微波电子线路大作业
——低噪声功率放大器设计
班级：021013班
学号：02011268
姓名：
低噪声放大器的设计
一、设计要求：
已知GaAs FET 在4 GHz 、50 Ω系统中的S 参数和噪声参量为
S11=∠－60°，S21=∠81°，
S12=∠26°，S22=∠－60°
Fmin= dB Γout=∠100°RN=20 Ω
设计一个低噪声放大器，要求噪声系数为2 dB ，并计算相应的最大增益。 若按单向化进行设计，则计算GT 的最大误差。
二、低噪声放大器设计原理及思路
低噪声放大器功能概述
低噪声放大器是射频／微波系统的一种必不可少的部件，它紧接接收机天线，放大天线从空中接收到的微弱信号。低噪声放大器在对微弱信号放大的同时还会产生附加于扰信号，因此它的设计目标是低噪声，足够的增益，线性动态范围宽。低噪声放大器影响整机的噪声系数和互调特性，分析如下 （1） 系统接收灵敏度： （2） 多个级连网络的总噪声系数
放大器工作组态分类
A 类放大器（导通角360度，最大理论效率50%）用于小信号、低噪声，通常是接收机前端放大器或功率放大器的前级放大。
B 类（导通角180度，最大理论效率%）和
C 类（导通角小于180度，最大理论效率大于% ）放大器电源效率高，愉出信号谐波成分高，需要有外部混合电路或滤波电路．由B 类和C 类放大器还可派生出
D 类、
E 类、P 类等放大器。
min
114(dBm/Hz)NF 10log BW(MHz)/(dB)
S S N =-+++321112
121
11
n tot A A A A A An
F F F F F
G G G G G G ---=+++
+
放大器常用元器件
①两端负阻的二极管器件
变容二极管：参量放大
隧道二极管：隧道效应
耿氏二极管：转移电子
碰撞雪崩渡越时间二极管：雪崩渡越时间
特点：应用于放大器电路的早期器件，制造比较容易、便宜，但是两端口器件
实现增益的相关电路价格确比较昂贵，且稳定性较差，调试工作困难。
②三端的晶体管器件
双极晶体管（BJT）
金属半导体场效应管（MESFET）
拟晶态高电子迁移率晶体管（PHEMT）
异质结晶体管（HBT）
放大器的技术参数
（1）频率范围：放大器的工作频率范围是选择器件和电路拓扑设计的前提。（2）增益：它是放大器的基本指标。按照增益可确定放大器的级数和器件类型。
实际功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端吸收功率之比，
与源阻抗无关，与负载阻抗有关 ;
资用功率增益：二端口网络输入资用功率与输出资用功率之比，
源端和负载端均共扼匹配，与源阻抗有关，与负载阻抗无关。它
表示放大器增益的最大潜力;
转换功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端的资用功率之
比，与两端阻抗都有关。
实际增益测量时，常用插入法，即用功率计先测信号源能给出的功率P1；再把放大器接到信源上，用同一功率计测放大器输出功率P2，功率增益就是
低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。噪声最佳匹配点并非最大增益点，因此增益G 要下降。噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。通常，相关增益比最大增益大概低2－4dB 。 （3） 噪声系数
放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量的变坏程度。级联网络中，越靠前端的元件对整个噪声系数的影响越大，在接收前端：必须做低噪声设计。放大器的设计要远离不稳定区。噪声的好坏主要取决于器件和电路设计。 （4）动态范围
放大器的线性工作范围。最小输入功率为接收灵敏度，最大输入功率是引起1dB 压缩的功率。放大器自身产生的噪声常用等效噪声温度Te 来表达。噪声温度Te 与噪声系数F 的关系是 。式中T0为环境
温度，通常取为293K 。根据公式，可以计算出常用的噪声系数和与之对应的噪
声温度。 （5）非线性特性
常用三阶交调截点P3rd 来表征放大器电路的非线性特性，三阶交调截点的典型值比P1dB 高10dB 。 （6）稳定性
放大器电路的首要条件之一是其在工作频段内的严格稳定性，这一点对微波射频电路是非常重要的，因为射频电路在某些工作频率和终端条件下有产生振荡的倾向。
当放大器的输入和输出端的反射系数的模都小于1时，不管源阻抗和负载阻抗如何，网络都是稳定的，称为绝对稳定；当输入端或输出端的反射系数的模大于1时，网络是不稳定的，称为条件稳定。
对条件稳定的放大器，其负载阻抗和源阻抗不能任意选择，而是有一定的范围，否则放大器不能稳定工作。
定义：
1
2P P G =
0(1)e T T F =?-21
1211112
S S S suficient ?--=21
1222122
S S S suficient ?--=21
12221
122211221112
2
2
S S S S S S S S necessary ??-?+--=
放大器在гS 输入平面上绝对稳定的充分必要条件为
放大器在гL 输入平面上绝对稳定的充分必要条件为
低噪声放大器特性分析
1、增益与负载有关，输入输出匹配时输出增益最大
如果输入匹配电路和输出匹配电路使微波器件的输入阻抗Z in 和输出阻抗Z out 都转换到标准系统阻抗Z 0，即Z in = Z 0， Z out = Z 0（或S = 1*，L = 2*）就可使器件的传输增益最高。
2、输入、输出匹配时，噪声并非最佳。相反有一定失配，才能实现噪声最佳。 对于MES FET （金属半导体场效应晶体管）来说，其内部噪声源包括热噪声、闪烁噪声和沟道噪声。这几类噪声是相互影响的，综合结果可归纳为本征FET 栅极端口的栅极感应噪声和漏极端口的漏极哭声两个等效噪声源。这两个等效噪声源也是相关的，如果FET 输入口（即P 1面）有一定的失配，这样就可以调整栅极感应噪声和漏极噪声之间的相位关系，使它们在输出端口上相互抵消，从而降低了噪声系数。对于双极型晶体管也存在同样机理。
根据分析，为获得最小的FET 本征噪声，从FET 输入口P 1面向信源方向视入的反射系数有一个最佳值，用out 表示。当改变输入匹配电路使呈现
S
=
out
此时，放大器具有最小噪声系数Fmin ，称为最佳噪声匹配状态。
输入、输出不匹配时，增益将下降。因为负载是复数，有可能在不同的负载下得到相同的输出，经分析在圆图上，等增益线为一圆，这个圆叫等增益圆。
输入匹配电路
输出匹配电路
微波
器件[S]
P3P1P2P4
a1a2
b1
b20
Z 0
Γ1
Γs L
Z in Z out Zs Z L 1
1>>necessary suficient 1
02>>necessary suficient
当输入匹配电路不能使信源反射系数S 和最佳反射系数opt （噪声系数最小时的反射系数）相等时，放大器噪声将增大。由于S 是复数，不同的S
值有可能得到相同的噪声系数，在圆图上噪声系数等值线为一圆，叫等噪声圆。 等噪声圆、等增益圆是我们设计输入输出匹配电路，尤其输入匹配电路的依据。
低噪声放大器的设计原则
在优先满足噪声小的前提下，提高电路增益，即根据输入等增益圆、等噪声圆，选取合适的S ，作为输入匹配电路设计依据。 输出匹配电路设计以提高放大器增益为主， 满足稳定性条件 ： out = Z0 （ L = 2*）
结构工艺上易实现 低噪声放大器的设计流程：
三、低噪声放大器设计过程
放大器设计软件平台：AWR Design Environment。
设计步骤：
①创建原理图；
·本电路根据所给的指标参数，选择的元器件是富士FHX35LG；
（富士FHX35LG的各项指标见附录）
②选择元器件富士FHX35LG，导入数据文件，测量元器件的各项指标；
a、IV特性测量电路
b、IV特性
c、FHX35LG的输入输出特性
由上图分析可知：S12特别小，应该进行单向化设计。
d、增益参数
e、噪声系数
由图知：K=1，f=
③创建稳态电路测量稳态下各项参数；
a、稳态电路图
b、稳定调节参数：（使用优化）
c、稳态调节后输入特性
与加稳定电路之前特性相比，可以看出反射系数减小，稳定度提高。
d 、稳定后的噪声系数
由第二个图可以看出，K =1时，f大概在4GHz左右。
e、噪声系数圆图
蓝色区域为潜在不稳定区域，由图可以看出，潜在不稳定区域较小。
④输入匹配电路设计；
a 、输入匹配电路
b、输入匹配电路参数设置
使用软件自带的调谐工具调整后结果
C 、输入匹配圆图
图中制作Mark的地方为4GHz，输入匹配成功。
⑤输出匹配电路设计
a、输出匹配电路
b、总电路
C、总电路特性
噪声在4GHz处得到抑制，噪声系数为；
d、单向化设计输出功率
四、附件
! 4/90
! FHX35LG
! @3V-10mA
! .1GHZ 20GHZ 22
# GHZ S MA R 50
! S-parameter data
.100 .996 .002 .516 .500 .994 .012 .517 .982 .023 .513
.950 .043 .498
.912 .059 .483
.867 .071 .462
.821 .079 .446
.783 .085 .439
.757 .087 .441
.738 .088 .452
.726 .090 .468
.707 .092 .480
.680 .090 .494
.654 .090 .503
.638 .091 .514
.626 .093 .537
.607 .094 .559
.565 .097 .564
.528 .102 .567
.484 .109 .572
.421 .116 .581 .380 .127 .547 ! Noise data 4/90
2 .81 .58
4 .74 .42
6 .69 .30
8 .64 .20
10 .60 .12
12 .56 .08
14 .53 .08
16 .50 .10
18 .48 .14
模拟电子技术课程设计报告设计课题：OTL音频功率放大器 专业班级：电子信息工程专业0701班学生姓名： 指导教师： 设计时间：2009-6-25
目录 引言 (3) 一．设计任务与要求 (3) 1.1 设计任务 (3) 1.2 设计要求 (3) 二. OTL音频功放满足的具体性能指标 (3) 三．方案设计与论证 (3) 四．原理图元器件清单及原理简述 (4) 4.1 总原理图 (4) 4.2 元器件清单 (4) 4.3 电路原理简述 (4) 五．安装与调试 (5) 5.1 元件的安装 (5) 5.2 元件的调试 (5) 六．性能测试与分析 (6) 6.1 波形测试 (6) 6.2 主要参数的测试与计算 (6) 七. 个人心得体会 (7) 八．参考文献 (7)
题目OTL音频功率放大器 设计者蔡白洁张振山 指导教师李艳萍 引言 OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。 它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)。 1 设计任务与要求 1.1设计任务： 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 3．掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和性能指标测试方法。 4. 通过一个OTL功率放大器的设计、安装和调试，进一步加深对互补对称功率放大电路的理解，增强实际动手能力。 1.2 设计要求： 1.设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标的要求，合理选用元器件。 2.广泛查阅相关的资料，不懂的地方积极向老师同学请教，讨论。认真独立的完成课题的设计。 3.按时完成课程设计并提交设计报告。 2 OTL音频功放满足的具体性能指标 1．设音频信号为vi=10mV, 频率f＝1KHz。 2．额定输出功率Po≥2W。 3．负载阻抗RL=8Ω。 4．失真度γ≤3%。 3 方案设计与论证 要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功率放大器。其中，二极管T1构成前置放大级，对输入信号进行倒相放大，二极管T2，T3的参数一致，互补对称，且均为共集电极接法，保证了输出电阻低，负载能力强的优点，作用是对输入的信号进行功率放大。 在明确了电路接线的基础上，在电路板上进行仿真模拟，并按照课本上相关的知识对该功放的主要参数计算。电路在12V的直流电压下工作，在负载为8Ω
参加全国大学生电子设计大赛的同学们加 油了！ 低频功率放大器设计与总结报告 作者：王汉光 一、任务 设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率MOS 晶体管。 二、要求 1．基本要求 （1）当输入正弦信号电压有效值为5mV时，在8Ω电阻负载（一端接地）上，输出功率≥5W，输出波形无明显失真。 （2）通频带为20Hz～20kHz。 （3）输入电阻为600Ω。 （4）输出噪声电压有效值V0N≤5mV。 （5）尽可能提高功率放大器的整机效率。 （6）具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于5%。
2. 发挥部分 （1）低频功率放大器通频带扩展为10Hz～50kHz。 （2）在通频带内低频功率放大器失真度小于1%。 （3）在满足输出功率≥5W、通频带为20Hz～20kHz的前提下,尽可能降低输入信号幅度。 （4）设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为40～60Hz。在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB。 （5）其他。 摘要： 本系统采用了NE5534p作为前级的电压放大电路来给低通功率放大电路提供输入电压，通过低通功率放大电路将功率放大，由双踪示波器对整个系统的输入输出端进行监测，调节可变电阻，使输出波形无明显失真，从而使输出功率达到指定的输出功率要求。输入的频率范围为20Hz~20kHz。 一．概述： 本系统通过信号发生器输入电压为5mV，频率在20Hz~20kHz范围内的信号，对信号进行功率放大，低通功率放大器模块由+/-15V的直流电源提供，通过前级放大电路将输入电压放大，再由低通功率放大电路进行功率放大。在此期间，用示波器监测低通功率放大模块的输入输出端，观察波形是否失真，以及测量最大最小不失真频率。 二．系统工作原理及分析： 此系统由三部分组成，分别为电源模块、前级放大模块、低频功率放大模块。 如图所示：
题目：音频功率放大器电路 音频功率放大器设计任务 1、基本要求 （1）频带范围 200Hz —— 10KHz，失真度 < 5%。 （2）电压增益 >= 20dB。 （3）输出功率 >= 1 W (8欧姆负载)。 （4）功率放大电路部分使用分立元件设计。 发挥部分 （1）增加音调控制电路。 （2）增加话筒输入接口，灵敏度 5mV，输入阻抗 >> 20 欧姆。 （3）输出功率 >= 10W (8欧姆负载)。 （4）其他。 目录 1 引言····························································· 2 总体设计方案·····················································2.1 设计思路······················································· 2.2 总体设计框图··················································· 3 设计原理分析·····················································3.1设计总原理图 3.2设计的PCB电路图 ··· 1 引言 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。本次设计旨在熟悉设计流程，达到基本指标。 2 总体方案 根据实验要求，本次设计主要是也能够是用集成功放TDA2030为主的电路 一、电路工作原理 图1所示电路为音频功率放大器原理图，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10~1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。 RP是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R1是TDA2030同相输入端偏置电阻。 R2、R3决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为 （R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点稳定性好。 C4、C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R4、R5称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。 2．电流反馈 电流反馈是指在一个反馈电路中，若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈;若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈。通常可以采用负载短路法来判断。 从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若
电子技术课程设计报告 设计课题：音频功率放大器的设计与制作 拔河游戏机的设计与制作
模电部分 音频功率放大器的设计与制作 一、设计任务与要求 1）话筒放大器和前置放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ（也有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω等），所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号（最高频率达到20kHz）。其输入阻抗应远大于输出阻抗。前置放大器要求失真小、通频带宽。 2）电子混响器电子混响器的作用是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。该部分电路有专用电路可以选用，不作设计要求。 3）音调控制器音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。这部分参考电路较多，要求通过仿真进行选取，并进行必要的计算。 4）功率放大器功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有单电源供电的OTL电路和正负双电源供电的OCL 电路。有专用集成电路功率放大器芯片。可采用由集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器，要求进行必要的计算和计算机仿真。 设计参数 ①放大器的失真度<1%。 ②放大器的功率>1W。 ③放大器的频响为50Hz—20kHz。 ④音调控制特性为自选。 （3）设计要求 1）调研，查找并收集资料。 2）总体设计，画出框图。
3）单元电路设计。 4）电气原理设计---绘制原理图。 5）参数计算——列元器件明细表。 6）用EWB对设计电路进行仿真实验，并给出仿真结果及关键点的波形。 7）撰写设计说明书。 8）参考资料目录。 二、方案设计与论证 2.1 音响模块流图 图2－1电路整体框图 话音放大器：话音放大器的作用是不失真地放大音频信号。 电子混响器：电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。 混合前置放大器：混合前置放大器的作用是将音乐信号和电子混响后的声音信号混合放大。 音调控制器：音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。 功率放大器：功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL提供一定的输出功率 电路方案的比较与论证 2.2话音放大电路的比较与论证 方案一：采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一。应用非常广泛，双列直插8脚或圆筒8脚封装。工
本电路设计采用前置放大电路和音频功率放大电路相结合的放大模式，前者采用TL072对电压进行放大，后者采用性能优良的TDA2616对电压和电流放大，给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。在前置放大和功放之间加上一个滑动变阻，就保证了音量可调，在滑动变阻器之前再加上一足够大电阻，这样保证了信号不失真。除此之外，加上相应的旁路电容又使得电路具有杂音小，有电源退偶，无自激等优点。根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用multisim11软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 关键词： TL072 TDA2616 性能优良音量可调杂音小 目录 1 设计任务和要求 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计要求 (2) 2 系统设计 (3) 2.1系统要求 (3) 2.2方案设计 (3) 2.3系统工作原理 (4) 3 单元电路设计 (6) 3.1前置放大电路 (6) 3.1.1电路结构及工作原理 (6) 3.1.2元器件的选择及参数确定 (9) 3.1.3 前级放大电路仿真 (10) 3.2后级放大部分 (10) 3.2.1电路结构及工作原理 (12) 3.2.2电路仿真 (13) 3.2.3元器件的选择及参数确定 (15) 3.3音源选择电路 (15) 3.3.1电路结构及工作原理 (15) 3.3.2电路仿真 (16) 3.3.3元器件的选择及参数确定 (16) 3.4电源 (17) 4系统仿真 (20) 5 电路安装、调试与测试 (21) 5.1电路安装 (21) 5.2电路调试 (23) 5.3系统功能及性能测试 (23)
低频功率放大器 毕业设计论文 【摘要】实用低频功率放大器主要应用是对音频信号进行功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要由稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路和保护电路共五部分构成。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。前置放大器主要是电压的放大。功率放大器实现电流、电压的放大。波形变换电路是将正弦信号电压变换成规定要求的方波信号。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路 本设计的低频功率放大器同时还具有测量显示功率输出、电源供给功率和整机效率的功能。本文首先对功率放大器的课题背景作简要的说明，随后对功率放大器的一些基础知识进行介绍。最后，本文具体叙述实用低频功率放大器的安装与调试，并对电路在工作中易出现的失真情况做了细致的分析。 关键字：前置放大；功率放大；稳压电源电路；
Low frequency power amplifier design graduate paper 【 abstract 】 practical low frequency power amplifier is mainly used for audio signal power amplifier, this paper introduces the weak signal amplifier ability has the low frequency power amplifier, the basic principle of content, the technical route. The main circuit by manostat, preamplifier, power amplifiers, wave transform circuit and the protection circuit of five parts. Manostat primarily for pre-amplifier, power amplifier provide stable dc power. The preamplifier mainly is the voltage scaling. Power amplifier realize current, voltage scaling. Wave transform circuit is will sine signal voltage transform into the requirements of square wave signal. The design of the structure is simple, practical circuit, make full use of the performance of the integrated amplifier. The experimental results show that the power amplifier in bandwidth, distortion degree, efficiency has good index, higher practicability, for power amplifier design offers wide thinking The design of the low frequency power amplifier and at the same time also has measurement shows power output, power supply power and the efficiency of the function. This paper first to power amplifier background of the topic be briefly and then some basic knowledge of power amplifier is introduced. Finally, this paper describes the low frequency power amplifier specific practical installation and commissioning, and in the work of circuit to occur during the distortion of the situation did meticulous analysis. Key word: preamplifier; Power amplifier; Stabilized voltage power supply circuit;
音频功率放大器的设计任务书 1 设计指标 （1）直接耦合的功率放大器，额定输出功率10W，负载阻抗8Ω；（2）具有频响宽、保真度度、动态特性好及易于集成化； （3）采用分立元件设计； （4）所设计的电路具有一定的抗干扰能力。 2 设计要求 （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）S C H文件生成与打印输出。 3 编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4 答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。
音频功率放大器设计 摘要：这款功放采用了典型的OC L 功放电路，为全互补对称式纯甲类DC 结构，功放的每一级放大均工作于甲类状态。输入级和电压放大级采用线性较好的沃尔漫电路，差分管及电流推动管分别为很出名的K170、J 74（可用K389、J 109孪生对管对换）对管和K214、J77中功率M OS 管，功率输出级为2SC 5200和2S A1943大功率东芝管并联输出，功率强劲，驱动阻抗2Ω的喇叭也轻松自如，毫不费力。综合运用了我们前面所学的知识。设计完全符合要求。 关键字：沃尔漫电路 T IM 共源-共基电路 共射-共基电路 1 引言 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。 2 设计思路 甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器它有吸引人的音质。甲类放大器输出电路 本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。因此，不存在开关失真和交越失真等问题。甲类放大器始终保持大电流的工作状态。所以对猝发性声音瞬间升降能迅速反映。因而输出功率发生急剧变化时，电 输入音 频信号 前置放大级电路 共射-共基电路 共射-共基电路 恒压源电路 推动级 反馈电路 至末级 功放 沃 尔漫电路 图1 前置放大电路框图
《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名雷锋 学号 52305105121520 院系自动控制与机械工程学院 班级核电一班 指导教师王老师黄老师 2014年 6月
目录 一、设计的目的 (1) 二、设计任务和要求 (1) 三、课程设计内容 (1) 1. Multisim仿真软件的学习 (1) 四、基础性电路的Multisim仿真 (2) 1.题目一：半导体器件的Multisim仿真 (2) 2.题目二：单管放大电路的Multisim仿真 (7) 3.题目三：差分放大电路的Multisim仿真 (11) 4.题目四：两级反馈放大电路的Multisim仿真 (14) 5.题目五：集成运算放大电路的Multisim仿真 (21) 6.题目六：波形发生电路的Multisim仿真 (23) 五.综合性能电路的设计和仿真 (26) 1.题目二：功率放大器的设计 (26) 六、总结 (29) 七、参考文献 (29)
一、设计的目的 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学实践，掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术打下基础。 二、设计任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成基础性的电路设计和仿真及综合性电路设计和仿真。 要求： 1、巩固和加深对《电子课程2》课程知识的理解； 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料； 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法； 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法； 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真 结果。 三、课程设计内容 1. Multisim仿真软件的学习 Multisim7是一个优秀的电工技术仿真软件，既可以完成电路设计和版图绘制，也可以创建工作平台进行仿真实验。Multisim7软件功能完善，操作界面友好，分析数据准确，易学易用，灵活简便，因此，在教学、科研和工程技术等领域得到广泛地应用。
功率放大器的仿真设计 0 引言 各种无线通信系统的发展，大大加速了半导体器件和射频功率放大器的研究进程。射频功率放大器在无线通信系统中起着至关重要的作用，它的设计好坏影响着整个系统的性能。因此，无线系统需要设计性能良好的放大器。而且，为了适应无线系统的快速发展，产品开发的周期也是一个重要因素。另外，在各种无线系统中由于不同调制类型和多载波通信的采用，射频工程师为减小功率放大器的非线性失真，尤其是设计无线基站应用的高功率放大器时面临着巨大的挑战。采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步有环设计参数，同时达到加速产品开发进程的目的。 功率放大器（PA）在整个无线通信系统中是非常重要的一环，因为它的输出功率决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。 1 功率放大器基础 1．1 功率放大器的种类 根据输入与输出信号间的大小比例关系，功率放大器可分为线性放大器与非线性放大器两种。属于线性放大器的有A类、B类及AB类放大器；属于非线性的则有C类、D类、E类、F类等类型的放大器。 （1） A类放大器是所有类型功率放大器中线性最高的，其功率元件在输入信号的全部周期内均导通，即导通角为360°，但其效率却非常低，在理想状 态下效率仅达到50%，而在实际电路中，则仍限制在30%以下。 （2） B类功率放大器的功率元件只在输入正弦波之半周期内导通，即导通角仅为180°，其效率在理想状态下可达到78%，但在实际电路中所达到的效 率不会超过60%。 （3） AB类功率放大器的特性介于A类和B类放大器之间，其功率元件偏压在远比正弦波信号峰值小的非零直流电流，因此导通角大于180°但远小于360°。一般情况下，其效率介于30%~60%之间。 （4） C类功率放大器的功率元件的导通时段比半周期短，即导通角小于180°。 其输出波形为周期性脉冲，必须并联LC滤波电路后，才可得到所需要的正弦波。在理论上，C类放大器的效率可达到100%，但在实际电路中仅能
2013年课程设计实验报告实用低频功率放大器 学院： 班级： 姓名： 学号： 序号： '
一、任务： 设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。其原理示意图如下： 二、技术指标： 1.基本要求： （1）在放大通道的正弦信号输入电压幅度为（50~700）mV，等效负载电阻RL为8Ω下，放大通道应满足： a.额定输出功率POR≥10W; b.带宽BW≥(50~10000)HZ; c.在POR下和BW内的非线性失真系数≤3%; ~ d.在POR下的效率≥55%; e.在前置放大处级输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流声功率≤10mV （2）自行设计满足本设计任务要求用的稳压电源，画出实际的直流稳压电源原理图即可。 2.发挥部分 （1）放大器的时间响应： a.方波产生由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波;频率为 1000HZ;上升和下降时间≤1us;峰—峰值电压为200mVP-P。用上述方波激励放 大通道时，在RL=8Ω下，放大通道应满足。 b. 额定输出功率POR≥10W; c.在POR下输出波形上升和下降时间≤12us; d.在POR下输出波形顶部斜降≤2%; e.在POR下输出波形过冲量≤5%; （2）放大通道性能指标的提高和实用功能的扩展（例如：提高工作效率、减小非线性失真） 3., 4.要求： 设计与总结报告；方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，结果分析，要有特色与创新 主要参考元件：LM1875、LF353、LM311、UA741、NE5532
三、方案设计： 1.波形转换电路 先经过前级放大后再直接采用施密特触发器进行变换与整形。而施密特电路可用高精度、高速运算电路搭接而成，利用稳压管将电压稳定在6．2 V左右，然后利用电阻分压得到要求的正负对称的峰一峰值为200 mV 的方波信号。运放选用NE5532，施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357。 用multisim软件画电路图如下： 仿真后波形如下： 产生方波 #
课程设计报告 题目：由集成运放和晶体管组成的OCL 功率放大器的设计 学生：郭二珍 学生学号：1008220107 系别：电气学院 专业：自动化 届别：2015年 指导教师：廖晓纬 电气信息工程学院制 2014年3月
OCL功率放大器的设计 学生：郭二珍 指导老师：廖晓纬 电气学院10级自动化 1、绪论 功率放大器(简称功放)的作用是给音频放大器的负载R L(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。 OCL是英文Output Capacitor Less的缩写，意为无输出电容的功率放大器。采用了两组电源供电，使用了正负电源。在输入电压不太高的情况下，也能获得较大的输出频率。省去了输出端的耦合电容，使放大器的频率特性得到扩展。OCL功率放大器是一种直接耦合的功率放大器，它具有频响宽、保真度高、动态特性好及易于集成化等特点。性能优良的集成功率放大器给电子电路功放级的调试带来了极大的方便。集成功率放大电路还具有输出功率大、外围元件少、使用方便等优点，因此在收音机、电视机、扩音器、伺服放大电路中也得到了广泛的应用。 功率放大器可分为三种工作状态：(1)甲类工作状态Q点在交流负载的中点，输出的是一种没有削波失真的完整信号，但效率较低。(2)乙类工作状态Q点在交流负载线和IB=0输出特性曲线的交界处，放大器只有半波输出，存在严重的失真。(3)甲乙类工作状态Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处，克服了乙类互补电路产生交越失真，提高了效率。
因此，本设计可采用甲乙类互补电路。 2、容摘要 本设计中要求设计一个由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器。在输入正弦波幅度Ui等于200mV，负载电阻R L等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥2W，功率放大器的频带宽度BW≥80Hz~10KHZ 功率放大电路实质上是能量转换电路，它主要要求输出功率尽可能大，效率尽可能的高，非线性失真尽可能要小，功率器件的散热较好。 本设计选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。 此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类，其目的是为了减少“交越失真”。 由于两管的工作点稍高于截止点，因而均有一很小的静态工作电流I CQ。这样，便可克服管子的死区电压，使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化，从而克服了交越失真。 OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。
高保真音频功率放大器设计心得体会 对作品的自我评价 我们这次所做的高保真音频功率板，我个人认为是比较成功的。首先，上机试音，发现其效果不错，中音不俗，低音不错，高音一般，失真较小，能过满足一般的听觉需求；其次，我们所做的功放板在元件位置的摆放、元件焊点的焊接以及板块的整体布局等方面，还是达到了不错的效果，线条的走向还算不错，加了三四条跳线。最后，我们的整机测试的技术指标也符合所给定的要求。这是我们第一次通过自己设计电路、仿真、购买元件、焊接装配调试而做出的成果，不紧加深巩固了模电基础知识，也学到了许多课本上没有的知识。 对作品提出的改进意见 我们的功放板同样也存在一些问题:有一定的交流噪声和触摸噪声，高音部分不太理想，这可能与我们的元器件的选取、元件布局以及布线走向有关。元器件的选取方面，电容的选取可不太好，特别是一些瓷片电容，不稳定，抗干扰能力差，最好把这些瓷片电容换掉；还有我们的布线走向和元件布局可能也不太好，可以试着把电源供电部分从中分开，焊在另一块板子上，以减少交流电源对输入信号的干扰，提高信噪比。还有就是部分走线有点太长，这对提高音质较少噪音有影响，我们可以试着通过Protel等软件绘制出合理的PCB(印刷电路板)图，然后制作一块印刷电路板，把元器件重新安在上面，当然，这是一个“大手术”，在排除其他干扰情况下这一步也可以不要。 心得体会 这次模拟电子基础课程设计的学习，学到了很多关于模电理论方面和实践方面的知识，受益匪浅。我对这门课程设计非常感兴趣。不仅锻炼了自己的动手能力，也从一定程度上巩固了Multism仿真软件的应用，亦加深了对模电功率放大器方面知识的理解。 我们最先要做的是绘制一份合理的高保真音频功率放大器的电路原理图，在这过程中我们根据各种元件的用途、型号及实际应用效果，查找了许多有关方面
电子电路设计实践 设计题目：直流稳压电源设计 系别：电气工程学院专业：电子信息工程 班级：2011级1 班姓名：腾伟峰 学号：201151746 指导教师：张全禹 时间：2013年3月17日 绥化学院电气工程学院
高频功率放大器 1设计要求 1.1 已知条件 +VCC=+12V,晶体管3DG130的主要参数为PCM=700mW，ICM=300mA，VCES≤0.6V，hfe≥30，fT≥150MHz，放大器功率增益AP≥6dB。晶体管3DA1的主要参数为PCM=1W，ICM=750mA，VCES≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz,AP≥13dB。 1.2 主要技术参数 输出功率P0≥500mW，工作中心频率f0≈5MHz，效率η＞50%，负载RL=50Ω。 1.3 具体要求 分析高频功率放大器原理，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，利用电子设计工具软件multisim对电路进行仿真测试，分析电路的特性。
2原理分析 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器。 利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90o，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。图 1为丙类谐振功率放大器。 图 1 丙类谐振功率放大器
常用低频功率放大器
第4章低频功率放大器 【课题】 4.2常用低频功率放大器 【教学目的】 1．会识读OTL、OCL功放电路的电路图。 2．理解OCL和OTL功放电路的工作原理。 3．理解产生交越失真原因、掌握消除交越失真的方法。 4．会计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。 5．了解功放器件的选用及安全使用常识。 【教学重点】 1．OCL和OTL功放电路组成、主要元件的作用及工作原理。 2．消除交越失真的方法。 3．计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。 4．功放器件的选用及安全使用常识。 【教学难点】 1．产生交越失真的原因及消除方法。 2．OCL功放电路主要元件的作用及工作原理。 3．OTL功放电路主要元件的作用及工作原理。【教学参考学时】
4学时 【教学方法】 讲授法、分组讨论法。 【教学过程】 一、引入新课 复习低频功率放大器的分类。 二、讲授新课 4.2.1 OCL功率放大器 一、未设偏置电路的OCL功放电路 1．电路组成特点 （1）由一对特性参数基本相同，导电类型不同的功放管V1（NPN管）和V2（PNP管）组成的射极输出器构成，如图4.2所示。 （2）电路输出端采用直 接耦合。 （3）电路采用双电源供 电。 （4）电路未设置偏置电 V c 路，静态时两功放管均处于截止状态，即电路工作在乙类状态。
2．电路工作原理 （1）静态时，由于V 1和V 2特性相同，供电电源对称，使功放管发射极到地的电压，即中点电位V A =0，功放管V 1、V 2均截止，电路中无功率损耗。 （2）当输入交流信号v i 为正半周期时, V 1正偏导通，V 2反偏截止, 信号经V 1管放大，V 1管集电极电流i c1流经负载R L ，在R L 上形成输出电压v o 的正半周，如图4.3（教材图4.6）所示，其电流方向如图 4.2中箭头所示。 （3）当v i 为负半周时,V 1反偏截止,V 2正偏导通, 信 号经V 2管放大，V 2管集电极电流i c2流经R L ，在R L 上形成输出电压v o 的负半周，电流方向与正半周相反。 因此，在输入信号变化一个周期内，V 1、V 2交替半周导通，犹如一推一挽，在负载上合成完整的信号波形。 3．电路存在交越失真 （1）交越失真 输出波形在正、负半周的交替处产生失真称为交越失真，如图4.3所示。 （2）产生交越失真的原因 电路未设置偏置电路，功放管因静态电流为零，处于截止状态。在输入信号v i 小于死区电压时，三极管不能导通，造成两功放管在输出信号的正、负半周交接处 V c 交越 图
音频功率放大器的设计报告 目录 一、设计任务和要求 (2) 二、设计方案的选择与论证 (2) 三、电路设计计算与分析 (4) UA741介绍 (4) 前级电路原理图及仿真结果 (5) （6）TDA2030介绍·················································· 音频功放电路原理图及仿真结果 (7) 结果与分析 (8) 总原理图 (9) PCB图 (10) 四、总结及心得 (12) 五、附录 (14) 六、参考文献 (15)
音频功率放大器的设计 一、设计任务和要求 1、设计任务 设计一音频功率放大器，满足： （1）、输出功率为1W---2W； （2）、输出阻抗8-16欧姆； （3）、带宽：100Hz—10KHz； 2、设计要求 （1）、根据设计指标，确定电路的理论设计； （2）、学会合理的选择电路的元器件； （3）、利用multisim软件完成对相关电路模块的仿真分析； （4）、按时提交课程设计报告，画出设计电路图，交一份A3的图纸，完成相 应的答辩； 二、设计方案的选择与论证 音频功率放大器，简称音频功放，该设备主要用于推动扬声设备发声，因而，在很多电子设备上均有应用，比如，手机、电脑、电视机、音响设备等，是我们生活、学习不可或缺的重要设备，为我们的生活带来了很多便利。 音频功率放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大，使其功率增加，然后输出。前置放大主要完成对小信号的放大，使用一个同向放大电路对输入的音频小信号的电压进行放大，得到后一级所需要的输入。后一级的主要对音频进行功率放大，使其能够驱动电阻而得到需要的音频。设计时首先根据技术
课程设计报告 学生姓名:张浩学学号：201130903013 7 学 院:电气工程学院 班 级: 电自1116(实验111） 题 目: 模电音频功率放大电路设计 指导教师：张光烈职称: 2013 年 7月 4 日
1、设计题目：音频功率放大电路 2、设计任务目的与要求： 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为扬声器，阻抗8。 指标：频带宽50HZ～20kHZ，输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W；输入灵敏度为100mV，输入阻抗不低于47KΩ。 模电这门课程主要讲了二极管，三极管，几种放大电路，信号运算与处理电路，正弦信号产生电路，直流稳压电源。功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出频率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本实验设计的是一个OTL功率放大器，该放大器采用复合管无输出耦合电容，并采用单电源供电。主要涉及了放大器的偏置电路克服交越失真，复合管的基本组合提高电路功率，交直流反馈电路，对称电路，并用multism软件对OTL 功率放大器进行仿真实现。根据电路图和给定的原件参数，使用multism 软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 3、整体电路设计： ⑴方案比较： ①利用运放芯片 LM1875和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源分别接+30v和-30v并且电源功率至少要50w，输出功率30w。 ②利用运放芯片TDA2030和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源只需接+19v，另一端接地，负载是阻抗为8Ω的扬声器，输出功率大于8w。 通过比较，方案①的输出功率有30w，但其输入要求比较苛刻，添加了实验难度。而方案②的要求不高，并能满足设计要求，所以选取方案②来进行设计。 ⑵整体电路框图：
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1003班 指导教师：葛华工作单位：信息工程学院 题目: 功率放大器的设计 初始条件： 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计一个功率放大器电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2013.11.17-11.21对功率放大器进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要........................................................................ I Abstract ................................................................... II 1 功放的工作原理及分类 (1) 1.1功放的工作原理 (1) 1.2功放的分类 (1) 2 软件介绍 (2) 2.1 Proteus (2) 2.1.1 Proteus简介 (2) 2.1.2工作界面 (2) 2.1.3 对象的放置和编辑 (3) 2.1.4 连线 (4) 2.2Cadence软件 (4) 2.2.1 Cadence简介 (4) 2.2.2 Cadence软件的特点 (4) 2.2.3电路PCB的设计步骤 (4) 3 设计方案 (6) 3.1 运算放大电路的设计 (6) 3.2 功率放大电路的设计 (7) 3.3 音频功率放大电路 (9) 3.4方案总结及仿真 (10) 4 Candence软件操作 (11) 4.1 Cadence画电路原理图 (11) 4.2 布线及PCB图 (11) 4.2.1布线注意事项 (11) 4.2.2 PCB制作 (12) 5.心得体会 (14) 6.参考文献 (15)
课程设计任务书学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 音响放大器设计与制作 初始条件：集成芯片LM324三块，LM386一块，瓷片电容，电解电容，电位器若干，4Ω/扬声器一个。 要求完成的主要任务: （1）技术指标如下： a．输出功率：； b．负载阻抗：4欧姆； c．频率响应：fL~fH=50Hz~20KHz； d．输入阻抗：>20K欧姆； e．整机电压增益： >50dB； （2）电路要求有独立的前置放大级（放大话筒信号）。 （3）电路要求有独立的功率放大级。 时间安排： 2016年1月10日查资料 2016年1月11，12日设计电路 2016年1月13日仿真 2016年1月14日，15日实物调试 2016年1月16日答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要......................................................... ABSTRACT ...................................................... １电路方案的比较与论证........................................ 音响放大器的总设计........................................... 放大电路的比较与论证........................................ 音频功率放大电路的比较与论证................................ 2核心元器件介绍............................................... LM324的介绍................................................. LM386的介绍................................................. 3电路设计 .................................................... 直流稳压电源电路的设计...................................... 话音放大器.................................................. 混合前置放大器.............................................. 音调控制器.................................................. 功率放大电路的设计.......................................... 总电路图 (18) 4用MULTISIM进行仿真.......................................... 话放与混放性能测试.......................................... 单独功放性能测试 (20)