PCmax=VCEQ2·ICQ

因而T2参数应满足：

BVCEO>12V

ICM>2ICQ2=4mA

PCM>VCEQ2·ICQ2=4.8mW

选用3DG系列小功率三极管，β2=80。

拟定T2级基极电阻参数：

选用原则：

1.基极电压VB2越稳定，则电路稳定性越好，需满足IR＞＞IB

2.IR不能过大，否则R6、R7值太小。

会增长电源消耗；使第二级输入电阻减少，从而使第一级放大倍数减少。

为了使VB2稳定同步第二级输入电阻又不致太小，按下式选用IR值：

IR=（5~10）IBQ硅管

IR=（10~15）IBQ锗管

本电路选用硅管，取IR=5IBQ，则：

b）拟定T1级参数

T1级发射极、集电极电阻及静态工作点：

由于T1级是放大器输入级，其输入信号比较小，放大后输出电压也不大，因此对于第一级失真度和输出幅度规定比较容易实现，重要考虑如何减小噪声，三极管噪声大小与工作点选用有很大关系，减小静态电流对减少噪声是有利，但对提高放大倍数不利，因此静态电流不能太小。

在工程计算中，普通对小信号输入级都不详细计算，而是凭经验直接选用：

ICQ1=0.1~1mA硅管

ICQ1=0.1~2mA锗管

本电路选用硅管，取IR=5IBQ

取标称值R1=12K，R4=56，R5=5.6K。

T1级三极管参数：

BVCEO>12V，ICM>0.5mA，PCM>1.5mW

选用3DG—三极管可以满足规定。

拟定T1级基极电阻参数：

取IR=10IBQ1，VE1=3V

取R1=130K，R2=56K

c）耦合电容和旁路电容选用

下限频率fL决定耦合电容及旁路电容，电容容量越大则放大器低频响应越好。

工程计算中，常凭经验选用。

耦合电容：

　2～10μF

发射极旁路电容：

　150～200μF

d）反馈网络计算

Rf=100R4-R4=5.5K

取Rf=5.6K，Cf=10μF

依照上述计算成果，得到电路图1-6，可将电路仿真，如不能达到设计规定，修改电路使其达到设计规定。

然后将仿真后电路实际安装调试。

五、对讲机安装

（1）熟悉电路元件，发对讲机装配零件，检查和熟悉各种零件

周二，教师一方面让咱们熟悉对讲机电路图和熟悉电路元件，这一天工作是相对轻松，仅仅是熟悉电路图和学习使用惯用电子仪器仪表，和辨认检测惯用电子元件。

这一天最重要就是惯用电子元件辨认和检测。

咱们常用电子元件就是电阻、电容、二极管和三极管。

电阻上色带是就是电阻色环标记法，通过色环来表达电阻大小，有效数字、倍率和容许误差。

当前见到电阻色环有四道和五道，四道环有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。

接着辨认电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和构成振荡电路等，电容标注分为直接标注和色标法。

通过学习，我明白了直接标注电容是用数字直接表达电容量，不标单位。

标注1～4位整数时，其单位是pF，标注为小数时，其单位是µF。

也有用三位数字表达容量大小，默认单位是pF，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m），当第三位是9时，则对有效数字乘以0.1。

而色标法则同电阻器标注。

检测电容办法是运用电容充放电特性，普通用万用表电阻档测试电容充放电现象，两只表笔触及被测电容两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。

用相似量程测不同电容器时，表针偏转幅度越大阐明容量越大。

测试过程中，万用表指针偏转表达充放电正常，指针能回到∞，阐明电容没短路，可视为电容完好。

当前阐明在模仿电路中常用二极管，普通二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、和开关二极管等。

检测二极管咱们运用是二极管正向导电性，正向导通反向截止，可以判断管子好坏。

最后阐明三极管辨认和检测，很明显，普通三极管就是三个管脚，很容易辨认，因此辨认三极管重要是辨认三极管是NPN或PNP型，以及各管脚所代表极性。

而这些判断都需要使用万用表。

判断极性：

对圆柱型三极管，若管脚处接头有突出物，则将管脚冲上，顺时针依次为EBC极若没有突出物，则管脚根处间隙较大两跟管脚对向自己，顺时针依次为EBC极。

对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为EBC极。

判断三极管类型：

在基于以上极性判断前提下，NPN管，基极接黑表笔，测得电阻较小。

PNP管正好相反。

以上就是我对惯用电子元件辨认和检测办法。

（2）焊接各种零件并交对讲机

周二下午，咱们就真正进入到电子技术实习操作中去了，此前虽然接触过电烙铁，但毕竟很少有实际操作过，总是怀有几分敬畏之心。

而电子电路重要是基于电路板，元器件连接都需要焊接在电路板上，因此焊接质量好坏直接关系到后来制作对讲机成败。

因而对电烙铁这一关咱们是不敢掉以轻心。

最后咱们在这一天实习中，焊接了十几种元件，起初没经验，将电阻立得老高，这样既不美观也不牢固容易形成虚焊，之后有了经验就采用卧式法，既美观又牢固，只是拆卸时稍微麻烦，需要别人帮忙。

焊接时虽然胆战心惊，但还是总结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑焊点了。

将她们插好后就依次拆卸下来，先焊接电阻，再焊接电容，焊接电容时一定要特别注意电容正负极。

然后是三极管，焊接时注意三极管极性，管脚要放入相应位置。

此外，由于这次课程设计使用电路板并不是印刷好电路板，所已焊接时电路板上元件连接要用导线来连接，这就规定咱们在焊接之前就要先把原件布局好。

焊接完电路板电子元件后，就要解决电源同电路板连接，这需要咱们引出导线以以便接下来调试和数据测量。

六、调试办法

1．仿真调试环节：

通过仿真测试，如不能达到设计规定，则应修改电路，使其满足规定。

⑴使用仿真软件画出电路原理图，标出节点。

⑵对电路进行直流分析，判断放大电路及功放级电路状态。

⑶对电路进行交流分析，通过对不同节点分析观测其幅频特性和相频特性与否满足设计规定。

⑷对电路进行瞬态分析（示波器），观测放大级输出波形，波形不失真，输出电压、失真度、带宽等指标达到规定。

2．实际电路调试

在仿真基本上，焊好电路并检查无误后，即可进行调试。

如果设计对的，前置放大级普通不必调节就可以正常工作。

3．OTL输出级简朴调节办法：

①调解Rp使A点电位为Vcc/2。

②调解R13使ICQ4、5=（5~10）mA

其中1）、2）两步要重复调解，直到达到规定为止。

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发言时，Y1处应能听到Y1放出清晰、宏亮声音。

当K拨到另一位置时，，对着Y1发言时，Y2处应能听到Y1放出清晰、宏亮声音。

最后需要阐明是，如按图1-1接好线路后，扬声器中有广播电台声音，则应放在放大器输入端与地之间接一电容，其容量为0.01μF，也可由实验拟定。

七、实际电路测量数据：

信号源电压：

Us=10mV

输入电压：

Ui=9.66mV

输入电阻：

Ri=[Ui/（Us-Ui）]R=34.7K

前置级输出电压：

Uo1=0.975V

放大倍数：

Av=Vo1/Ui=97.5

频宽：

29Hz~~2.03MHz

输出电压：

Uo=2.43V

三极管各极电压：

T1：

VEQ=2.8V;VBQ=3.4V;VCQ=6V

T2：

VEQ=2.7V;VBQ=3.3V;VCQ=5.6V

T3：

VEQ=5V;VBQ=5.7V;VCQ=12V

T4：

VEQ=2.1V;VBQ=2.8V;VCQ=5.8V

T5：

VEQ=6.2V;VBQ=6.8V;VCQ=12V

T6：

VEQ=6.4V;VBQ=5.8V;VCQ=0V

八、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.稳压电源。

6.晶体管毫伏表。

7.万用表。

九、心得体会

一周课程设计在充忙生活中不久过去了，通过一周课程设计学习，我已经自己能制作一种对讲机，这其中兴奋是无法用言语表达。

学习模电这段时间也是咱们一学期最忙日子，不但面临着期末考试，并且中间尚有某些其她科目实验，本周必要完毕模电课程设计。

任务对咱们来说，显得很重。

为了较好完毕模电课程设计，我经常放学好在实验室加班。

有关知识缺少给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它用法，我照着原理图学习视频一步一步做，终于懂得了如何操作。

刚开始我借来了一份对讲机电路原理图，但离实际应用差距较大，有些内容和咱们不同样，日后到网上搜索了一下有关内容，顺便到学校图书馆借有关书籍，通过不断比较与讨论，最后敲定了对讲机元器件参数状况。

为下步实物连接打好基本。

在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后，是没有差错但出来仿真波形不是预测中，这的确很难修改。

输出时仿真波形总是一条直线，我弄了一晚上也找不出因素，整个人也显得焦躁不已。

通过这段课程设计日子，我发现从刚开始EWB到当前Protel，不论是学习哪种软件，都给我留下了很深印象。

由于没有接触，开始学得很费力，但到日后就好了。

在每次课程设计中,遇到问题，最佳办法就是问别人，由于每个人掌握状况不同样，不也许做处处处都懂，发挥群众力量，复杂事情就会变得很简朴。

这一点我深有体会，在诸多时候，我遇到困难或许别人之前就已遇到，向她们请教远比自己在那冥思苦想来得快。

尽管当前咱们已经做出了对讲机，离真正掌握尚有一定距离，但学习这段日子的确令我收益匪浅，不但由于它发生在特别时间，更重要是我又多掌握了一门新技术，收获总是令人高兴，不是吗？

作为一名电气专业学生，我觉得能做这样课程设计是十分故意义。

在已度过两年大学生活里咱们大多数接触是专业基本课。

咱们在课堂上掌握仅仅是专业基本课理论面，如何去面对现实中各种设计？

如何把咱们所学到专业基本理论知识用到实践中去呢？

我想做类似作业就为咱们提供了良好实践平台。

在做本次课程设计过程中，我感触最深当属查阅了诸多次设计书和指引书。

为了让自己设计更加完善，更加符合工艺原则，一次次翻阅热解决方面书籍是十分必要，同步也是必不可少。

通过这次课程设计我也发现了自身存在局限性之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践过程中仍故意想不到困惑，通过一番努力才得以解决。

通过这次设计，我懂得了学习重要性，理解到理论知识与实践相结合重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己此后学习和工作铺展了道路。

此外，课堂上也有某些知识不太清晰，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计一大收获。

十、参照资料：

电子技术基本（模仿某些）康华光高等教诲出版社

模仿电子技术基本童诗白华成英高等教诲出版社

模仿电子技术课程设计电气工程系中原工学院电子电工教研室

电子线路课程设计华永平华南大学出版社

电子技术基本实验与课程设计高吉祥电子工业出版社

电工电子技术实习与课程设计华荣茂电子工业出版社

附录1：

电路板照片

EWB仿真图