吉林工程技术师范学院电子课程设计.docx
- 文档编号:5423115
- 上传时间:2023-05-08
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:194.87KB
吉林工程技术师范学院电子课程设计.docx
《吉林工程技术师范学院电子课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《吉林工程技术师范学院电子课程设计.docx(18页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
吉林工程技术师范学院电子课程设计
电子技术课程设计论文
——功率放大器
院系:
信息工程学院
专业:
电子信息工程
班级:
电子1143
姓名:
夏林楠
学号:
15号
指导教师:
于静珠
2012年12月16日
目录
第一章绪论-1-
1.1模拟电子课程设计的重要意义-1-
1.2音频放大器的设计要求-1-
1.3音频功率放大器功能简介-1-
第二章系统方案认证-2-
2.1系统方案设计-2-
2.2方案认证-4-
第三章元器件的简介-5-
3.1LM386-5-
3.29013晶体管-6-
3.3驻极话筒-6-
3.4三极管-7-
3.5扬声器-8-
第四章音频功率放大器的工作原理-9-
4.1音频功率放大器的工作原理-9-
4.2共射极放大电路原理-10-
4.3LM386电路原理-11-
第五章硬件电路安装调试-12-
5.1识别元器件-12-
5.2焊接技术-13-
5.3调试电路-14-
第六章课程设计的心德体会-16-
致谢-17-
参考文献:
-18-
附录:
-19-
第一章绪论
1.1模拟电子课程设计的重要意义
进入21世纪以后,各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。
从作为通信工具的手机,到作为娱乐设备的MP3播放器,已经成为差不多人人具备的便携式电子设备。
陆续将要普及的还有便携式电视机,便携式DVD等。
高效率的音频放大器不只是在便携式的设备中需要,在大功率的电子设备中也需要。
因为,功率越大,效率也就越重要。
而随着人们的居住条件的改善,高保真音响设备和更高档的家庭影院也逐渐开始兴起。
在这些设备中,往往需要几十瓦甚至几百瓦的音频功率。
这时,低失真、高效率的音频放大器就成为其中的关键部件。
1.2音频放大器的设计要求
要求学生能够设计音频功率放大电路,熟悉掌握LM386工作原理与功能,熟悉掌握元器件的选择,熟悉掌握电路板的焊接方法与技术。
对于参数不合理选择造成不合理应用,能够找出原理并且及时修正。
要求我们能够设计功率放大电路,掌握工作原理,包括参数的计算、元器件的选择,掌握LM386管脚的功能。
以及对于参数不合理选择造成不合理应用,能够找出原理并且及时修正。
学生可以通过上网或书籍查找相关资料作为理论基础丰富理论知识增强动手实践能力独立完成音频放大器的课程设计
1.3音频功率放大器功能简介
音频功率放大器是由芯片LM386组成功率放大器,由驻极话筒产生输入信号,再由扬声器输出。
第二章系统方案认证
2.1系统方案设计
一、设计原理电路图(如图一)
图一音频功率放大器原理图
二、去耦电容以及在电路中的作用
如图一所示,C5和C6为去耦电容。
去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。
去耦电容就是起到电源的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。
三、耦合电容以及在电路中的作用
如图一所示,C1和C2为耦合电容。
C1为输入耦合电容,C2为输出耦合电容。
在其电路中起到隔直流通交流的作用。
四、旁路电容以及在电路中的作用
在图二中,第七脚接在音频功率放大器的旁路电容为10uf的正极,旁路电容的负极接地。
在音频功率放大器中,此旁路电容必不可少。
因为,旁路是把前缀或把电源携带的高频杂波或信号滤除,把输入信号的干扰作为滤除对象。
此旁路电容在音频功率放大器中起到滤除噪音的作用。
图二LM386引脚图
注:
9031晶体管引脚图(如图二)参数
参数:
结构NPN
集电极-发射极电压25V
集电极-基极电压45V
发射极-基极电压0.7V
集电极电流IcMax0.5A
耗散功率0.625W
工作温度-55℃~+150℃
特征频率150MHz
放大倍数D64-91E78-122F96-135G122-166H144-220I190-300
主要用途放大电路。
五、简单参数的计算
估算静态工作点
由图三可知:
Vbq=[Rp2/(R2+Rp2)]Vcc
Ic=Ie=(Vbq-Vbeq)/R6
因为Ic=βIb
所以Ib=Ic/β
图三基极分压式射极偏置电路
Vce=Vcc-R3×Ic-R6×Ie
=Vcc-(R3+R6)Ie
2.2方案认证
用自己设计的电路图与老师给出的电路图进行认证,发现错误及时改正,并继续查找资料,进一步了解其原理。
第三章元器件的简介
3.1LM386
一、LM386简介
LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器,广泛应用于录音机和收音机之中。
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要用于低电压消费类产品。
为使外围元件最少,电压增益内置为20。
但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。
输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
LM386的引脚图:
二、LM386原理图(如图四)
图四LM386原理图
3.29013晶体管
一、9013晶体管简介
9013是一种NPN型硅小功率的三极管。
它是非常常见的晶体三级管,在收音机以及各种放大电路中经常看到它,应用范围很广,它是NPN型小功率三极管。
也可用作开关三极管。
注意:
9013功率小于9014,相互替代时应考虑电流大小。
二、晶体管实体图(如图五)
1.发射极2.基极3.集电极
图五晶体管实体图
3.3驻极话筒
一、驻极话筒简介
驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。
声电转换的关键元件是驻极体振动膜。
它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。
然后再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷。
膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连通。
膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。
它的输出线便有三根。
即源极S,一般用蓝色塑线,漏极D,一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。
二、驻极话筒图
图六驻极话筒实体图
图七驻极话筒内部结构图
3.4三极管
半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结,组成一个PNP(或NPN)结构。
中间的N区(或P区)叫基区,两边的区域叫发射区和集电区,这三部分各有一条电极引线,分别叫基极B、发射极E和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
三极管是一种控制元件,三极管的作用非常的大,可以说没有三极管的发明就没有现代信息社会的如此多样化,电子管是他的前身,但是电子管体积大耗电量巨大,现在已经被淘汰。
三极管主要用来控制电流的大小。
此外,三极管还有稳压作用。
图八三极管
3.5扬声器
扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件,而对于音响效果而言,它又是一个最重要的部件。
扬声器的种类繁多,而且价格相差很大。
音频电能通过电磁,压电或静电效应,使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振(共鸣)而发出声音。
按换能机理和结构分动圈式(电动式)、电容式(静电式)、压电式(晶体或陶瓷)、电磁式(压簧式)、电离子式和气动式扬声器等,电动式扬声器具有电声性能好、结构牢固、成本低等优点,应用广泛;按声辐射材料分纸盆式、号筒式、膜片式扬声器;按纸盆形状分圆形、椭圆形、双纸盆和橡皮折环;按工作频率分低音、中音、高音,有的还分成录音机专用、电视机专用、普通和高保真扬声器等;按音圈阻抗分低阻抗和高阻抗;按效果分直辐和环境声等。
第四章音频功率放大器的工作原理
4.1音频功率放大器的工作原理
音频功率放大电路就是一个把微弱的声音变大的放大电路。
声音先经过话筒变成微弱的电信号,经过放大器利用BJT的控制作用,把电源供给的能量转换为较强的电信号,然后经过扬声器还原成为放大了的声音。
音频功率放大电路由共射极放大电路和LM386组成的电路。
共射极放大电路是利用BJT的基极对集电极的控制作用来实现的,即在输入端加一个能量较小的信号,通过BJT的基极电流去控制流过集电极电路的电流,从而将直流电源VCC的能量转换为所需要的形式供给负载。
在功率放大器的组成中射频功率放大器是各种无线发射极的重要组成部分。
在发射的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能反馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。
射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能地小,以避免对其他频道产生干扰。
在模拟电子线路中,电信号经过放大后,往往要去推动执行机构完成人们所预期的功能,例如推动喇叭发声,推动继电器实现控制等。
执行机构要正常工作都需要从电路中获取较大的电能。
因此,放大电路的末级均由功率放大器组成。
功放(功率放大器)的原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转化为按照输入信号变化的电流。
因此声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的ß倍,ß是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流等于基极电流的ß倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(会电压)是原先的ß倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的及电压放大,就完成了功率放大。
而场效应管则是用栅极电压来控制源极与漏极的电流,其控制作用用跨导表示,即栅极变化一毫伏,源极电流变化一安,就称跨导为1,功率放大器就是利用这些作用来实现小信号控制大信号,从而使多级放大器实现了大功率的输出,并非真的将功率放大了。
4.2共射极放大电路原理
1.静态
Ibq=(Vbb-Vbeq)/Rb
Ic=βIb
Vceq=Vcc-IcRc
2.动态
输入正弦信号Vs后,电路将处在动态工作情况,此时,BJT各级电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。
基极——发射极间的电压Vbe=Vbeq+vbe,vbe是Vs在发射结上产生的交流电压。
Vbs随Vs的变化必然导致Ib,Ic的变化。
变化波形图如图九。
图九共射放大电路图及其动态变化波形图
4.3LM386电路原理
①LM386电路原理
LM386是一种音频集成功率放大器,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点。
②LM386内部电路(如图十)
图十LM386内部原理图
如图所示,它是一个三级放大电路。
第一级,为差分放大电路,T1和T3,T2和T4分别构成复合管,作为差分放大电路的放大管;T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载;T3和T4信号从管的基极输入,从T2管的集电极输出,为双端输入、单端输出差分电路。
使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载,可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。
第二级,为共射放大电路,T7为放大管,恒流源做有缘负载,以增大放大倍数。
第三级,T8和T9管复合成PNP型管,与PNP型管T10构成准互补输出级。
二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压,可以消除交越失真。
第五章硬件电路安装调试
5.1识别元器件
一、色环的认识
从材料袋中取出一黄电阻,注意别的东西不要丢失,封好塑料袋的封口。
对照幻灯片观察,看它有几条色环,黄电阻有4条色环,其中有一条色环与别的色环间相距较大,且色环较粗,读数时应将其放在右边。
每条色环表示的意义(见表一),色环表格左边第一条色环表示第一位数字,第2个色环表示第2个数字,第3个色环表示乘数,第4个色环也就是离开较远并且较粗的色环,表示误差。
由此可知,图25中的色环为红、紫、绿、棕,阻值为27×105Ω=2.7MΩ,其误差为±0.5%。
从上可知,金色和银色只能是乘数和允许误差,一定放在右边;表示允许误差的色环比别的色环稍宽,离别的色环稍远。
本次课程设计使用的电阻大多数允许误差是±1%的,用棕色色环表示,因此棕色一般都在最右边。
表一条色环表示的意义
二、电容的识别与选择
注意观察在电解电容侧面有“-”,是负极,如果电解电容上没有标明正负极,也可以根据它引脚的长短来判断,长脚为正极,短脚为负极如果,已经把引脚剪短,并且电容上没有标明正负极,那么可以用万用表来判断,判断的方法是正接时漏电流小(阻值大),反接时漏电流大。
(如图十一)
图十一电容的识别
5.2焊接技术
一、焊锡前的准备工作
1、焊接前一定要注意,烙铁的插头必须插在右手的插座上,不能插在靠左手的插座上;如果是左撇子就插在左手。
烙铁通电前应将烙铁的电线拉直并检查电线的绝缘层是否有损坏,不能使电线缠在手上。
通电后应将电烙铁插在烙铁架中,并检查烙铁头是否会碰到电线、书包或其他易燃物品。
烙铁加热过程中及加热后都不能用手触摸烙铁的发热金属部分,以免烫伤或触电。
烙铁架上的海棉要事先加水。
2、烙铁头的保护
3、烙铁头上多余锡的处理
4、在练习板上焊接
二 焊点的正确形状
焊点的正确形状(如图十二),焊点a一般焊接比较牢固;焊点b为理想状态,一般不易焊出这样的形状;焊点c焊锡较多,当焊盘较小时,可能会出现这种情况,但是往往有虚焊的可能;焊点d,焊点d、e焊锡太少;焊点f提烙铁时方向不合适,造成焊点形状不规则;焊点g烙铁温度不够,焊点呈碎渣状,这种情况多数为虚焊;焊点h焊盘与焊点之间有缝隙为虚焊或接触不良;焊点I引脚放置歪斜。
一般形状不正确的焊点,元件多数没有焊接牢固,一般为虚焊点,应重焊。
图十二焊点的正确形状
焊点的正确形状俯视,焊点a、b形状圆整,有光泽,焊接正确;焊点c、d温度不够,或抬烙铁时发生抖动,焊点呈碎渣状;焊点e、f焊锡太多,将不该连接的地方焊成短路。
焊接时一定要注意尽量把焊点焊得美观牢固。
三、刮脚与搪锡
将焊接的元件和导线进行刮脚和搪锡。
有些导线和元件看上去较光亮,实际上表面仍有一层氧化层,直接焊上后形成焊锡包住引脚,看上去是一个封闭的焊点,但很可能形成虚焊。
四、掌握焊接时间
焊接时应根据不同的焊接对象,确定不同的焊接时间。
对于元件,焊接时间过长,会烫坏它,使印刷板上的铜箔翘起,时间过短,会造成加热不充分,焊剂作用不够,焊点强度降低,造成虚焊。
一般焊接时间在2秒钟左右,若是导线、金属等焊接,时间可相对长些。
5.3调试电路
在本次课设实验中,我们小组在测试音频功率放大器是否好用时,遇到了问题。
第一次试验放大器是否好用时,接通电源,扬声器没有声音。
我们发现没有声音之后,对电路和实物进行了进一步的检查,经检查发现,我们所连接的实物和焊锡技术均无问题。
对此发现,我们怀疑我们的某些器件是否坏掉。
我们用万用表对其各个电阻及器件进行测量,测量相邻器件的电压。
经测量发现,相邻器件之间均有电压。
所以,我们怀疑LM386出现问题。
经检查发现,我们小组的LM386不好用,LM386是坏的,因此,我们向第二小组借LM386试验一次,结果,扬声器有声音,音频功率放大器正常工作。
此外,用万用表表笔测元器件两端有无短路和断路,确定焊接无误。
确定无误后连接电源和喇叭,注意正负极的正确输入和输出。
验证所焊接电路板是否成功。
第六章课程设计的心德体会
通过本次课程设计,使我对焊锡技术有了更深入的了解,同时也对功率放大器的原理有了更神的掌握。
当第一颗圆滑漂亮的焊点,第一个焊接成功的电阻,以及第一次制作出了可以使用的扬声器。
这样的成果使我深深体会到强烈的成就感。
通过这次课程设计,我了解到许多以前不懂的知识。
这次课程设计不仅培养了我们小心、谨慎的工作作风;还培养了我们的动手能力。
就拿一些未用过的仪器来说,我们从不懂到懂,再到掌握它的正确使用方法,最后能够自己按照电路原理图焊接出可正常工作的音频功率放大器——扬声器。
这无疑是这次的课程设计培养了我们的动手能力。
这次课程设计要求我们对基本电子元器件识别,掌握它们的一些相关知识,学会了一些相应工具的操作相关仪器的使用,这对学习电子信息工程专业的我们也有很大的好处,让我们进一步的与这些仪器接触,让我们收获很大。
这次的课程设计,让我体味到了真正的快乐。
虽然在完成扬声器制作的最后的调试阶段,我们遇到了问题,但我们凭借我们所掌握的知识,不退缩,不放弃,一遍又一遍的尝试,最终找到了问题的所在。
虽然辛苦,可是这所谓乐在其中。
通过实践觉得自己也可以做出以前想都没想过的东西,同时,这次课设也培养了我们独立思考,勇于克服困难,团队的协作精神,在摸索中成长,使我们变得更强大。
为我们的明天打下一个良好的基础。
致谢
感谢学校为我们电自这个专业安排了这样一门实践性极强的课设内容,在这次可射中我学到了很多有关于实践性的东西,感谢学校为我们安排实验室,提供有关的实验器材,给我们自己动手操作的机会,也感谢于静珠老师,寄给我们相关的理论值指导,也陪着我们做实验,花费了老师大量的精力与时间,只为了给我们提供相关的实验知识,让我们有充足的了解针对模拟电子技术基础,感谢老师在这几天里对我们的教诲,为我们指出错误,一直陪伴在我们的左右。
为此,在这里真诚地道一声:
“老师辛苦了!
”我也要感谢和我一起奋战到最后的同组同学,如果没有大家共同的努力,就不会有我们这一次的成功。
真诚地感谢你们。
参考文献:
[1]康华光:
《电子技术基础(模拟部分)》(第四版).武汉:
高等教育出版社,2005.7
[2]高吉祥:
《模拟电子技术电子》工业出版社,2004
[3]彭介华:
《电子技术课程设计指导》高等教育出版社,2002
[4]童诗白、华成英:
《模拟电子技术基础》高等教育出版社,2006.5
[5]方佩敏:
《音频功率放大器》,2003年
附录:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 吉林 工程技术 师范学院 电子 课程设计