模拟电路课程设计报告设计课题：程控放大器设计
班级：15级电子科学与技术
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学号：
指导老师：
设计时间：2017年6月12日~14日
学院：物理与信息工程学院
程控放大器的设计与实现
摘要
本文介绍了一种可数字程序控制增益的放大器。该电路由两片OP07CP芯片组成两级反相放大器，采用CD4051芯片作为增益切换开关，通过控制开关改变反馈电阻来达到改变电路的增益的目的，可适应大范围变化的模拟信号电平。文章首先对两种系统方案进行详细介绍与优劣对比，接着概述了电路的设计过程及思路，然后又介绍了系统的调试过程与过程中遇到的问题的解决。该系统可以很好的完成目标要求，即增益范围为10DB—60DB，在40DB处有40KHZ的带宽。
关键词
程控放大器；运算器放大器；增益
The Design and Realization of Program-controlled Amplifier
Abstract
This paper presents an amplifier with digitally controlled gain. The circuit consists of two OP07CP chip level two inverting amplifier using CD4051 chip as the gain switch, change the feedback resistance by controlling the switch to change the gain of the circuit to adapt to changes in the scope of the analog signal level. This paper first introduces the two system schemes in detail, and compares the advantages and disadvantages, then summarizes the design process and ideas of the circuit, and then introduces the debugging process of the system and the solutions to the problems encountered in the process. The system can achieve the target requirements very well, that is, the gain range is 10DB - 60DB, and there is 40KHZ bandwidth at 40DB.
Key words
Program-controlled amplifier; operational Amplifier; gain
目录
1 前言 (4)
2.指标要求 (6)
3．总体方案设计 (6)
3.1 方案一 (6)
3.2 方案二 (9)
3.3方案选择 (10)
方案1具有如下优缺点： (10)
方案2具有如下优缺点： (10)
4．单元模块设计 (12)
4.1单元模块功能介绍 (12)
4.1.1 两级放大 (12)
4.2电路参数计算 (15)
4.2.1放大参数计算 (15)
4.2.2 第二级放大参数计算 (15)
4.2.3元器件的选择 (15)
4.3各单元模块连接 (16)
5.1硬件调试 (17)
5.1.1 调试内容 (17)
5.2.2 调试方法 (17)
6. 系统功能和指标参数 (18)
6.1 功能 (18)
6.2 指标参数测试 (18)
6.2.1测试方法 (18)
6.3 实测结果与设计要求的对比 (18)
6.4波形记录 (19)
7．设计总结 (23)
【参考文献】 (24)
1前言
在这个数字电路高速发展的时代，许多模拟电路已被数字化，似乎数字将完全取代模拟，当然，这是不可能实现的，因为事物的本源是数字的，自然界的信息也是连续的模拟的，因此研究模拟电路也是十分有必要的。
而本文介绍的程控增益放大器则巧妙的结合了数字电路和模拟电路，用数字控制模拟对信号进行放大，这大大方便了对该电路的使用，而这也将成为一种趋势。本文介绍的放大器可以对信号进行大范围放大，而且在中频段的线性性吻合的特别好。该电路最大限度的利用了OP07的优点。
在这个越来越重视数据的时代，程控增益放大器在数据采集系统、自动测控系统和各种智能仪器仪表中得到越来越多的应用。
2.指标要求
设计和实现一程控放大器，增益在10～60dB之间，以10dB步进可调；当增益为40dB时，－3dB带宽≥40kHz.电压增益误差≤10％，最大输出电压≤10V。
3．总体方案设计
3.1 方案一
图3.1 仪表放大器框图
该方案是通过将信号输入由三运放构成的仪表放大器（如图3.2）中，该电路的
增益公式为
)
2
1(1
3
4
I
o
G
u R
R
R
R
u
u
A+
-
=
=
。
第一级为由两对称同相放大器构成的差分放大器，通过调整两运放间公用的反馈网络电阻Rg的大小，从而达到改变第一级的增益，而第二级用的是一个减法电路。对加到放大器输入端的共模电压在RG两端具有相同的电位，从而不会在RG上产生电流。由于没有电流流过RG（也就无电流流过R1和R2），因此对于公模信号来说放大器A1 和A2 将作为单位增益跟随器而工作。因此，共模信号将以单位增益通过输入缓冲器，而差分电压将按〔1＋（2 RF/RG）〕的增益系数被放大。这也就意味着该电路的第一级共模抑制比是〔1＋（2 RF/RG）〕。第二级普通减法电路，如果能做到R4=R6,R3=R5那么也可以引入极高的CMRR 但是由于电阻阻值存在误差，而这一电路要求电阻对R4 /R6和R3 /R5的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。例如，当增益等于1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMRR便下降到66 dB（2000:1）。同样，如果源阻抗有100 Ω的不平衡将使CMRR下降6 dB。因此靠这一级提高CMRR明显是靠不住的。
图3.2
3.2 方案二
图3.3 两级反相放大器框图
该方案将交流信号经过两级反相放大，可通过改变反馈电阻的阻值来调节放大倍数，其原理图以及增益公式如图3.4所示。该电路较为简单，其增益公式也比较简单，他的共模抑制必须依靠运放的内部差分放大器，由于经过两次反向，因此其输出的信号将与输入的同相位。
图3.4
3.3方案选择
方案1具有如下优缺点：
优点：具有极高的CMRR，通过调节RG也足以完成10DB---60DB的增益范围。缺点：该电路第一级为同相放大器，放大倍数必须是1以上，而课程设计的放大倍数必须是3.1到1000倍，因此第二级放大倍数不可能超过3.1，这意味着第一级放大器将承受最大为330倍的增益。而0P07的GBP只有0.6M，说明当放大倍数为100时，第一级将放大33倍，这样的话其最大3DB带宽上限频率只有18.8M，而题目要求达到当增益为40dB时，－3dB带宽≥40kHz.所以这个电路明显达不到这个要求。
方案2具有如下优缺点：
优点：电路结构较为简单，两个输入端电压相等并等于零，故没有共模输入信号，从而对运放的共模抑制没有要求；且该形式的电路增益调节十分方便，增益可以在0以下，这是同相放大做不到的。而该系统可以完成所有指标要求，甚至超过。
缺点：深度负反馈条件下，输入电阻为R1，输入电阻不能达到理想情况。
这里选择优点更多且更方便调节的方案2。
4．单元模块设计
4.1单元模块功能介绍
4.1.1 两级放大
图4.1.1 两级放大
放大部分采用了反相放大电路，输入部分串入耦合电容可以除去直流量，它的抗干扰能力强，在输入级正是要有这个特点，能够有效抑制噪声；通过调节反馈网络的阻值可方便的改变放大倍数，电路结构也很简单。
4.1.2 程控部分
图4.1.2 程控部分
通过控制拨码开关输入三位的二进制代码，可以使模拟开关选择不同的档位，来选择不同的电阻连接到电路中，如上图所示，其中A1与A2分别与上个模块中的对应A1,A2连接。
4.1.3 电源退耦部分
电源退偶，可将电源上的噪声电压引入到地平面，让电源电压保持在一个稳定的值，这样系统才可能稳定工作。用一个大电容并联一个小电容，并且在布局时尽量将电容放在运放电源引脚旁。
4.2电路参数计算
4.2.1放大参数计算
放大倍数计算表达式：A=Rf1/R1，选定R1为1Ω
K，第二级放大10倍，则根据计算式可得如下表格：
4.2.2 第二级放大参数计算
放大倍数计算表达式：A=Rf2/R2，选定R2为1Ω
K。
K，则Rf2=10Ω
4.2.3元器件的选择
4.3各单元模块连接
图4.3 单元模块连接
第一级放大与程控部分相结合，便为可控增益的反相放大器，其放大倍数可通过程控电阻选择电路，第二级放大倍数定为10倍左右。
5.1硬件调试
5.1.1 调试内容
(1)调节第二级放大倍数为10倍；
(2)调第一级各个档次放大倍数使总的放大倍数达到预期目标。
(3)调试40DB处的带宽，如果带宽不够适当调整耦合电容的大小。
5.2.2 调试方法
（1）将10KHZ,100mv交流小信号（无偏置）直接输入到二级放大器Vi2处，输出接到示波器，调整二级放大反馈电阻，使输出为1v且不失真；
（2）将拨码开关拨到1档（
A
A
A0
1
2=000），输入10KHZ 10mv正弦信号，输
出接示波器，调整第一级放大反馈电阻，使得输出VPP约为31.62mv；
（3）将拨码开关拨到2档（
A
A
A0
1
2=001），调整反馈电阻大小，使得输出VPP
为100mv；
（4）将拨码开关拨到3档（
A
A
A0
1
2=010），调整反馈电阻，使得使得输出VPP
为316.2mv；
（5）将拨码开关拨到4档（
A
A
A0
1
2=011），调整第一级放大反馈电阻使得输
出VPP为1v；
（6）将拨码开关拨到5档（
A
A
A0
1
2=100），调整反馈电阻，使得使得输出VPP
为3.16v且不失真；
（7）拨码关拨到第6档（
A
A
A0
1
2=101），调整第一级放大反馈电阻，输出应
为VPP=10v；
（8）在第4档即100倍处，将频率上升至50KHZ，输出VPP应不低于707mv且波形无失真。
调试完毕。
6.系统功能和指标参数
6.1 功能
系统可通过数字信号输入控制放大器的增益大小，实现从10dB到60dB的增益,以10dB步进可调，总共六档切换，且在40DB的增益处有40KHZ以上的带宽。
6.2 指标参数测试
6.2.1测试方法
将10mv交流小信号输入到放大器第一级的反相输入端，然后将输出接到示
波器，拨动微动开关调到对应档位（1~5档，即
A
A
A0
1
2=000~101），观察示波
器的波形峰峰值。
6.3 实测结果与设计要求的对比
6.4波形记录
10DB增益10mv 10KHZ输入
20DB增益10mv 10KHZ输入
30DB增益10mv 10KHZ输入
40DB增益10mv 10KHZ输入
音频功率放大器设计 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的 条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高 音10kHz处有±12dB的调节范围。 二、设计方案分析 根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。 下面主要介绍各部 分电路的特点及要求。 图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输
出驱动扬声器。声音源 的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低
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
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
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摘要：本设计由三个模块电路构成：前即高共模抑制比仪器,8wei DAC0832衰减器，和单片机键盘显示处理模块。前级模拟放大部分具有高共模抑制比，高输入电阻，可调节放大倍数；DAC衰减器将模拟放大器的输出信号进行相应的衰减；键盘输入信号放大的倍数，并同时选取适当放大倍数，通过单片机整体控制，实现信号方大的功能。 一：方案设计与论证 1.放大电路 可行方案：如图所示，线路前级为同相差动放大结构，要求量运放的性能万群相同，这样，线路除具有差模,，共模输入电阻大的特点外，量运放的共模增益，失调机其漂移长生的误差也相互抵消，因而不需要精密匹配电阻。后即的作用是抑制共模信号，将双端输出转变为单端放大输出，一室印发给接地负载的需要，后即的带你组精密则要求匹配。增益分配一般前级去高值。 可改进为：因为其电路结构简单，易于定位和控制。但要调节增益必须手动调节变阻器，所以考虑将放大倍数设成固定值，以满足题目的需要。 2．控制部分 利用单片机，MCU最小系统可由51单片机或其他派生芯片构成。置数键可由0－9这10个数字级几个功能键组成，在软件的控制下，单片机开机后先将预置数输入，在送去显示的同时，送入DA然后等待键盘终端，并做相应的处理。 二：系统总体设计方案 1.总体设计思路 根据题目的要求，我们认真取舍，充分利用了模拟和数字系统的有点，采用单片机控制放大器增大的方法，大大的提高了系统的精密度；采用仪器放大其输入，大大提高了放大器的质量。有篇运放构成的前几高共模输入的仪表差动放大器，对不同的差模输入信号电压进行不同的方大倍数，再经过后即的数控衰减器得到要求放大的倍数的输出信号。每种信号渡江在单片机的算法控制下得到最合理的前几放大和后即衰减，一是信号放大的质量最佳。
op07的功能介绍：Op07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。 特点： 超低偏移：150μV最大。 低输入偏置电流：1.8nA 。 低失调电压漂移：0.5μV/℃。 超稳定，时间：2μV/month最大 高电源电压范围：±3V至±22V 图1 OP07外型图片 图2 OP07 管脚图 OP07芯片引脚功能说明： 1和8为偏置平衡(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，4接地，5空脚6为输出，7接电源+ 图3 OP07内部
电路图 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 最大额定值 Sy mb ol 符号Parameter参数 Value 数值 Unit 单位 VC C Supply Voltage 电源电压±22 V Vid Differential Input Voltage差分输入电 压 ±30 V Vi Input Voltage 输入电压±22 V Top er Operating Temperature 工作温度 -40 to +105 ℃ Tst g Storage T emperature 贮藏温度 -65 to +150 ℃ 电气特性 虚拟通道连接= ± 15V ，Tamb = 25 ℃（除非另有说明） Sy mb Parameter 参数及测试条件最小典最 Uni t
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。
文献综述 电子信息工程 高效率音频功率放大器设计文献综述 一、前言 为了节约电路的成本，提高放大器的效率，采用普通的电子元器件设计高 效率音频功率放大器的方法，使用基本的运算放大器，构成PWM路，形成D 类功率放大器，实现了高效率，低失真的设计要求。为了提高电路的抗干扰性能，在设计中使用了电压跟随器，差动放大器，有源带通滤波器等。使设计获 得了良好的效果。 二、主题 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。 （一）早期的晶体管功放 半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。 早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管子，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还
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摘要 本次课程设计的目的是通过设计与实验，了解实现程控放大器的方法，进一步理解设计方案与设计理念，扩展设计思路与视野。 对微弱信号的程控放大，传统的方法是采用可软件设置增益的放大器如芯片，但该类放大器价格较高且选择档位较少。采用数字电位器或者模拟开关和AD 组成的多档位、低成本的程控放大器可克服以上缺点，但是模拟开关具有较大的噪声且存在偏置电阻，精度不高使用D/A 内部电阻实现可变电阻也是较为常用的方法，利用DAC 内部精密电阻网络作为运放的反馈电阻提高了放大精度，但这种方案难以实现连续调节。 关键字：程控放大模拟开关DAC
目录 一、内容提要....................... 错误!未定义书签。 二、设计任务和要求................. 错误!未定义书签。 三、总体方案选择的论证............. 错误!未定义书签。 四、单元电路的设计、元器件选择和参数计算错误!未定义书签。 五、绘出总体电路图，并说明电路的工作原理错误!未定义书签。 六、组装与调试，内容含：........... 错误!未定义书签。 七、所用元器件的编号列表。......... 错误!未定义书签。 八、设计总结：..................... 错误!未定义书签。 九、列出参考文献................... 错误!未定义书签。
程控放大器设计 一、内容提要 随着计算机的应用，为了减少硬件设备，可以使用可编程增益放大器（PGA:Pmgrammable Gain Amplifier)。它是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制。采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。所谓量程自动转换就是根据需要对所处理的信号利用可编程增益放大器进行倍数的自动调节，以满足后续电路和系统的要求。可编程增益放大器有两种——组合PGA和集成PGA。 二、设计任务和要求 设计和实现一程控放大器，指标要求： 1、增益在10～60dB之间，以10dB步进可调； 2、当增益为40dB时，－3dB带宽≥40kHz. 3、电压增益误差≤10％； 4、最大输出电压≤10V。 注：不可用专用集成块！
大功率功率放大器电路设计 大功率功率放大器电路设计 一. 设计理念及实现方式 (1)能推4Ω、2Ω等双低音的“大食”音箱以及专业类大粗音圈的各类专业箱。 (2)要省电、噪声小，发热量小。 (3)音质要好，能适合家居使用和专业使用。 第一点的实现就是要有大的推动功率。由于目前居室客厅面积有不断扩大的趋势，100W ×2以下功放已显得有些“力不从心”，所以本功放设计为4ΩQ 时360W ×2，2Ω时720W ×2。 第二点的实现就是电路工作在静态时的乙类小电流，靠大水塘级电容和电阻进行滤波降噪，使功放级噪声极小。而电路的工作状态又决定了电路元件的发热量很小，与一般乙类电路相当。配备的大型散热系统是为了应付连续大功率、低阻抗输出时的安全、可靠。 第三点的实现是本功放板的主要目标。目前公认的是：甲类、MOS、电子管音质好，所以本功放要达到甲类、MOS、电子管的音质。 二.大功率输出的实现 要实现大功率，首先是电源容量要大。本功放配置的电源是在截面积为35mm ×60mm的环形铁心上绕制的环牛。一次侧为1.0mm线绕484圈，二次侧为1.5mm双线并绕100圈。 整流为两只40A全桥做双桥整流，滤波为4只47000 uF电容 2只2.7kΩ电阻并接在正负电源上，使电压稳定在±62V。如电压过高可减小电阻到2.2kΩ，过低可加大电阻到3kΩ，功率用3W以上的。 除电源外，要实现大功率输出，特别是驱动“大食”音箱，要求功放输出电流能力要强，本功放每声道选用6对2SD1037管做准互补输出，可驱动直流电阻低达0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω时360W×2、2Ω时720W×2是有保障的。 三. 甲类、MOS、电子管音质的实现 目前人们公认的甲类、MOS、电子管的音质最好，所以本功放电路设计动态时工作于甲类的最佳状态，偏流随信号大小而同步增减，所以音质是有技术保障的。而在此工作状态下，即使更换几只一般的MOS管，对音质的提高也不明显。下面给出其原理图，如图1所示。从图1上可见到本原理图相当简洁，比一般乙类或甲乙类准互补电路还节省元件。而通过在电路板上改变一只电阻的接法就可方便地在本电路与准互补乙类或甲乙类之间变换。 四.绿色环保概念的实现 对本功放来说，实现低耗电、低噪声污染、低热辐射污染是通过以下措施实现的： (1)本功放空载时只有小电流级工作，而功率管基极电压只有0.45V，基本上是截止的，所以比一般乙类耗电少，属节电型功放。
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：
程控放大器的设计与实现 摘要 本文介绍了一种可通过程序改变增益的放大器。它与ADC相配合，可以自动适应大范围变化的模拟信号电平。系统以89S51单片机作微处理器，运用NE5532芯片组成运放电路，采用CD4052芯片担任增益切换开关，通过软件控制开关的闭合或断开来达到改变电路的增益。 文章首先对系统方案进行论证，然后对硬件电路和软件设计进行了说明，最后重点阐述了系统的调试过程，并且对调试过程中遇到的问题以及解决方案进行了详细说明。该系统设计达到了预期要求，实现了最大放大60db的目的。 关键词 程控放大器；运算器放大器；单片机；增益 The Design and Realization of Program-Controll Amplifier Abstract This article introduces a amplifier which changes the gain through the software. It coordinates with ADC and adapts the simulated signal level with wide range change automatically. The system uses the 89s51 SCM as the core. The NE5532 chip composes the operational circuit and the CD4052 chip composes the gain switch. The gain of the circuit is changed by software which can control switch closed or disconnect. The article first demonstrates the system plan, then introduces the hardware and the software, finally explains the debugging process of the system with emphasis. It also especially analogizes the problem in the debugging process and the resolutions. This system design has achieved anticipative request and realized enlarged 60db most greatly the goal. Key words Program-controlled amplifier; operational Amplifier; SCM; gain
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
电气与电子信息工程学院《电子线路设计与测试B》报告 设计题目：多级音频放大电路的设计与测试专业班级：电子信息工程技术2013（1）班学号： 201330230118 姓名： 指导教师： 设计时间： 2015/07/13～2015/07/17 设计地点：K2—306
电子线路设计与测试B成绩评定表 姓名学号 专业班级电子信息工程技术2013级（1）班 课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 课程设计答辩或质疑记录： 1、对一个音频功率放大器的前置级有什么要求？ 答：要求：一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。 2、试画出利用TDA2030/2030A实现的OTL功率放大器电路？ 答： 3、何为D类功率放大器？D类功率放大器有什么特点？ 答：(1)D类功放也叫丁类功放，是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。 (2)特点：效率高、功率大、失真小、体积小。 成绩评定依据： 实物制作（40％）： 课程设计考勤情况（10％）： 课程设计答辩情况（20％）： 完成设计任务及报告规范性（30％）： 最终评定成绩： 指导教师签字： 年月日
目录 《电子线路设计与测试B》课程设计任务书 (4) 一、课程设计题目：多级音频放大电路的设计与测试 (4) 二、课程设计内容 (4) 三、进度安排 (4) 四、基本要求 (5) 五、课程设计考核办法与成绩评定 (5) 六、课程设计参考资料 (5) 多级音频功率放大电路的设计与测试 (6) 一、设计任务 (6) 二、设计方案分析 (6) 1、前置放大器 (6) 2、音调控制电路 (7) 3、功率放大器 (11) 三、主要单元电路参考设计 (11) 1、前置放大器电路 (12) 2、音调控制器电路 (12) 3、功率放大器电路 (14) 四、软件的仿真与调试 (15) 五、原理图与PCB的制作 (16) 六、音频功率放大器的调试 (17) 七、心得体会 (18) 八、附录 (19) 1、元件清单 (19) 2、实物图 (19) 3、文献 (19)
开放实验报告 课题名称程控放大器的设计 学生姓名 系、年级专业信息工程系、11、12级电子信息工程指导教师王少杰 2014年 5 月15日
程控放大器的设计 一．实验目的 1、了解程控放大器原理。 2、掌握在Proteus中进行电子电路设计与仿真方法。 3、学会Proteus虚拟仪器仪表的使用。 二．实验内容 1、在Proteus中，设计基于数字电位器的程控放大器，并进行仿真。 2、在Proteus中利用虚拟仪器仪表测量放大器的技术参数。 三．电路设计 1、程控放大器原理 2、程控放大器电路 3、程序设计 4、仿真结果与分析 5、结论 1、程控放大器电路原理如下：
其工作原理是： 通过单片机的SPI总线来控制数字电位器MCP41010，通过对数字电位器MCP41010写时序能够操作操控MCP41010的阻值大小，进一步控制电路中的电压大小，实现单片机对电路电压的放大与缩小。
四．实验分析 MCP41010是数字电位器MCP41XXX系列中的10K阻值的数字电位器，内部有256个抽头，能够精确地对电压实现放大与缩小，采用低功耗CMOS技术，结口是SPI串行接口，最大INL和DNL误差为1LSB，静态工作电流最大值为1uA，关断功能可断开所有的电阻电路，最大限度的节能功耗，单电源工作（2.7V-5.5V），在上电时抽头复位到半量程（80h），MCP41XXX系列数字电位器分为变阻器模式和电位器模式。本次试验使用MCP41010的变阻器模式，通过对单片机的P1.5，P1.6,P1.7（CS，SI，SCK）三个引脚进行输出控制，利用单片机的计数功能对外部按键（增大，减少）进行计数，单片机内部通过按键数多少对MCP41010时序写入，进一步控制MCP41010的抽头数，来改变电路的电压大小，实现程序控制电压的放大与缩小。 五．仿真结果 仿真开始
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
四川师范大学成都学院电路与电子技术课程设计数字音频放大器的设计 学生姓名 学号 所在学院通信工程学院 专业名称通信工程 班级 指导教师 成绩 四川师范大学成都学院 二○一四年十二月
课程设计任务书
数字音频放大器的设计 内容摘要：数字音频放大器是将输入音频模拟信号或PCM数字信息变换成PWM 或PDM的脉冲信号用来控制大功率开关电路，经过低通滤波器整形实现数字信号的放大输出。数字音頻放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器。放大器由由三角波振荡器、前置放大电路、PWM比较器、驱动电路、功率放大电路和 低通滤波器电路组成。 输入信号形成电路分PWM处理器和PDM处理两种,将输入信号的振幅变化变 换成脉冲宽度的变化或脉冲密度的变化。 低通滤波器的作用是将脉冲波形整形成漂亮的模拟波形,即滤除PWM或PDM 信号的载波成分。常采用功率损耗小的LC型滤波器。 本设计介绍了数字音频放大器的组成及原理，然后用QuartusⅡ软件进行仿真和模拟，用以验证实验。 关键词：PWM调制低通滤波数字音频 The design of digital audio amplifier Abstract：Digital audio amplifier is an analog input audio signal or the PCM digital information into a PWM or PDM pulse signal for controlling the power switching circuit, low-pass digital filter shaping to achieve an amplified output signal.Also appears as a digital audio amplifier is a one bit digital to analog converter power. Amplifier by the triangular wave oscillator, preamplifier circuit, PWM comparator, the driving circuit, power amplifier and a low pass filter circuit. Input signal forming circuit of two PWM processor and sub-processor PDM, the amplitude of the input signal is converted into a variation or change in the pulse density of the pulse width changes. Low-pass filter is shaped to the pulse waveform beautiful analog waveform, i.e. the carrier component was filtered PWM or PDM signal. Often with a small power loss LC filter.
学号： 课程设计 题目OTL音频功率放大器的设计与制作 学院信息工程学院 专业通信工程 班级通信1302 姓名 指导教师 2014 年 1 月23 日
课程设计任务书 题目:OTL音频功率放大器的设计与制作 初始条件： 元件：集成功放TDA2030A、集成稳压器LM7812、电阻、电容、电位计若干。 仪器：万用表、示波器、交流毫伏表、函数信号发生器、学生电源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：1周。 2、技术要求： ①要求设计制作一个音频功率放大器频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流稳压电源。 ②确定设计方案以及电路原理图并用multisim进行电路仿真。 时间安排： 序号设计内容所用时间 1 布置任务及调研1天 2 方案确定0.5天 3 制作与调试 1.5天 4 撰写设计报告书1天 5 答辩1天 合计1周 指导教师签名： 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) Abstract (2) 音频功率放大器的设计与制作 (3) 1. 设计原理及参数 (3) 1.1音频功放电路的设计 (3) 1.1.1设计原理 (3) 1.1.2 参数计算 (5) 1.2直流稳压电源的设计 (6) 1.2.1设计原理 (6) 1.2.2参数计算 (7) 2.仿真结果及分析 (8) 2.1音频功率放大电路 (8) 2.1.1仿真原理图 (8) 2.1.2仿真效果图 (9) 2.2直流稳压电源电路 (11) 2.2.1电路原理图仿真 (11) 2.2.2仿真效果图 (11) 3.实物制作与性能测试 (12) 3.1音频功放实物制作 (12) 3.2性能测试 (13) 3.2.1功率性能测试 (13) 3.2.2频率响应测试 (14) 3.3直流稳压电源制作 (14) 3.4直流稳压电源的测试 (15) 4.收获以及体会 (15)
电子技术课程设计报告——高保真音频功率放大器 上海大学机自学院自动化系 自动化 姓名:吴青耘 学号:16121324 指导老师: 李智华 2018年6月29日
一、项目名称 高传真音频功率放大器 二、用途 家庭、音乐中心装置中作主放大器 三、主要技术指标 1. 正弦波不失真输出功率Po＞5W (f=1kHz,RL=8Ω) 2. 电源消耗功率P E＜10W ( Po＞5W ) 3. 输入信号幅度VS=200～400mV （f=1kHz，RL=8Ω， Po＞5W ) 4. 输入电阻Ri＞10kΩ( f=1kHz ) 5. 频率响应BW=50Hz～10kHz ( R L=8Ω，Po＞5W) 四、设计步骤 1．电路形式
电路特点分析： 较典型的OTL 电路，局部反馈稳定了工作点，总体串联电压负反馈控制了放大倍数并提高输入电阻和展宽频带，退耦滤波电容及校正电容是为防止寄生振荡而设。 功率放大器通常由功率输出级、推动级（中间放大级）和输入级三部分组成。 功率输出级由互补对称电路组成。推动级(中间放大级）一般都是共射极放大电路，具有一定的电压增益。输入级的目的是为了增大开环增益，以便引入深度负反馈，改进电路的各项指标。 2.设计计算： 设计计算工作由输出级开始，逐渐反推到推动级、输入级。 （1） 电源电压的确定 输出功率 W P 50> )(228588 .01 V V cc =??= （2） 输出级（功率级）的计算 W P P V Vcc V A RL V I M M C ce cc CM 12.0112 1 375.18/112/0======= 功率管需推动电流：mA I I CM M b 5.2750/375.1/3===β 耦合电容：uF R f C L L 200021 ) 5~3(6≈=π,现取2200uF/25V 稳定电阻R 12：过大则损失功率过大，过小温度稳定性不良，通常取0.5~1欧姆。
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)