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高输入阻抗放大器课程设计武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计课程设计任务书学生姓名：叶文岚专业班级：电信1406 指导教师：杨媛媛工作单位：信息工程学院题目：高输入阻抗放大器设计初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。
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、输入电压和输出电压函数关系为：vo?100vi2、输入信号频率不大于100HZ3、在室温下，若信号源内阻在100KΩ至1MΩ变化时，信号源开路电压为50mv～100mv时，放大器误差不大于1％4、要求共模抑制比≥60dB5、设计电源；6、焊接：采用实验板完成，不得使用面包板。
4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排：十九周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计目录一、摘要 1 二、相关理论知识2 1、集成运算放大器 2 2、差分放大电路2 3、镜像电流源 5 4、反向比例运算电路 5 5、电压串联负反馈6 三、高输入阻抗放大器电路设计 8 1、基本方案的确定8 2、电路图 9 四、高输入阻抗放大电路仿真结果 10 五、直流稳压电源的设计14 六、直流稳压电源电路仿真结果 15七、实物焊接与调试16 八、心得体会 17 九、参考文献18武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计一、摘要本次课程设计是基于模拟电子技术基础课程的高输入阻抗放大器的设计，首先主要就集成放大器及其组成、反相比例运算电路、电压串联负反馈、镜像电流源和差分放大电路作了简要的分析，重点介绍了高输入阻抗放大器电路的设计、理论分析、仿真与电路的安装调试。
本实验设计的高输入阻抗放大电路，能够接很高输入负载，在输入信号频率小于100HZ的情况下，能实现电压放大倍数为100倍的效果。
一、功率放大器基本电路特点互补对称式OTL功率放大器基本电路如图①所示。
其中：C1为信号输入偶合元件，须注意极性应于实际电路中的电位状况保持一致。
R1和R2组成BG1的偏置电路，给BG1提供静态工作点，同时也在整个电路中起到直流负反馈作用。
要求通过R1的电流大于BG1的基极电流至少5倍，按照β为100、Ic1为2mA计算，R1应不大于6k，故给定为5.1k；C1因此也相应给定为22μ，它对20Hz信号的阻抗为362Ω；R2需根据电源采用的具体电压确定，约为R1（E/2-0.6）/0.6，按照32V电压值应取为约120K，确切值通过实际调试使BG1集电极电压为15.4V来得到。
C2与R3构成自举电路，要求R3×C2＞1/10、（R3＋R4）×Ic1＝E/2－1.2，因R4是BG1的交流负载电阻，应尽可能取大一点，R3一般取在1k之内。
按照32V电源电压值和Ic1为2mA进行计算，R3与R4之和为7.2k，实际将R3给为820Ω、R4给为6.8k，Ic1则为1.94mA；C2因此可取给为220μ。
R5和D是BG2、BG3互补管的偏置电路元件，给BG2、BG3共同提供一个适当静态工作点，在能够消除交越失真情况下尽量取小值，根据实验结果一般取在3mA～4mA；改变R5阻值可使BG2与BG3的基极间电压降改变而实现对其静态工作的调整，与R5串联的D是为了补偿BG2、BG3发射结门坎电压随温度发生的变化，最好采用两只二极管串联起来补偿互补管发射结门坎电压随温度发生的变化，使互补管静态工作点稳定。
简化电路中省略使用一只二极管。
并联在BG2、BG3基极间的C4，可使动态工作时的ΔUAB减小，一般取为47μ；C3是防止BG1产生高频自激的交流负反馈电容，一般取为47P～200P。
BG1起电压放大作用，在该电路中被称为激励级，要求Buceo＞E、Iceo≤Ic1/400＝5μA、β＝100～200，所以应选用小功率低噪声三极管。
学号 14113500477毕业设计(论文)题目：HD7279在焦炉机车地址显示模块中的应用作者：兰天作者：2015院别：机械工程学院专业：机械电子工程指导教师：李徽职称：教授完成时间：2015/5/12摘要本文主要根据焦炉机车生产的实际需要而设计，采用了单片机对各功能电路惊醒控制，使整个电路具有低功耗，可靠性，小体积的特性。
在设计中机车的解调译码电路输出的信号通过PLC电路控制后输入到串行口进行选通，在由at89c51编程来实现显示控制功能。
在将单片机的信号传送到HD7279芯片中，通过HD7279的功能完成LED显示和键盘接口，内部含有译码器，所以可以接收16进制码，这样就可以直接实现LED显示控制功能。
其显示部分还包括系统时钟显示，推焦车所在室号的显示和语音提示功能。
本文还介绍了主要元器件的性能特点。
关键词：单片机 LED数码管动态扫描串行通信 SPI EDA工具 PROTEL99SEABSTRACTThis article mainly the actual need which produces according to the coke oven locomotive but designs, Used the monolithic integrated circuit to have the low loss, the redundant reliability , and small volume characteristic. The signal on the locomotive circuit control to the serial port carries to pass, implemented by at89c51 programming display and control functions. The MCU signals are sent to the HD7279 chip, through a HD7279 LED display and keyboard interface, internal decoders to receive 16 in binary code, so that you can directly implement LED display and control functions. Its demonstration including system clock demonstration, ramming machine in room number demonstration and voice prompt function. This article describes the main features of the components.Key word: Monolithic integrated LED digital tube Dynamic scanning serial communication SPI EDA tool PROTEL99SE目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1.前言 (1)2.显示电路的总体设计思想和框图 (1)3.各组成电路的元器件选择和介绍 (2)3.1 AT89C51简介 (2)3.2 DS1302时钟芯片 (6)3.3 Max1232串行口 (9)3.4 串行口ADM202E (9)3.5双向收发器SN75176B (11)3.6语音录入与提示芯片ISD1700 (12)3.7 音频功率 TBA820M (13)3.8显示器驱动芯片HD7279 (14)4.显示器结构与工作原理 (15)5.HD7279A控制LED显示电路具体实现 (16)6.编程框图 (19)6.1主程序框图 (19)6.2翻译报文子程序 (20)7.调试过程 (21)结束语 (22)注释、参考文献 (23)致谢 (24)附录 (25)程序 (25)1.前言Led显示屏作为一种新的媒体，是集光点和计算机的技术于一体的高技术产品。
高输入阻抗音频功率放大器葛中海如图1所示，这是笔者为中山技师学院电子专业三年级同学，在讲授《实用音响电路》一书时，为大家设计的第一个中功率音频功放电路。
在此过程中，要明确如何设置直流工作点、如何消除交越失真、如何根据散热器的大小确定末级的静态电流等。
通过实验制作、电路调试、交直流参数测试、计算，分析、理解和体验高输入阻抗音频功率放大器的工作原理、调试方法以及故障排查。
高阻抗信号源不适合于输入阻抗较小的放大器。
因此，若要和高阻抗信号源匹配，就需要提高放大器的输入阻抗。
比如，将信号输入级直接改成复合管。
复合管的接法有多种形成，最佳方案是采用如图1所示的接法，输入级可以把动态输入阻抗提高到10kΩ以上。
图1高输入阻抗音频功率放大器（把R9改为4.7k，R10改为220）实物如图2所示。
图2 实物图一、工作原理1．直流通路由图1所示电路可以看出，从电源到地有5条直流通路，各支路参考静态电流也不相同，见表1。
支路名称支路电流所经过的主要元件 电流等级 偏置支路R 5→RP 1→R 3 微安级 输入级Q 点→R 6→VT 0→R 4 1～3毫安 激励级R 8→R 9→RP 2→VD 1→VD 2→VT 1→R 10 几毫安左右 电流放大级R 13→VT 4→R 6→VT 0→R 4 几毫安左右 电流输出级 R 13→VT 4→R 14→VT 5 十几～几十毫安1R 是输入电阻，和1C 组成低通滤波电路，滤除信号源或电路板引入的杂散高频干扰。
2R 为2C 提供放电通路，在系统断电后放掉2C 残存的电荷。
5R 和3C 、4C 组成去耦电路，消除输出级电流波动引起的电压纹波对输入级的影响。
3C （瓷片电容）滤除高频，4C （电解电容）滤除低频。
可调电阻RP 1和固定电阻3R 分压，给晶体管VT 0提供合适的静态偏置。
调节RP 1使输出端Q 点的静态电压约为2/CC U ，因此，正常工作时A 点比Q 点高2个PN 结压降，B 点比输出端Q 点低1个PN 结压降。
VT 2和VT 4组成复合管，等效为一个NPN 管，VT 3和VT 5组合复合管，等效为一个PNP 管。
若由于某种原因，致使Q 点的电压升高，则将有以下自动反馈平衡过程：↓↓→↑→=↑→→=↑↑→↑→Q C B C C B E EB E Q U U U U I U U U U U 11000000)()-(9R 是激励管VT 1的集电极交流负载，8R 和电解电容6C 构成自举电路，提高正半波的输出幅度。
7C 并联在VT 2、VT 3基极之间，对RP 2、VD1和VD2交流旁路，可使动态工作时的 AB u ∆减小，一般取值47μF 即可。
8C 并联在VT 1的B-C 之间，作为高频补偿电容，消除高频相移，负反馈变成正反馈而引起的自激振荡。
电路的总输出经由10C 耦合给负载，故单电源电容耦合输出为OTL 电路。
正半波时，10C 耦合信号给负载；负半波时，10C 充当电源，把存储能量释放（给负载）。
9C 和15R 构成“茹贝尔”电路，可以消除叠加于音频信号上的高频寄生振荡。
若把VT 0组成的差动放大电路等效成集成运放，则其基极、发射极分别相当于集成运放的同相端和反相端，则电路的交流等效模型相当于同相比例放大器，于是系统的分析就变得简单了。
从交流通路而言，6R 是反馈电阻，7R 是采样电阻，5C 给7R 的信号提供交流通路。
则电压放大倍数为Au=1+76R R （倍） 二、静态参数1．静态电压设CC U =20V ，调节RP 1时，测量Q 点直流电位，使其约为电源电压的一半。
然后调节RP 2时（从零到大调节RP 2）用数字万用表200mV 挡测量13R （或14R ）电压，使其约为5～10mV 。
根据欧姆定律可知，这时，功率管VT 4、VT 5集电极静态电流约为22～45mA 。
此时，所有三极管发射结电压都约为0.6V 左右，各个三极管都工作在放大状态。
实测晶体管 基极（B ） 集电极（C ） 发射极（E ） 发射结压降 说明 VT 08.12V 992mV 8.73V 0EB U =0E U -0B U =0.61V 输入管 VT 1同VT 0集电极 9.08V 366mV 1BE U =1B U -1E U =626mV 激励管 VT 211.02V CC U —— 2BE U =632mV （直接测量） 复合管NPN VT 4同VT 2发射极 CC U Q U ≈9.74V 4BE U =650mV （直接测量） VT 3同VT 1集电极 —— 3EB U =648mV （直接测量） 复合管PNP VT 5 同VT 3集电极 Q U 0 5BE U =651mV （直接测量）说明：0EB U ，指VT0的E-B 压降；0E U 指VT0的E 极对地电位，0B U 指VT0的B 极对地电位（其它类同）。
2．静态工作电流（1）偏置支路的电流忽略VT 0基极电压，则RP 1、3R 电流约相等。
即3R 的电流3R I 为kR U R U I B R R 4712.830333====173（uA ） （2）输入级（VT 0）的电流VT 0发射极电流就是反馈电阻6R 的电流，已6R 两端的压降为06E Q R U U U -=，因此，VT 0发射极电流0E I 为kR U U R U I E Q R E 273.874.960660-=-==≈505（uA ） 又，已测得VT 0集电极电压为992mV ，因此VT 0集电极电流0C I 为kmV R U R U I C R C 299240440====496（uA ） 则，VT 0基极电流0B I 为0B I =0E I -0C I =505-496=9（uA ）当我们忽略VT 0基极电流时，则VT 0发射极和集电极电流基本相等——这也是功放电路第一级的静态电流！前面在计算电阻3R 的电流时，之所以忽略不计VT 0基极电流，就是因为VT 0基极电流太小了，为便于计算可以忽略不计。
（3）激励级（VT 1和8R 、9R 支路）的电流已知VT 1发射极电压1E U =366mV ，则其发射极电流1E I 为1011R U I E E ==366mV/220Ω≈1.66（mA ） 又，98298R R U U I B CC R R +-=-，由上表可知2B U =11.02V ，则 7.482.002.112098298+-=+-=-R R U U I B CC R R ≈1.63mA 由此可以见，当忽略VT2、VT3基极电流时，流过电阻8R 、9R 的电流和VT1的发射极电流基本相等——这也是功放电路第二级的静态电流！（4）输出电流放大级（VT 2、VT 3）的电流由于11R 、12R 分别和VT 4、VT 5发射结并联，当忽略VT 4、VT 5基极电流时，则VT 2、VT3静态电流即为11R 、12R 的电流，即11411R U I BE R ==Ω220650mV ≈2.95mA 或12412R U I BE R ==Ω220651mV ≈2.96mA ——这也是功放电路第三级的静态电流！（5）输出级（VT 4，VT 5）的电流VT 4，VT 5静态电流就是电阻13R 的电流。
实测13R （实际用0.25Ω）的压降为5mV ，则静态电流为13R I =5mV/0.25 =20mA当然，调节RP 2可以增大或减小VT 4，VT 5静态电流。
一般来说，若散热器足够大，功率管的散热良好，把VT 4，VT 5静态电流可以设为30-50mA 均可。
这时，系统工作于甲乙类的靠近甲类状态，失真更小、音质会更好一些——这也是功放电路第四级的静态电流！从上面的静态电流计算可以看出，功放电路的静态电流，第一级最小，末级最大，从前级到后级，一级比一级增大。
这正是功放电路静态电流的特点。
三、交流参数1、输入级实测波形由上述分析可知，从直流状态而言，晶体管VT 0处于放大状态，但它并不是共射放大电路的典型接法。
VT 0放大的不是其基极的单一信号，而是对B-E 极信号的差值（见后文放大倍数分析和计算）进行放大。
其中B 极是输入信号，E 极是输出信号在经10R 、在11R 的分压，二者的差值是很小的！4R 是VT 0的交流负载电阻，由于4R 阻值较小，故VT 0单级电路的电压放大倍数也较小，如图3所示。
图3 VT 0输入、输出波形图4 VT 1输入、输出波形虽然，两级输入电路单就本级而言都不甚理想，但是由于系统是闭环负反馈，电压放大倍数和每一级电路无关，而是由反馈电阻和采样电阻的比值决定。
另一方面，交流负反馈也大大地改善了输出波形失真。
2、输入-输出信号实测波形（1kHz 空载、负载）橙色——输入；蓝色——输出（下同）。
VT 0基极波形VT 0集电极波形VT 1基极波形VT 1集电极波形图5 空载图6 负载（8Ω扬声器）3、输入-输出信号实测波形（10kHz空载、负载）图7 空载图8 负载（8Ω扬声器）4、“茹贝尔”电路的作用当输出级静态电流较小时，若“茹贝尔”电路开路，输出波形会出现叠加于正弦波上的高频寄生振荡，如图9所示。
图9 1kHz输入，空载图10 1kHz输入，负载（8Ω扬声器）增大输出级静态电流时，空载时波形能恢复正常，但负载时波形仍然畸变。
这说明扬声器负载对输出信号有影响，由此也能体会到“茹贝尔”电路的重要性。
5、高频补偿电容的作用当输出级静态电流设置合适时，若激励管（VT2）B-C间高频补偿电容（100pF）不慎开路，既使输出端设有“茹贝尔”电路，负载时输出波形也会出现失真（空载时正常），如图11、12所示。
图11 1kHz输入，负载（8Ω扬声器）图12 10kHz输入，负载（8Ω扬声器）由以上两图所示，当高频补偿电容开路时，低频（1kHz）比高频（10kHz）失真严重得多。
听一般音乐时，波形叠加有高频振荡，如图13所示。
这时，还会出现在音量变化不大时，整机电流变化非常剧烈，高时可达1.5A，低时只有几十毫安现象（笔者观察稳压源的电流表）。
如图11 补偿电容开路时波形叠加高频振荡四、特别现象分析（1）假设常温下，功率管VT 4、VT 5的静态电流为20mA （13R 或14R 的压降约为5mV ）；当电路工作后，功率管温升增大，静态电流也随之上升，有可能会超过50mA 以上，即13R 或14R 的直流压降增大。
这种现象的解释如下：通过调节RP 2，设置输出级的静态电流，常温25℃时，功放管的发射结压降BE U 对应发射结特性曲线上的1B I 。
当功率管温度上升55℃后，特性曲线向左平移，相同的发射结压降BE U ，对应的基极电流增大到2B I 。
另一方面外，温升后晶体管电流放大倍数β也会增大，两种因素叠加，致使晶体管集电极C I 显著上升。
