第一篇：模电课程设计
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···················
22.2 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
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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。吉林工程技术师范学院课程设计论文
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。吉林工程技术师范学院课程设计论文
2.3麦克风
麦克风： 吉林工程技术师范学院课程设计论文
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。吉林工程技术师范学院课程设计论文
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
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。
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DesignUpdatePCB命令，即可实现原理图到PCB设计的自动切换。(2)零件属性对话框中的PartFields和ReadOnlyFields有什么用？
第四章：硬件电路安装调试 吉林工程技术师范学院课程设计论文
4.1电路板的装配与调试
电路的装配：
功率放大器是一个小型电路系统，安装前要将各级进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布局，功放级应远离输入级，每一级的地线尽量接在一起，连线尽可能短，否则很容易出现自激。
安装前应检查元器件的质量，安装时特别要注意功放块、运算放大器、电解电容等主要零件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装，也可以从功放级开始向前逐级安装。安装一级调试一级，安装两级要进行级联调试，直到整机安装与调试完成。
调试技术：
电路的调试过程一般是先分级调制，再级联调试，最后整机调试与性能指标测试。
分级调试又分为静态调试与动态调试。静态调试时，将输入端对地短路，用万用表测该级输出端对地的直流电压。前置级、音调控制级
都是由运算放大器组成的，其静态输出直流电压均为Vcc／2，功放级的输出(OTL电路)也为Vcc／2．且输出电容Cc两端充电电压也应为Vcc／2。动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该级输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接错，元器件数值是否合乎要求，否则是不会出现很大偏差的，因为集成运算放大器内部电路已经确定，主要是外部元件参数的影响。
小信号的输入线可以采用具有金属丝外套的屏蔽线，外套接地。整个输入级用单独金属盒罩起来，外罩接地。电源变压器的初、次级之间加屏蔽层。电源变压器要远离放大器前级，必要时可以把变压器也用金属盒罩起来，以利隔离。
4.2电路板制作过程及注意问题
焊盘应注意的常见问题：
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。吉林工程技术师范学院课程设计论文
焊盘的开口：有些器件是在经过波峰焊后补焊的，但由于经过波峰焊后焊盘内孔被锡封住，使器件无法插下去，解决办法是在印制板加工时对该焊盘开一小口，这样波峰焊时内孔就不会被封住，而且也不会影响正常的焊接。
焊盘补泪滴：当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，而且有桥接的危险，大面积铜箔因散热过快会导致不易焊接。
第五章：总结 吉林工程技术师范学院课程设计论文
此次模电课程设计是我大学生活重要的一步。在写课程设计论文其间，我通过查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改，最后顺利完成了论文。每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了音频功率放大器用途及工作原理，熟悉了音频功率放大器的设计步骤，锻炼了设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。但是此次设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。这次实践是对自己大学二年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很不全面，自己的求学之路还很长，以后更应该不断学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。
致 谢 在我的毕业设计中对我帮助最大莫过于我的指导教师 老师了。吉林工程技术师范学院课程设计论文
在完成设计当中，我的导师 老师，她总是不断询问我的设计情况，包括我的进展情况、在电路当中所遇到的困难情况和应该怎样解决这些困难。特别是在我遇到困难时，她都会与我一起来探讨应该怎样去做。当我在电路的调试过程中遇到了很棘手的问题时，老师不但向我伸出援助之手，更叫我不要灰心，在精神上给予我安慰，直到完成设计才松了口气。她为我能够按时完成设计给了很大的帮助，在我的设计当中起了决定性的作用。
在整个论文的撰写及修改过程，是在老师和同学的热心指导下完成的，在此，向在毕业设计当中给予我提供帮助的同学老师说一声“谢谢” 预祝老师在今后的生活及工作中，身体健康、工作顺利，在电子领域有更大的飞跃。
附录 吉林工程技术师范学院课程设计论文
原件清单
功率放大器原理图 吉林工程技术师范学院课程设计论文
参考文献
[1] 乔瑞萍，林欣.Lab VIEW 6i实用教程.北京:电子工业出版社,2003.[2] 肖玲妮，袁增贵.Protel99SE印刷电路板设计教程.北京:清华大学出版社.2003.[3]胡翔骏 电路分析(第二版)北京：高等教育出版社 2007
[4]华成英，童诗白 模拟子学基础（第四版）北京：高等教育出版社 2006 [5]高吉祥 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之模拟电子线路设计 北京：电子工业出版社2007
第二篇：模电课程设计
门铃对讲系统
课题名称：门铃对讲设计
姓名： 何伟伟 专业： 电子信息科学与技术 班级： 2008-1 学号： 0801050107
指导教师：王桂海
信息科学与工程学院电子信息系
2010
年
07 月
05 日
门铃对讲系统
摘要：
本课题设计了一个以设计对讲电路为核心的楼宇式门铃对讲系统。该门铃对讲系统主要短时间按键有效、用户响铃设计、电压放大器设计、无输出变压器的功率放大器设计（OCL电路）、双向对话模块等组成。采用了LM386集成运放（由于仿真时Multisim软件无法找到，故用分离元件代替）和OP07集成功放、JK锁存器、继电器、电阻、电容元件、直流电源及各种测量仿真器件等，实现了访客用户选择、呼叫、双向对讲功能，同时还添加了按键亮灯指示、键盘荧光显示及免打扰功能等，其静态功耗可达0.5W, 真正实现了超低功耗，使该门铃对讲系统更加人性化和实用化。
与传统的门铃对讲系统相比，该设计具有保真度高、可靠性高、可扩展性强、易操作性好等特点，可用于普通小区或楼宇使用。
关键词：门铃
楼宇
双向对讲
门铃对讲系统
前言
如今社会发展迅速，人民生活水平日益提高，早已超越满足温饱的需要，现在讲究如何更好的生活，我国很大一部人分人居住小区，居民都希望有着良好的环境和安全感，过上更加安逸的生活。社区的发展需有这些基本条件才能吸引购买力，房地产发展商将面临一些实际问题：对于如何保障社区的安全及在管理上的方便，即能保障发展商的利益又能保障居住社区人员的需求及安全感、归属感，这是一个新的课题，让发展商去面对和解决好。小区门铃对讲系统方案设计，在保障资金投入合理的情况下让社区形成一个安全、舒适的文明社区。另一方面，最近五年的时间内，随着中国内地经济的稳步发展，人民生活水平有了很大程度的提高，大量商品房推向市场。随着商品房的大量推出，地产商直接的竞争也越来越激烈，要实现商品房的良好销售业绩，推向市场的楼盘开始需要有良好的概念才能在市场竞争中取得成功。于是智能小区的概念几年前开始导入中国内地并迅速蔓延，以至于出现不是智能小区楼盘很难销售的情况。
随着城市的不断发展，现代生活小区作为一种新颖的居家理念及物业管理模式越来越成为社会的需求及认同。智能楼宇管理和楼宇可视对讲系统及产品的生产商应及时跟踪市场需求，不断创新，在各方面力求做到最好。智能建筑是未来建筑的发展方向，特别是随着21世纪的到来，现代高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区，进而走进家庭。
技术方案比较：
(一)音频运算放大器的选择：
门铃对讲系统
方案一OP37为低噪声高速精密运放，转换速率很高，带宽很大，适合做音频放大，但它的价格高，成本大，故不采用。
方案二：OP07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移。OP07的优良特性使它特别适合作前级放大器，放大微弱信号。使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求，价格低廉，故选此方案。
方案三：利用分立元件实现，即可以熟悉Multisim软件，又可以对课本中有关三极管的知识加以巩固，故优先选择；
本课题设计重点、难点：
系统中如何正确分使用立元件完成特定功能关键；
分立元件中三极管、电阻、电容是构成所有电路的基础，故能充分理解它的特性不是易事，这需要很扎实的基本功，否则实验起来很浪费时间，就像笔者遇到的困难一样，对于电压放大倍数、饱和失真、截止失真、动态特性、静态工作点的选取、互补功率放大器的设计、放大倍数计算、功率计算，由于失调电压及失调电流的存在，运放输入为零时输出往往不为零。对于内部无自动稳零措施的运放需外加调零电路，使之在零输入时输出为零。对于单电源功电的运放，常需在输入端加直流偏置电压，设置合适的静态输出电压，以便能放大正、负两个方向的变化信号。电路自激震荡的消除也是一个涉及的难点。
门铃对讲系统
目录
第一章 总体设计思路
1.1总体描述与系统框架： 1.2设计框图;第二章 有关楼宇和用户的设计
2．1 确保短时间按键有效的设计 2．1用户响铃设计
第三章 对讲电路的设计
3.1 电压放大器设计 3.2 功率放大器设计
第四章 设计总结
4.1 实验结论
4．2 参考文献
4.2 实验心得
第五章 附录及说明
门铃对讲系统
第一章 总体设计
1.1总体描述与系统框架：
该门铃对讲系统的设计主要应用模拟电子技术和数字电子技术的知识，旨在实现楼宇门铃对讲功能。功能实现流程如下：
图1-1 1.2设计框图：用总实验图代替：
门铃对讲系统
第二章 有关楼宇和用户的设计
2．1确保短时间按键有效的设计
课题选用JK锁存器复位功能由异步JK触发器的异步复位端控制。异步JK锁存器的特性如下描述：
J=0,K=0,保持；J=0,K=1,置0；J=1,K=0,置1；J=1,K=1,翻转；没有时钟触发也是保持；
实验图如下：
原理:开关打向上为1，打向下为0，只要是按了（打向上），锁存器就是所存起来，后来虽为0，但是它一直保持，故Q输出一直为1，知道后来复位。
2．2 用户响铃设计
实验图如下：
门铃对讲系统
原理：按铃前开关A处于断开状态，按铃后开关接通，利用555定时器构成多谐振荡器，其中利用了电容C3的充放电，电流的方向使得D1、D2轮流导通（二极管的单向导电性），充放电时构成回路的电阻不同其充放电时间也不一，电流大小不同，由喇叭发出声音不同，有两种叮、咚声音，这就是用户听到的声音。
结论：发出了咚声音。
第三章 对讲电路的设计
3.1电压放大器： 实验图如下：
说明：本课题用0.3v电压代替从话筒传出的信号大小（经验值），频率用一千赫兹，声音信号含有较多频率成分，但是本放大器对一切频率都有相同作用，说明了此放大器的实用性，门铃对讲系统
结论：电压经放大之达到4.3v（由上图示波器所示），使得信号传到用户时可以直接经功率放大器输出。
3.2功率放大器：
实验图如下：
门铃对讲系统
结论：图最右边为Speker,阻值为8欧姆，图中所示电压值大小为4.3v，本课题采用互补式功率放大器，能克服交越失真，功率计算为：
pu22R4.32281.1156w
由计算可得P=1.1156w,满足了驱动听筒的要求，故方案可行。
第四章 设计总结
4.1 实验结论：
实验每个部分均较理想，实现了相关功能，详细请见每部分实验图
4．2 参考文献：
童诗白 华成英 模拟电子技术基础（第四版）高等教育出版社 1980年 4．3实验心得
通过做本课题的内容，前前后后花费两个星期，自知，内容较为简单，但做起来并非如想象得那样顺利，每一个小小的错误（电容、电阻的大小）就会导致没有结果，什么也没有，故联想到，要想学好本门课程知识，得从基础抓起，先分立，后集成，只有这样，才能为以后所学课程做好准备，同时，也坚定了自己要好
第五章 附录及说明
（1）电压放大器：纯属用三极管、电阻、旁路电容构成。
（2）低功率音频放大：功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。要求放大电路有足够大的输出功率，驱动扬声器，使之发声。
门铃对讲系统
（3）用户选择控制：方案可如下：
A/D转换器、译码器、D/A转换器构成，纯属数字电路课程内容，很容易即可实现，这里就不作为设计的内容，故略。
（4）电磁继电器：
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
说明：继电器在本课题中有用到，但是在软件中无法找到适合本课题的电磁继电器，原理很简单（利用电流磁效应来工作），与模拟电路课程无直接关系，故可略去。
第三篇：模电课程设计
要求: 按照课程设计报告书的格式，要求有原理设计，元件选择，原理仿真，电路设计，调试及测试，结果分析等。
作品在本学期考试结束后进行课程设计答辩之后交给老师。
模拟电子技术课程设计——小型模拟电子系统设计与制作，参考题目如下：
1．多路输出直流稳压电源的设计与制作
要求设计制作一个多路输出直流稳压电源，可将220V/50HZ交流电转换为多路直流稳压输出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A，+5V/3A及一组可调正电压。
2．高保真音频功率放大器的设计与制作
要求设计制作一个高保真音频功率放大器，输出功率10W/8Ω，频率响应20~20KHZ，效率>60﹪，失真小。
3．函数发生器的设计与制作
要求设计制作一个方波－三角波－正选波发生器，频率范围 10～100 Hz，100 Hz～1 KHz，1KHz～10 KHz；正弦波Upp≈3v，三角波Upp≈5v，方波Upp≈14v，幅度连续可调，线性失真小。
4．水温控制系统的设计与制作
要求设计制作一个可以测量和控制温度的温度控制器，测量和控制温度范围：室温～80 °Ｃ，控制精度 ± 1 °Ｃ，控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换接点为市电220ｖ，10Ａ。
5．双工对讲机的设计与制作
采用集成运放和集成功放及阻容元件等构成对讲机电路，实现甲、乙双方异地有线通话对讲；用扬声器兼作话筒和喇叭，双向对讲，互不影响；电源电压＋9v，功率≤0.5W，工作可靠，效果良好。
第四篇：模电课程设计
安阳师范学院
综合设计性实验报告
课程名称 模拟电子技术课程设计 实验名称 串联型直流稳压电源 学生学院 物理与电气工程学院 专业班级 11级自动化2班 学 号
111102063
学生姓名 刘晨阳
指导教师 冯丽娜
2012 年12 月13日
一、题目名称：串联型直流稳压电源
要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。指标：
1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出；
2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA；
3、纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv；
二、方案设计及电路框图
1、方案比较
方案一：如图1，先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电压，稳压部分的单元电路由稳压管和三极管组成（如图2），以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起RL两端电压的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由可知将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称，原理一样。
图1 方案一的稳压部分电路
方案二：经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案一一样采用四个二极管组成的单相桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路由两个电容组成，先用一个较大阻值的电解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波，从而使得滤波后的电压更平滑，波动更小。滤波后的电路接接稳压电路，稳压部分的电路如图3所示，方案二的稳压部分由调整管，比较放大电路，基准电压电路，采样电路组成。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。
图2 方案二稳压部分单元电路
对以上两个方案进行比较，可以发现第一个方案为线性稳压电源，具备基本的稳压效果，但是只是基本的调整管电路，输出电压不可调，而且输出电流不大，而第二个方案使用了运放和调整管作为稳压电路，输出电压可调，功率也较高，可以输出较大的电流。稳定效果也比第一个方案要好，所以选择第二个方案作为本次课程设计的方案。
2、电路框图
整体电路的框架如图3，先有22V-15V的变压器对其进行变压，变压后再对其进行整流，整流后是高低频的滤波电路，最后是由采样电路、比较放大电路和基准电路三个小的单元电路组成的稳压电路，稳压后为了进一步得到更加稳定的电压，在稳压电路后再对其进行小小的率波，最后得到正负输出的稳压电源。
图3 串联型直流稳压电路方框图
（1）变压器的设计和选择
本次课程设计的要求是输出正负9伏和正负6伏的双电压电源，输出电压较低，而一般的调整管的饱和管压降在2-3伏左右，而 12-3=9V为输出最大电压，6V 为最小的输入电压，以饱和管压降 为3伏计算，为了使调整管工作在放大区，输入电压最小不能小于12V,故可以选择220V-15V的变压器
（2）整流电路的设计及整流二极管的选择
由于输出电流最大只要求500mA，电流比较低，所以整流电路的设计可以选择常见的单相桥式整流电路，由4个串并联的二极管组成，具体电路如图4所示。
图4 单相桥式整流电路
二极管的选择：当忽略二极管的开启电压与导通压降，且当负载为纯阻性负载时，我们可以得到二极管的平均电压为 0.9V 其中15V为变压器次级交流电压的有效值。我们可以求得 U0=15×0.9=13.5v。
对于全波整流来说，如果两个次级线圈输出电压有效值为15V，则处于截止状态的二极管承受的最大反向电压将是15×错误！未找到引用源。，即为21.1V。考虑电网波动（通常波动为10%，为保险起见取30%的波动），最大反向电压应
27.4V。在输出电流最大为500mA的情况下我们可以选择额定电流为1A，反向耐压为1000V的二极管IN4007。
（3）滤波电容的选择
当滤波电容偏小时，滤波器输出电压脉动系数大；而偏大时，整流二极管导通角θ偏小，整流管峰值电流增大。不仅对整流二极管参数要求高，另一方面，整流电流波形与正弦电压波形偏离大，谐波失真严重，功率因数低。所以电容的取值应当有一个范围，由前面的计算我们已经得出变压器的次级线圈电压为15V，当输出电流为0.5A时，我们可以求得电路的负载为30 欧，我们可以根据滤波电容的计算公式：
来求滤波电容的取值范围，其中在电路频率为50HZ的情况下，T为20ms则容的取值范围为1250-2083uF，保险起见我们可以取标准值为2200uF额定电压为35V的铝电解电容
（4）稳压电路的设计
稳压电路组要由四部分构成：调整管，基准稳压电路，比较放大电路，采样电路。当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。由于输出电流较大，达到500mA，为防止电流过大烧坏调整管，需要选择功率中等或者较大的三极管，调整管的击穿电流必须大于500mA，又由于三极管CE间的承受的最大管压降应该大于12-6=3V，考虑到30%的电网波动，我们的调整管所能承受的最大管压降应该大于10V，最小功率应该达到 10×0.5=5W。综合以上参数，我们可以选用功率三极管TIP41，它的最大功率为60W,最大电流超过6A，所能承受的最大管压降为100V，远远满足调整管的条件。负极的调整管则选择与之相对应的的中功率三极管TIP42。基准电路由1个4.3v IN4731A的稳压管进行稳压和4.7KΩ的保护电阻组成。由于输出电压要求为6伏和9伏，如果采样电路取固定值则容易造成误差，所以采样电阻最好应该做成可调的，固采样电路由两个电阻和一个可调电阻组成，根据公式：
如上图，把R2= 10Ω（相当于公式中的R1）,R7=1kΩ（相当于公式中的R2）,R3=620Ω,错误！未找到引用源。=4.3V代入以上公式可求的电路的输出电压为4.255-11.118V。可以输出6V和9V的电压，运放选用工作电压在12V左右前对电压稳定性要求不是很高的运放，由于LM358的工作电压可达+15V～-15V，范围较大，可以用其作为运放，因为整流后的电压波动不是很大，所以运放的工作电源可以利用整流后的电压来对其进行供电。为了使输出电压更稳定，输出纹波更小，需再对输出端进行再次滤波，可在输出端接一个47uf的电解电容，这样电源不容易受到负载的干扰。使得电源的性质更好，电压更稳定
(5)保护电路
过流保护电路能够在稳压管输出电流超过额定值时，限制调整管发射极电流在某一数值或使之迅速减少，从而保护调整管不会因电流过大而烧坏。在过流时使调整管发射极电流迅速减小到较小数值的电路，称为截流型过流保护电路。如下图（a）所示为截流型过流保护电路，T1为调整管，Ro为电流采样电阻，它与T2,R1和R2构成保护电路，当Io增大，UBE2将随之增大。未过流时，UBE2< Uon，使T
2截止。当Io增大到一定数值或输出端短路时，T2导通，对调整管T1的基极分流，使Io减少，从而导致输出电压Uo减少；此时虽然UB随Uo的下降而下降，但是Uo下降的幅值大于UB，使得T2的电流进一步增大，T1的电流进一步减少，最终减少到较小数值。输出特性如下图（b）所示。通常，在截流型过流保护电路启动后，均有一个正反馈过程，使输出电流迅速减少。
四、总体的电路图
五、电路的调试及仿真数据
正负输出的可调的最大值和最小值电压数据如下图：
理论值为4.215-11.117V，而实际的测量值存在很小的误差，原因是由于可调电阻的实际调节范围偏大，导致输出电压偏大。
调节可变电阻，可以得到课程设计所要求输出的6V和9V的电压，仿真数据如上。
电压的直流电波形为标准的直线，达到设计的要求 而实际测量时也是这样，输出波形基本为一条直线
电路输出纹波波形纹波电压在1.8mV左右，比要求的5mV要低，而实际测量时，纹波的电压只有0.9mV，远远低于所要求的5mV，所以符合要求。
六、总结
本课程设计运用了模拟电路的基本知识，通过变压，整流，滤波、稳压等步骤，总结如下：
优点：该电路设计简单。输出电压稳定，纹波值小，而且使用的元件较少，经济实惠，输出功率大，调整管可承受的范围也很大，也有保护电路，当电路由于偶然原因出现较大的电流时，有可能造成损害，所以使得电路故障率降低了。
缺点：对电阻的选择，我们有的极端，只因没有1.5欧电阻了，所以这个电路中的R4=R12=1.5欧的电阻用两个4.7欧的电阻并联得到，与实际有点不符。
改进：可以在稳压电路那里接一个调整管的安全工作区保护电路。这样可使调整管既不因过电流而烧坏，又不因为过压而击穿。保护电路将更好！
心得体会：通过这次课程设计，我对于模电知识有了更深的了解，尤其是对与线性直流稳压电源方面的知识有了进一步的研究，希望以后有空还是再做做开关直流电源，让自己更熟悉这方面的知识。理论与实践得到了很好的结合，在做仿真实验时很成功，但是仿真还是存在一定的错误，需要自己再耐心的思考和修改！而这个过程中跟组员合作也是一个合作能力的培训，曾我们大家的意见不一致时大家不停地争论，而最后还是能得到最完美的结论！同时在做课程设计过程中，遇到不懂的地方，又让我们明白到请教的重要性！所以很感谢师兄的指导。
第五篇：模电课程设计
数字电子钟计时系统
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，和我们平时所用的机械式时钟相比，具有更高的准确性和直观性。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。在设计数字钟时，首先要了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。在制作数字钟的工程中进一步了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。因为数字钟包括组合逻辑电路和时序电路，可以我们学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。
课程设计报告内容
1.设计任务与基本要求 1.1 设计任务 1.2 基本要求 2.设计方案
2.1 工作原理 2.2 原理方框图 3.单位电路模块设计
3.1 秒信号发生器荡器、分频器 3.2 秒、分计数器——60 进制计数器 3.3 时计数器——24 进制计数器 3.4 译码显示电路 3.5 校时电路 4.调试要点
4.1 标准信号源调试
4.2 时、分、秒及显示电路的调试 4.3 校时电路的测试 5.课程设计体会 附元器件材料清单
1.设计任务与基本要求
1.1 设计任务
根据所学的知识，用中、小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟
1.2 基本要求
① 采用LED 显示累计时间“时”、“分”、“秒”。② 当电路发生走时误差时，具有校时功能。
2.设计原理
2.1 工作原理
数字电子钟电路系统由秒信号发生器、“时”、“分”、“秒”计数器、译 码器及显示器、校时电路等组成。秒信号发生器是整个数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度
决定了计时钟计的质量，通常用晶体振荡器产生的脉冲经过整形、分频获得１ＨＺ的秒脉冲。将标准秒信号送入“秒计数器”“秒计数器”采用六十进制计数器每累计60 秒发出一个“分脉冲”信号该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用六十进制计数器每累计60 分钟发出一个“时脉冲”信号该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24 进制计数器可实现对一天24 小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码通过六位LED 七段显示器显示出来。校时电路是用来对“时”、“分”、“显示数字进行校对调整的。本设计用中、、分、秒的数字电子钟，使其完成一下几项基本功能显示累计时间“时”、“分”、“秒”，具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时使其校正到标准时间。
2.2 原理方框图
数字电子钟的原理方框图如下图所示，由图知 该电路系统由秒信号发生器、“时”、“分”、“秒”计数器、译码器及显示器、校时电路等组成。
图1 数字电子钟系统图
3.单位电路模块设计
3.1 秒信号发生器
图2 秒信号发生器
秒信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的 质量，通常用晶体振荡器产生的脉冲经过整形、分频获得1HZ 的秒脉冲。常用的 典型电路如上图所示。
CD4060 是14 位二进制计数器。它内部有14 级二分频器两个反相器。CP1、CP0 分别为时钟输入、输出端，即内部反相器G1 的输入、输出端。图中R 为 反馈电阻（10MΩ--100MΩ）,目的是为CMOS 反相器提供偏置，使其工作在放大状 态。C1 是频率微调电容，取100pF，C2 是温度特性校正用电容，取100pF。内部 反相器G2 起整形作用，且提高带负载能力。石英晶体采用32768Hz 晶振。若要 得到1Hz 的脉冲，则需经过15 级二分频器完成。由于CD4060 只能实现14 级分 频，所以要外加一级分频器，可采用CD4013 双D 触发器完成。3.2 60 进制计数器
图3 60 进制计数器
由CD4029 极成的60 进制计数器如上图所示。首先将两片CD4029 设置成十 进制加法计数器。例如，将“Ｂ/Ｄ”接高电平。将第一片CD4029 计数器的进位输出CO 连到第二片CD4029 计数器的进位输入CI，这样两片计数器最大可实现100 进制的计数器。现在要设计一个６０进制的计数器，可以利用“反
馈置零”的方法。由于CD4029 属于异步置数，故当计数器
输出“2Q32Q22Q12Q0、1Q31Q21Q11Q0=0110、0000”时，通过门电路形成一置数脉冲 使计数器归零。上图可作为秒、分计数器。3.3 时计数器——24 进制计数器
当个位计数状态为“Q3Q2Q1Q0=0100”，十位计数器状态为
“Q3Q2Q1Q0=0010”时，要求计数器归零。通过把第一片的Q2、第二片的Q1 相与后 的信号送到个位、十位计数器的置数端PE，使计数器复零，从而极成24 进制计 数器。如下图所示。
图4 24 进制计数器
3.4 译码显示电路
译码电路的功能是将“秒”、“分”、“时”计数器的输出代码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动LED 七段数码管的译码器常用的有74LS47，74LS47 是BCD-7 段译码器/驱动器，其输出是OC 门输出且低电平有效，专用于驱动LED七段共阳枀显示数码管。由74LS47 和LED 七段共阳数码管组成的一位数码显示电路如下图示。若将“秒”、“分”、“时”计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端，便可进行不同数字的显示。在数码管与电源之间串联的电阻R 为限流电阻，阻值为360Ω。
图5 一位BCD 译码显示电路
3.5 校时电路
数字钟启动后，每当数字钟显示与实际时间不符时，需要根据标准时间进
行校时。简单校时电路如下图所示，图中按键开关在实验中用导线短接代替。校“秒”时,采用等待校时。比如，当进行校时时，按下开关K1,此时门电路G1被封锁，秒计时暂停。当数字钟秒显示与标准时间秒数值相同时，立即松开K1，数字钟显示与标准时间秒计时同步运行，完成秒校时。校“分”、“时”，采用加速校时。如当进行分校时时，按下开关K2，由于G3 输出高电，G2G4 门电路被送到分计数器中，使分计数器以秒的节奏快速计数。当分计数器的显示与标准时间数值相符时，松开K2。当松开K2 时，门电路G2 封锁秒脉冲，输出高电平，门电路接受来自秒计数器的输出进位信号，使分计数器正常工作。同理，“时”校时电路与“分”校时电路工作原理相同。
图6 校时电路
4.调试要点
4.1 标准秒信号调试
用示波器观察CD4013 的输出应为一标准秒信号波形。4.2 时、分、秒及显示电路的调试
将秒信号分别引入到时、分、秒计数器单元电路中，观察电路的工作情况。4.3 校时电路的调试
将秒信号分别引入到校时电路中，分别按下K1 及K2，检查分计数器及时计 数器的工作情况。5.课程设计体会
在这次数字钟设计中，我学习课本内容之后，通过动手和一次次的失败，我更了解了芯片的结构及各种芯片的工作原理和具体的使用方法，对电子钟的设计、组装和调试。掌握了有关设计和数字电子技术的知识，也获得了宝贵的经验。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。
熟练掌握课本知识，并将课本的知识应用在实际。我们学到的课本的知识 只有在实际中灵活的应用了，才能达到学以致用的目的。在实验过程中，不仅要把线连对，还要尽量少用线，使整体美观。
在实验中，出错的主要地方是接线和芯片的接触不好引起的，以后要仔细检查，以免再犯类似的错误。同时连线的时候要思路清晰，避免连错线。
了解了电子设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能 够更加熟练的用EWB 软件绘制电路原理图。并且，我的动手能力肯定要比以前要强，再遇到设计的问题，就不会害怕担心弄不好，因为我已经突破了一个设计的难关。课程设计有助于培养我们的兴趣和提高我们的动手能力，能够将理论与实践很好的结合起来，今后我会尽量的多做一些课程设计，提高自己各方面的能力。附录：（材料清单及材料功能）
材料清单: 1.元件清单： 集成元件：
CC4029×6，74LS47 ×6，LED 共阳显示器×6，CC4011 ×2，CC4081 ×1，CD4060 ×1，CD4013 ×1 电阻：
360W ×6，1M W ×1，10KW ×4 电容：
100pf ×2 晶体：
32768Hz ×1 面包板×1 2.工具：
镊子、剪刀、剥线钳、尖嘴钳、表线、饭盒、电源线（2 根）3.仪器：
示波器、信号发生器、交流毫伏表、直流稳压电源（用法）、万用表（用法）
材料功能：
1.CD4011——四2 输入端与非门
2.74LS47——BCD7 段译码器/驱动器是一种与共阳枀数字显示器配合使用的集成译码器，输出低电平有效。
3.CD4029——二/
十、加/减、可预置的CMOS 计数器
表2 4029 功能表
4.CD4060——14 级串行二进制计数器/分频器和振荡器
说明：
Q4至 Q13——10 个输出端 Q13——214 分频 Q12——213 分频 ……
Cr——清零端(高电平有效)
5.CD4013——双D 主从触发器
功能表如下:
6.CD4081——四2 输入端与门
7.LED 共阳枀显示器
说明:7 段数码管是共阳显示电路,那就需要选用74LS47 译码驱动集成电路。共阳就是把abcdefg 的7 个发光二枀管的正枀连接在一起并接到5V 电源上,其 余的7 个负枀接到74LS47 相应的abcdefg 输出端上。无论共阴共阳7 段显示电 路,都需要加限流电阻,否则通电后就把7 段译码管烧坏。
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