华南理工大学广州学院

模拟电子技术课程设计报告

题目：集成功率放大器

专业：  电子信息工程                        

班级：  电信一班                         

姓名：  钟志敏                           

同组队员： 黄楚然、胡白云、陈杰华                    

           梁书华、冯海东、李纯、王秋秋                    

学号：   201038795044                       

日期：20##年 6 月

一、设计目的

1、解集成功率放大器内部电路工作原理
2、掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法

二、设计要求和设计指标

1、技术指标
（1）功率放大器输出负载为一个8Ω/0.5w的扬声器，最大输出

     不失真功率Pomax≥500mW；

（2）低频截止频率范围为fL≤80Hz；

（3）集成功放选择：LM384功率5W,电源电压12--26V,负载8欧。

2、设计要求
（1）选定元器件和参数，并设计好电路原理图；

（2）组装调试所设计的电路，使其正常工作；
（3）在万能板或面包板上进行电路安装调测；
（4）测量最大不失真输出功率Pomax是否满足设计要求；
（5）低频截止频率fL是否满足设计要求；
（6）写出设计报告，提出元器件清单。

三、设计方案

可用于音频功率放大器的芯片有很多，比如LM386、TDA1514A、LA4100等。考虑到性能以及价格等因素，本次设计采用的是LM384。设计方案采用集成器件的OTL电路。

LM系列功放集成电路是一种比较常用的功率放大器件，本电路采用LM384作为核心功放器件，优点是不需要复杂的计算，外接元件少，调试方便，布局方便。如图所示为LM384的外部电路典型接法，本设计方案便采用此图。该集成块电源电压范围为12—26V，当电源电压为22V，负载RL为8Ω时，最大输出不失真功率不小于0.5W，低频截止频率小于80Hz,足以满足设计要求。

四、工作原理说明和结果分析

1、集成功放LM384内部原理图

2、总原理图

如图，集成功放的电压增益为32dB，利用10千欧的可变电阻可调节扬声器的音量。2.7欧的电阻与0.1微法的电容串联可低通滤波，去高频声。

静态时输出电容上电压为Vcc/2,LM384的最大输出不失真电压的峰-峰值约为电源电压Vcc。设负载电阻为Rl,最大输出功率表达式为 P=Vcc*Vcc/8RL,当Vcc=22V,RL=8ΩSHI ,P=7.5W。符合最大不失真功率大于0.5W的要求。

五、本设计改进建议

    我认为本次课程设计不错，只是时间有点紧张，我们没有更好地设计出更理想的结果。缺点是有的，比如在焊接时，没有考虑到整体的布局和美观，导致把导线和元件焊在了同一面上。这样虽然不影响功放的效果，但造成了电路整体布局的不规范和不美观。我的建议是将导线和元件焊接在电路板正反两面，这样视觉效果会好一点。

六、总结（感想和心得等）

在本学期中，模电的课程设计是我们的重要课程实践。在实践中，我们学到了许多课本以外的知识，比如LM384的使用，电路板的焊接，整体电路的调试和测量等。

两周时间就过了，虽然时间短了点，而且由于我们的知识有限，因此设计较为简单没有太过仔细，不过我感觉收获良多。我们这次设计的是一个集成功率放大电路，为了实现功率的放大，经过查阅资料与组员的商讨，最终我们形成方案进行设计。上面的电路就是我们的努力成果，它是由一个集成功放，几个电阻和几个电容组成的。其基本功能是对输入的音频信号进行功率放大。

我们利用设计好的电路图，用仿真软件进行多次的仿真设计分析。在此过程中，我们对集成功放的功能进一步的了解，同时掌握了集成功放的原理。接下来便是电路的焊接，由于不太熟悉，所以出现了许多可以避免的错误，比如没有合理安排元件的位置，导致有些元件放不下，将电容的两极弄错，导致电容烧毁。最后我们还是一一克服了这些问题。然后是对已经完成的电路板进行最后的测试，结果让我们还算满意。

两个星期的课程设计，让我们受益匪浅。不仅学到了新知识，还培养了我们的实际动手能力，团队合作能力等。令我们认识到，要珍惜和认真对待每一次自己动手的机会，从中学到一些课堂上学习不到的东西。在往后的日子，在学习理论的同时要更多的注重实践，让自己的知识更丰富。

七、元器件清单

1、实验电路板：1个；

2、LM384：1个；

3、扬声器（8Ω/0.5w）：1个；

4、可变电阻（0-10KΩ）：1个；

5、电阻（2.7Ω）：1个；

6、电解电容（500微法/25V）：1个；

7、电容（5.0微法/50V）：1个；

8、电容（0.1微法）：2个。

八、参考文献

1、《模拟电子技术基础（第4版）》 华成英主编，高等教育出版社

2、《电子技术试验与课程设计（第3版）》 毕满清主编，机械工业出版社

3、《Multisim&Ultiboard 10原理图与PCB设计》  刘刚等主编，电子工业出版社

 

第二篇：模电课程设计报告模板

苏州科技学院天平学院

模拟电子技术课程设计报告

课设名称 正弦波－方波－三角波信号发生器设计

专业班级电子信息工程（物联网1221）                      

学号姓名 　张琪　　　　　　　　　　　　   

　　　　 　梁易晓　　　　　　　　　　　　 

　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　   

　　　　

模拟电子技术课程设计报告

一　设计课题名称

正弦波－方波－三角波信号发生器设计

二　课程设计目的、要求与技术指标

2.1　课程设计目的

（1）    巩固所学的相关理论知识；

（2）    实践所掌握的电子制作技能；

（3）    会运用EDA工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试，进一步完善理论设计；

（4）    通过查阅手册和文献资料，熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用元器件的原则；

（5）    掌握模拟电路的安装\测量与调试的基本技能,熟悉电子仪器的正确使用方法,能力分析实验中出现的正常或不正常现象(或数据)独立解决调试中所发生的问题；

（6）    学会撰写课程设计报告；

（7）    培养实事求是,严谨的工作态度和严肃的工作作风；

（8）    完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力。

2.2　课程设计要求

（1）    根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；

（2）    列出所有元器件清单；

（3）    仿真设计的电路，达到设计要求；

（4）    记录实验结果。

2.3　技术指标

（1）    输出波形：方波－三角波－正弦波；

（2）    频率范围：100HZ~200HZ连续可调；

（3）    输出电压：正弦波-方波的输出信号幅值为6V.三角波输出信号幅值为0~2V连续可调；

（4）    正弦波失真度：。

三　系统知识介绍

3.1        函数发生器原理

方案一：  函数发生器组成框图，主要有RC桥式震荡电路，过零比较器，积分器三大主要模版电路构成。经过RC桥式振荡电路产生正弦波，再经过零比较器产生方法，然后由积分器产生三角波。

方案二：由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波形成变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。

3.2函数发生器的各方案比较

方案一：通过RC桥式振荡器产生正弦波，在通过过零比较器变为方波，最后通过积分器得到三角波。

方案二：正弦波、方波、三角波同时得出，通过控制电路可以分别输出。

因为方案二电路运用积分电路产生信号，所用的元器件较少，思路清晰，所以最终选择方案二。

四　电路方案与系统、参数设计

4.1        基于集成运算放大器与晶体管差分放大器的函数发生器

4.1.1设计思路

   函数发生器组成框图，主要有RC桥式震荡电路，过零比较器，积分器三大主要模版电路构成。经过RC桥式振荡电路产生正弦波，再经过零比较器产生方法，然后由积分器产生三角波。其总的原理设计框如图：

 

 

4.1.2工作原理

正弦波产生电路

利用RC乔氏振荡电路产生正弦波，原理如下图：其中RC串联电路构成正反馈支路，同时兼选频网络，R1，R2，R5及二极管等原件构成负反馈和稳幅环节。

调节电位器R4，可以改变负反馈深度，以满足震荡的振幅条件和改善波形，利用两个反向二极管D1,D2正向电阻的非线性来实现稳幅。D1,D2采用硅管，且要求特性匹配，才能保证输出波形正负半周对称。R1的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

振荡频率：                                  

其振幅值条件：       

方波产生电路：利用过零比较器产生方波，其原理如下图所示，其中D3,D4决定其输出电压的幅值。

                     图4   过零比较器原理图

     由图可知，该电路为处于开环状态的集成运放是一个最简单的过零比较器。犹豫理想运放的开环增益为无穷大。因此，当输入信号小于零时，输出为高电平；当输入信号大于零时，输出为低电平。从示波器输出波形可知，当输入为正弦波时输出为正弦波。其中稳压管的作用是实现限幅。

方波的幅值为：                                

三角波产生电路：利用积分器产生三角波，其原理电路如下图所示：

积分器原理图

图中，同相输入端接地，由于输入端不取电流，同相端电位为零，反相端虚地，流过电容的电流与流过电阻的电流相等经计算可知当输入方波时输出为三角波。

三角波的幅值：                                

            

                    

4.1.3元器件与参数设计

示波器、电容、电阻、滑动变阻器、稳压二极管、普通二极管等

4.1.4 具体仿真电路图

4.1.5仿真结果与分析

分三段介绍：第一段描述实验；第二段给出不同参数给出的结果，第三段分析总结

经过RC桥式振荡电路产生正弦波，在经过零比较器产生方波，然后由积分器产生三角波。

当可变电容为150nf时，它的12%对应800HZ，14%对应700HZ，17%对应600HZ，20%对应500HZ，25%对应400HZ，34%对应300HZ，51%对应200HZ，99%对应100HZ。

通过调节可变电容来达到调节频率的目的。后面产生的方波，三角波的频率与正弦波的频率保持一致，所以只要调节正弦波的频率就能达到调节整个电路的目的。

4.1.6器件清单表

4.2        基于积分电路的函数发生器

4.2.1设计思路

    首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波形成变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。

4.2.2工作原理

方波发生电路的工作原理：

用555定时器组成的多谐振荡如图所示。接通电源后，电容C2被充电，当电容C2上端电压Vc升到2Vcc/3时使第3脚Vo为低电平，同时555内放电三极管导通，此时电容C2通过R3、Rp放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，Vo翻转为高电平。电容器C2放电所需时间为lpL=（R3+Rp）C2ln2当放电结束时。T截止，Vcc将通过R1，R3，Rp向电容器C2充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需时间为lpH=（R1+R2+Rp）C2ln2=0.7（R1+R3+Rp）C2  当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图，器震荡频率为f=1/(tpl+tph)=1.43/(R1+2R3+2Rp)C2 。

方波-三角波转换电路的工作原理：

RC积分电路是一种比较广泛的模拟信号运算电路。在自动控制系统中，常用积分电路作为调节环节。此外，RC即扽电路还可以用于延时、定时一击各种波形的产生或变换。

由555定时器组成的多谐振荡输出的方波经C4耦和输出，如图所示为RC积分电路，再经R与C积分，构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。

三角波-正弦波换电路的工作原理：

    采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。

4.2.3元器件与参数设计

555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路是R2到R3到RP到C2；C2的放电回路是C2到RP到R3到IC的7脚（放电管）。由于R3+RP>R2，所以充电时间常数与当点时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示原件参数，其频率为2KHZ左右，调节电位器RP可改变震荡器的频率。方波信号R5、C7是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源指示灯。

4.2.4 具体仿真电路图

4.2.5仿真结果与分析

由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波。

当可变电容为20Ku时，它的10%对应200HZ，23%对应150HZ，39%对应100HZ，60%对应50HZ。

三个波形可以在三个显示器上显示，而且频率可以不一样。

4.2.6器件清单表

五　实验结果与分析

方案一的结果中三个电路是出现在同一个显示器上的，且频率相同，能改善发生信号的非线性失真，但其调试过程麻烦，所需元器件较多；而方案二的三个波形是出现在三个显示器上的，频率可以不同，这就加大了实验的可操作性，而且实验原理简单，便于操作和计算。但第二个实验出现波形的次序只可以是方波、三角波、正弦波。

六　讨论

1.方案一中选择稳压对管与电阻的组合来保证矩形波的输出值。

2.通常选用引入电压串联负反馈的放大电路来减少放大电路对选频特性的影响。

3.进行实验时为了便于调节参数，选用了较多的电位器，实际上有的电位器可以用定值电阻代替而不影响实验结果.

4.方波的输出幅度约等于电源电压+Vcc.三角波的输出幅度不超过电源电压+Vcc。电位器Rp1可以实现幅度的微调，但会影响方波—三角波的频率。

七　成员分工

八　设计总结

经过几天的设计我们基本上完成了课题任务，分两种情况设计电路，并分别得到了正确的结果，虽然过程中遇到很多困难，尝试了很多构思都不成功，但好在还是坚持把题目完成了。

这次实验运用了很多理论知识，什么RC桥式振荡器、零比较器、积分器等等，差不多把学过的模电知识都运用到了，但在实验过程中也明显感到自己理论知识学得不太扎实，很多东西化为实践就不知道该怎么用，为什么这么用，让我们知道了理论必须和实践要结合起来。

这个课题涉及的知识点很广，每个细节都要求我们熟练把握，很多时候都不知道下一步应该干什么，都是和同组同学互相交流才能得到答案，我觉得老师应该安排一点时间为我们答疑以便我们能更好的完成实验。通过这次课程设计，增强了我们的思考、动手能力和解决问题的能力。

主要参考文献

[1] 康光华.电子技术基础 模拟部分（第五版）.出版社：高等教育出版社，20##年.

[2] 董尚斌.电子线路（1）[M].出版社:清华大学出版社，20##年.

[3] 户彩凤.电子技术实验指导书[M].出版社:电子工程系，20##年.

[4] 董玉冰.Multisim9在电工电子技术中的应用.清华大学出版社，20##年.