模电课程设计
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吉林工程技术师范学院课程设计论文
电子技术课程设计论文
功率放大器设计
院系： 信息工程学院
专业： 电子信息工程
班级： D1143班
姓名： 程冰
学号： 13号
指导教师： 于静珠
2012年12月14日
吉林工程技术师范学院课程设计论文
目录
第一章：绪论·······························································1
第二章：系统总体方案设计·····································2
2.1功率放大器的设计目的和内容··················· 2
2.2 LM386音频功率放大器····························2
2.3麦克风···················································3
2.4扬声器··················································· 4
第三章：原理图设计及仿真 ··································5
3.1 设计方案················································5
3.2音频放大器原理图·······································5
3.3音频放大器的注意问题································6
第四章：硬件电路安装调试·····································7
4.1电路板的装配与调试································7
4.2电路板制作过程及注意问题·······················7
第五章：总结·····················································9
致谢
附录
参考文献 吉林工程技术师范学院课程设计论文
1 第一章 绪论
如今，随着社会的不断发展与进步，物质文明已经充分的满足人们的需要了，而精神文明成为了生活中的难题，在满足他们视野的同时，耳朵也需要满足，这就需要人类发挥它们的聪明才智，发明一种功率放大器。
由于以前所遇到的功率放大器是不能满足需要，它们基本上都是小信号放大电路，并且主要用于增强信号的幅度，也就是说它不能放大声音，不能驱动负载。例如共射级放大电路、共集电级放大电路、共基级放大电路、场效应放大电路等等。但在实际应用中，许多电子设备都需要输出足够的功率来驱动负载，例如扬声器、执行电动机等等。因此放大电路的末级一般采用能够输出足够功率的功率放大器。
伴随着人们生活水平的提高，近年来随着国内外音响技术的迅猛发展，电子管音频放大器以他独特的魅力重出江湖，各种电子管层出不穷，日新月异，成为广大音响爱好者追求的热点。功率放大器不仅仅是消费产品（音响）中不可缺少的设备，还广泛应用于控制系统和测量系统中。低频功率放大器是一个技术相当成熟的领域，几十年来人们为之付出不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至思想认识上都取得了长足的进步。
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2 第二章：系统总体方案设计
2.1功率放大器的设计目的和内容
设计目的：
通过自己设计功率放大电路，对所学的模拟电子技术基础理论进行实践应用，从而掌握功率放大电路的基本原理，以及其主要的元器件的应用和工作原理，参数的计算等内容，了解BJT9013、LM386驻极体话筒、驱动扬声器的工作原理以及其主要性能。
设计方案：
首先由小组成员对设计所需要的各种元器件进行检查核对，核对无误后开测量元器件的主要参数，后由小组成员设计电路图，经老师检查无误后由小组成员开始进行焊接，焊接结束后看其是否能够正常工作，若不能正常工作应及时找到原因并解决问题。
设计思想：
要设计音频功率放大器首先由BJT9013和集成功率放大器LM386组成两极功率放大器，输入由驻极体话筒产生，输出由扬声器发声产生。
2.2 LM386音频功率放大器
LM386是一种音频集成功放，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，广泛应用于录音机和收音机之中。
种类：音频功率放大器
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,主要应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。
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2.3麦克风
麦克风： 吉林工程技术师范学院课程设计论文
4 驻极体麦克风选用运放：LM386（选用原因：简单，用+5v单电源供电。而且电路中不想引入12V的电源，只用5V和3.3V）
目标：将输出音频电压信号放大到0到3.3V之间，适合于LPC2138进行采样（参考电压为3.3V和0v）。
这是我参看别人的电路（他用51采样，参考电压为+5V和0V），我用Pspice仿真了一下，驻极体麦克风等效为一正弦电压源（不知道是否正确？频率暂设为2500Hz，偏置为0v，幅值30mv）。如下图所示：
图2-3麦克风内部电路图
2.4扬声器
扬声器的工作原理：
永磁体通过轭铁在磁路的环形气隙中产生一个磁场，和扬声器纸盆相连的音圈插入环形气隙中，永磁体被外部的轭铁所包围，从而可以免遭外界杂散磁场的干扰，反过来也可以减小永磁体磁场对外界的影响，当声音以电流的形式通过磁场时线圈便会因电流强弱的变化产生不同频率的震动，进而带动纸盆发出不同频率和强弱的声音。
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5 第三章：原理图设计及仿真
3.1 设计方案
小组成员的设计方案得到了老师的认可和支持，本方案通过驻极体话筒将声音信号改为电信号后进入电路，后经过BJT9013对信号进行放大，再由LM386进行整理传送后由扬声器将电信号改成声音信号输出。
3.2音频放大器原理图
通过驻极体话筒将声音信号改为电信号后进入电路，后经过BJT9013对信号进行放大，再由LM386进行整理传送后由扬声器将电信号改成声音信号输出。其中利用9013组成的是一个射极偏置放大电路，并引出负反馈来有效控制电路。
各元器件的工作原理：
1、LM386的工作原理
LM386 是一款为低工作电压应用场合所设计的功率放大器。在不用任何外部器件的情况下，内置增益放大倍数为 20。如果在第 1 脚和第 8 脚之间加一个电阻和电容，可使得增益高达 200。
输入为参考地时，输出被自动偏置为输入电压的一半。在 6V 供电的情况下，静态功耗仅有 24mW，因此在使用电池供电的设备里，LM386 是理想的功放。
（1）增益控制
LM386 是一个多功能放大器，2 个引脚（第1脚和第8脚）提供了增益控制。当第 1 脚和第 8 脚开路时，内置的 1.35kΩ 的电阻设置增益为 20（26dB）。如果在第 1 脚和第 8 脚之间接一个电容来旁路此 1.35kΩ 的电阻，增益可达到 200（46dB）。如果再加一个电阻和此电容串联，增益可设置为 20 到 200 之间的任意值。在第 1 脚与地之间耦合一个电阻（或者FET），也可以控制增益。
在使用的时候，所添加的外置的元件，并联在内置反馈电阻上，以调整增益与频率响应范围。例如，我们可以通过反馈路径上的波段调整来补偿弱的扬声器的低音特性曲线。这是通过在第 1 脚和第 5 脚之间串联 RC 来实现的（并联在内置的 15 kΩ 电阻上）。为了得到 6 dB 的低音增强的/效果：R ≈
15 kΩ。当第 8 脚开路时，在良好的稳定地工作的情况下，最小值：R = 10
kΩ。当第 1 脚与第 8 脚旁路时，R 可以低到 2 kΩ。有这个限制是因为，放大器仅仅在闭环增益大于 9 的情况下才能补偿。
（2）输入偏置 吉林工程技术师范学院课程设计论文
6 原理图显示：2 个输入端都通过一个 50 kΩ的电阻旁路到地。输入晶体管的基极电流约为 250 nA，因此，当左侧的输入端开路时，输入约为 12.5 mV。假如驱动 LM386 的直流源电阻高于 250 kΩ，这将会产生非常小的额外的补偿（在输入端大约为 2.5 mV，在输出端大约为 50 mV）。假如直流源电阻小于 10 kΩ，短接未使用的输入端到地也会降低补偿（在输入端大约为 2.5 mV，在输出端大约为 50 mV）。通过在未使用的输入端到地之间短接电阻，在这些值之间的直流源电阻，我们都能消除的它们的额外的补偿，等效为直流源电阻。当然，所有的补偿问题都会被消除，在输入端为电容耦合的情况下。
在高增益使用 LM386 的时候（通过在在第1脚和第8脚之间旁路1.35kΩ的电阻），有必要旁路未使用的输入端，来阻止增益降低及可能发生的不稳定。可以通过加一个 0.1uF 的电容或者短接到地来实现，这取决于输入驱动端的直流源电阻。
3.3音频放大器的注意问题
(1)零件描述和零件标识有什么区别？
零件描述是零件在零件库里的名称，将外形和引脚功能相同的零件取的一个通用名称；零件标识是电路图里用户根据需要自行设计的名称，当然也不能随意乱取。一般情况下可以统称为零件名称，而不必细分。
(2)零件属性对话框中的PartFields和ReadOnlyFields有什么用？
零件属性对话框中的PartFields有两个作用，对于一般零件可以在这些设置中标注零件的参数；对于仿真零件可以在这些设置中设置有关仿真的模型参数。ReadOnlyFields一般用于仿真零件中的仿真模型的定义。
(3）如何直接更换零件？
更换的零件上双击，在弹出的零件属性对话框中的LibRef中输入新零件描述，点击OK按钮即可完成零件的直接更换。
（4）如何设置常用零件的默认零件封装？
可以用零件库编辑器打开要修改的零件，在零件描述（Description）对话框中Designator标签页里的PartFootPrint1中输入零件封装名。
(5)、如何直接从原理图切换到PCB设计？
点击菜单Design\UpdatePCB命令，即可实现原理图到PCB设计的自动切换。
第四章：硬件电路安装调试
