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井冈山大学机电工程学院

模拟电子技术课程设计

题 目：

课 程：

专 业：

班 级：

学 号：

姓 名：

指导教师：

完成日期： OCL音频功率放大器的设计 模拟电子技术基础 电气工程及其自动化 12级电气本（1）班 吴红园 罗志扬 2014/7/8

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院（系）：机电工程学院

3 1 设计的目的及任务

1.1 课程设计的目的

（1） 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设

计的基本方法，基本步骤，综合培养设计与调试能力，提高分析问题解决问题的能力；

（2） 培养自身根据课本需要自学参考书籍，查阅书册，图表和文献

资料的能力；

（3） 学会OCL音频功率放大器的设计和性能指标测试方法；

（4） 通过实际电路方案的分析比较，设计计算，选取元件，运用

Multisim11.0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；

（5） 设计出原理图后，运用altium designer 软件画出PCB图,并制作

PCB板，然后安装，调试；

（6） 熟悉电子仪器的正确使用方法,能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，能够独立分析整机指标测试，提高动手能力；

（7） 了解与课设有关的电子线路及元件工程技术规范，学会撰写课

程设计任务书，按要求编写设计说明书，正确反应设计的实验结果；

1.2课程设计的任务与要求

（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，

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计算元件参数；

（2） 列出所有元器件清单；

（3） 安装调试所设计的电路，达到设计要求；

（4） 记录实验结果。

1.3课程设计的技术指标

（1）采用集成元件设计一个OCL音频功率放大器

（2）额定功率放大器P0?1W

（3）负载阻抗RL?8?。

（4）失真度V?3%

（5）输出灵敏度不低于150mV。

2 电路设计总方案及原理框图

2.1电路设计思路

低频功率放大器主要用来对低频信号进行放大，它应具有以下几个方面的功能，对低频信号进行电压放大，具有较高的输入阻抗和很低的输出阻抗，为了实现音频放大电路的上述功能，构成电路时可采用多种方案，可采用分立元件组装，也可采用运算放大器，根据设计要求应采用集成元件。我们知道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，动态特性记忆与集成化等特点。性能优良的集成放大电路具有输出功率大，外围元件少，使用方便等特点。因此在收音机，电视机，扩音器，伺服放大电路得到广泛应用。

5 那么要设计一个采用集成元件的OCL音频功率放大器，其中额定功率大于1W，负载阻抗8Ω，利用课本上第五章所学的有源带通滤波中计算参数，并且TDA2030集成功率放大器在?16V双电源供电，在8Ω的情况下保证P0?1W，失真度V≤3%，在multisim软件中可以找到TDA2030，分析器其参数可知它比较适合设计高保真音频功率放大器。

2.2电路设计原理框图

设计一个音频功率放大器电路，电路主要由两大部分组成，主电路如果采用分立元件，它主要由输入级，中间级，输出级，偏置电路等组成，这样会使电路复杂，不易在实验室进行，因此可采用集成元件，且集成电路中设有过压及过流保护等，它的辅电路用一些电容电阻构成是为了改善放大器的高频的特性防止低频自激，除此之外还要注意由于工作升温引起的工作点的飘移现象，对其做以适当补偿，以减小电路的非线性失真。

（1）输入级

它主要完成信号源的阻抗变换，并把输入信号有效地传递到下一级。主要采用差动放大电路，对差模信号具有放大能力，对共模信号具有很强的抑制作用，且它的直流电阻小，交流电阻大，具有温度补偿等特点。

（2）中间级

6 中间级主要将电压进行放大，使其具有足够大幅值的电压信号进入下一级，采用共发射级放大电路。具有输入电阻大，带负载能力强等特点。

（3）输出级

将电压信号进行功率放大，以使在扬声器上得到足够大的不是真信号。它一般采用互补对称放大电路，具有输出功率大，效率高，频率特性好等特点

2.3电路工作原理

TDA2030芯片的应用比较灵活，即可以采用双电源供电构成OCL电路，也可以采用单电源供电构成OTL电路，它采用单列5脚封装。TDA2030芯片双电源供电构成OCL电路，该电路在?12V电源电压，RL为8Ω的情况下，输出功率大于15W,失真度小于0.5%，R2和R5构成负反馈使电路闭环增益为5.3dB,R4和R7构成频率补偿电路，用以防止电源引线太长造成放大器低频自激。

2.4功率放大器的作用及主要芯片介绍

7 功率放大电路是一种能量转换电路，要求在失真许可的范围为内，高效的为负载提供尽可能大的功率。

TDA2030引脚作用的分析

引脚1：同相信号输入引脚，用来输入音频信号。1脚上信号相位与引脚4的信号相位相同

引脚2：反相信号输入引脚，有称负反馈引脚。用来接入负反馈电路。 引脚3：负电源引脚，接入负极性直流电压；采用正极性单电源供电时，引脚3改为姐弟，接电路中的地线。

引脚4：信号输出引脚，输出经过功率放大的音频信号，送入养生器RL。

引脚5：正电源引脚，接直流电压供给电路，供直流电路内部使用，采用负极性单电源供电时，引脚5 改为接地。

TDA2030的特点及注意事项

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（1）TDA2030具有负载泄放电压反冲保护电路，如果电源电压峰值为40V的话，那么在5脚与电源之间必须插入LC滤波器，以保证5脚上的脉冲串维持在规定的幅度内。

（2）热保护：限热保护有以下优点，能够容易承受输出的过载，或者环境温度超过时均起保护作用。

（3）与普通电路相比较，扇热片可以有更小的安全系数。万一结温超过时，也不会对器件有所损害。

（4）印刷电路板设计时，必须较好的考虑底线与输出的去耦，因为这些线路有大的电流通过。

2.5电路总原理图

主要元器件的作用分析

9 TDA2030：音频功率放大集成电路，构成OCL功率放大器。对音频信号进行功率放大，以推动扬声器发声。

C1：输入端耦合电容。将1脚直流电路与前级电路隔离。同时将交流信号无损耗地输入到1脚的内电路。

C2：交流负反馈回路隔直电容，将2脚直流电路与地线隔离。防止负反馈电阻R2产生直流负反馈作用。

C3：正电源的高频率波电容，滤除正电源中的高频交流成分，用来补偿低频滤波电容C5的高频特性。

C5：正电源的低频滤波电容，滤除正电源中的高频交流成分，使功率放大器的交流声更小。它常与整流滤波电容共用。

C4和C6：与C3和C5的作用一样。

R1：反馈电阻，建立2脚和4脚之间的直流电流回路。同时有交流反馈和直流反馈的作用。

R2：交流反馈电阻，阻值越大，TDA2030的放大倍数越小，反之则越大。由于R2上没有直流电流流过。因此R2不存在直流反馈作用。 R3：直流偏置电阻。为1脚内电路放大器提供直流通路。

3 单元电路设计与参数计算

3.1输入信号

C1=280uF R3=22KΩ

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输入信号就是所需放大的电信号，它可将非电信号物理量转换为电信号的能量提供，C1为输入耦合电容，R1为输入管的偏置电阻。

3.2负反馈电路

R1=680KΩ R2=128KΩ

Au?1?R1R2=5.3，由此求出R1和R2的可能阻值

R1和R2构成负反馈，电路闭环增益大致为为5.3db

3.3频率补偿电路

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R4，R7构成频率补偿电路，改善放大器的高频特性

3.4参数计算

（1）输出功率

输出电流io和输出电压uo有效值的乘积，就是放大电路的输出功率。

即Po=iom?2?uom??12=iomuom 2?

uom?vcc（理想条件下，忽略晶体管的管压降）

iom?uom/RL=VccL 所以最大不失真输出功率Pom?

（2)电压放大倍数

uoAu? uiV2RL2

（3）输出灵敏度测试

据输出灵敏度测试的定义，只需测出输出功率Po=Pom的输入电压即可，当RL=8Ω，VCC?VEE=12时，Pom?

的时候测出此时的输入电压即可。

VCC2RL2=9W，所以只要在仿真

12 4用multisim仿真电路

4.1输出波形仿真

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由图可以看出波形并没有产生太大的失真

4.2输出灵敏度测试

输出灵敏度是指当输出功率为最大不失真输出功率是的输入电压，由图得此时的输入电压为1.3V>150mV

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4.3频带宽度仿真

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1 设计的目的及任务 ..................................................................................................... 3

2 电路设计总方案及原理框图 ..................................................................................... 4

4.4失真度分析

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5收获与体会

此次课程设计，我学会了如何使用multisim仿真软件，而且正是通过这次课程设计，我懂得如何把学到的理论知识运用到实践中，这样不仅巩固了理论，我的动手能力也提高了不少。因为这是第一次课程设计，期间遇到不少困难，不知如何运用仿真软件，也不知如何通过给定的条件去设计所需的产品，刚开始接触的时候真的一头雾水，很想放弃，但是我说服自己一定要坚持下去，最后我也战胜了自己。通过上网百度资料，与同学互相讨论，慢慢的进入状态，开始设计OCL音频功率放大器。通过仿真，我认为我设计的音频功率放大器满足要求，所以我用之前学过的altium designer 软件画出了该设计的原理图，并且也画出了PCB图，制成PCB板，最后我把元件焊接上去，经过调试与硬件检测发现我的设计真的没有问题，那时真的很开心。所以，这一系列的过程，我真的学到不少东西。当然，我还学会如何撰写课程设计报告，为将来写毕业论文打好坚实的基础。所以，我觉得任何时候都不要小看自己，要相信自己潜力无限，要学会挖掘自己的潜能，更要学会鼓励自己，因为做任何事情不可能每次都一帆风顺，当你失败的时候，要学会去思考问题解决问题，或许有时候失败带给自己的东西远胜过一帆风顺的成功。这次课程设计，我更深的体会就是无论何事，都必须认真对待，态度决定一切。

6元器件及仪器明细清单

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7参考文献

[1]童诗白.模拟电子技术基础[M]北京：高等教育出版社，2005

[2]熊伟.Multisim7电路设计及仿真应用北京：清华大学出版社

[3]黄志伟.全国大学生电子设计大赛制作实训 北京航空航天大学 出版社

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第二篇：专业课程设计 _专业课程设计 _网络电气专业课程设计大纲

四川大学网络教育（专科）

电气工程及其自动化专业课程设计大纲（综合实践）

课程设计的目的是通过一个实际工程的设计，巩固和加深对课程所学理论知识的理解；培养学生分析问题和独立解决实际问题的能力，理论联系实际的能力，技术与经济全面考虑问题的观点；初步学习工程经济的计算方法等。因此，课程设计是专业课程教学中重要的实践性环节。

电气工程及其自动化专业网络教育专升本层次教学计划中设置了专业课课程设计。为此，我院开设了“电力系统分析”、“电力系统继电保护原理”、“电力系统调度自动化”、“发电厂电气部分”4门专业课的课程设计，以供学生选择。

发电厂电气部分

“电力系统分析”课程设计大纲

——区域电力网的规划设计

编写：刘天琪，邱晓燕

—、设计要求

根据“电力系统分析”课程所学理论知识和电力系统规划设计的基本任务，在电源及负荷大小及其相对地理位置已确定的情况下，完成一个区域电力网络的设计。要求对多个方案进行技术经济比较和分析，选择出最优方案，并对所选方案进行必要的技术计算（如调压计算、稳定性计算），提出解决技术问题的措施。

二、原始资料

1． 电源点和负荷点的相对地理位置；

2． 发电厂装机容量、额定电压和功率因数；

3． 各负荷点的最大最小负荷、最大负荷利用小时数和额定电压等。

三、电力网规划设计的基本内容

根据前述课程设计的要求，在电源和负荷大小及其相对地理位置已确定的情况下，完成以下设计内容：

1．制订网络可能的接线方案，选择电力网的电压等级；

2．选择各方案发电厂及变电站的主接线，根据电网运行的可靠性、灵活性和经济性，比较各方案的负荷矩、线路长度和高压开关数等指标，摒弃显然不合理的方案；

3．对待选的各方案，确定其输电线路的导线截面及发电厂、变电站的主要电气设备（变压器及断路器）；

4．计算各方案的一次投资，对待选方案进行工程经济计算。进行技术经济比较，选定最优设计方案；

5．对所选方案进行调压或稳定性计算，提出调压或提高稳定性的措施。

6．物资统计，列出设备清单。

四、设计成果

1．设计说明书

2．全网主接线图

3．潮流计算结果及潮流分布图

4．设备清单

“电力系统继电保护原理”课程设计任务及指导书

—— 元件保护的设计及整定计算

编写：陈浩

—、原始资料

1、发电厂(或变电所)电气主结线图(附元件参数)。

2、电力系统主接线图(附元件参数)

二、设计要求

l、根据厂、所继电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求，配置相应的电流互感器及电压互感器，并选择出相应的电流互感器及电压感器的型号和变比。

2、编制3—4种运行方式。

3、决定变压器中性点接地的位置及台数。

4、根据发电机、变压器的型式和容量及出线的电压等级，配置发电机，变压器(或发一变组)、母线及出线的继电保护方案，并计算出相应的继电保护的整定值。

5、对电网各线路配置继电保护及重合闸方案，并计算出相应的继电保护定值。

三、设计成果

1．编写整计算说明书一份，包括以下内容

（1）所选择的电流、电压互感器的型号及变比

（2）变压器中性点接地位置及台数

（3）各元件、线路参数的计算，各序网的制定；

（4）短路电流计算的过程(要求列出短路电流计算成果表)；

（5）各种继电保护整定计算的过程（要求列表给出整定计算成果表，包括各保

护整定值，动作时间，灵敏度等）。

2、在原主结线图的基础上，绘制发电机，变压器(或发一变组)，母线及出线继 电保护，自动装置配置方案结线图一张。

四、参考资料

1、发电厂电气设计与CAD应用 四川大学电力工程系 刘继春

2、电力系统继电保护配置及整定计算

成都科技大学电力工程系 潘和勋 四川电力调度局 张军文

3、电力工程电气设计手册(电气二次部分) 能源部西北电力设计院

4、水电站机电设计手册(电气二次) 水电站机电设计手册写组

5、电力系统分析 华中理工大学 何仰赞

五、设计指导(设计的方法和步骤)

1、 根据厂、所继电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求，配置和选择相应的电流、电压互感器。见参考资料[1],P89发电厂中互感器配置图，互感器的选择(包括互感器的技术数据)见1：P95?98。

2、 拟定四种远行方式，确定变压器中性点接地位置及台数。见参考资料[2]见P164。进行短路电流的计算：

(1)有关元件(包括线路)参数的计算，见参考资料 P55 —56的表3--2，表3---3，表3---4。

(2)有关序网的制定及变压器零序等值电路和参数的计算，见参考资料

[5]，P110—114，P116—120。

(3)有关网络变换与简化，见参考资料P57—58，表3—5，表3—6。

(4)计算继电保护所需的短路电流(包括残压)允许按倒数法（I*d?1） X*?

(注意：I*d，X*?在计算不同的短路故障时，有不同的含意和内容)，然后求出所需的支路电流及母线电压。

3、 进行继电保护的整定计算

(1)根据线路在系统中的重要性及电压等级，配置相应的继电保护，对终端 线路所选保护的二、三段可以按灵敏度的要求，计算定值，例如距离保护、零序保护，(零序保护也可设四段)。

(2)根据母线、发电机、变压机、变压器(或发一变组)的型式和容量，配置相应的继电保护，并整定其定值。

以上两项整项整定的内容及方法，见参考资料[2]的有关内容。

4、绘制继电保护，自动装置配置方案结线图时，其有关的图形符号，见参 考资料[1]P211~212，附录。

继电保护装置(包括自动重合闸)，可以选择电磁型、整流型、晶体管型、集成电路型或微机型的成套保护装置。

“调度自动化及信息管理系统”课程设计教学大纲 ——县级调度自动化系统的结构功能设计

编写：滕欢 周步祥

一、课程设计的目的

通过本课程设计，使学生能够对调度自动化系统的体系结构有一个感性认识，通过查阅资料，了解调度自动化系统设计的国家标准，掌握调度自动化系统的基本功能、硬软件结构、技术指标。

二、课程设计要求

（1） 范围：包括厂站RTU、主站计算机系统及其通信通道；

（2） 内容：设计基本功能、硬软件结构、技术指标；

三、设计报告

（1） 设计名称、目的、作用

（2） 设计基本要求

（3） 设计过程及结果（设计图纸）

（4） 结论

（5） 参考资料

“电气设备”课程设计任务及指导书

编写：李长松

一、 课程设计的目的

本课程设计是在《电气设备》课程教学过程中进行的，是《电气设备》课程的课堂讲授、课程设计及生产实习三大教学环节之一。通过该课程设计，目的是使学生达到：

⑴ 理论联系实际，巩固《电气设备》课程的理论知识；

⑵ 培养工程计算、独立分析和解决问题的能力；

⑶ 树立工程观点，初步学习和掌握发电厂和变电所电气部分设计的基本方法，获得计算、分析和解决问题的能力的训练。

二、 课程设计的依据

整个课程设计应根据设计任务书和国家现行的有关政策和已颁布的设计技术规程、规范进行。

三、 课程设计的内容

本课程设计不是发电厂电气部分的全面设计，大体只相当于实际工程电气一次部分初步设计的内容，其中一部分可达技术设计的要求深度。具体设计内容如下： ⑴ 对原始资料的分析

包括本工程情况、电力系统情况、负荷情况以及环境条件等。

⑵ 电气主接线的设计

包括各级电压接线方式、主变压器的选择；不同可行方案的技术经济比较及最终方案的确定。

⑶ 短路电流的计算

在确定的主接线方案中，按电器设备选择的需要选定短路点，计算各个支路I 0 、I 0.1（35kV及以上电压等级处短路点）、I 0.2（6～10kV电压等级处短路点）、I∞及ish的短路电流值。

⑷ 主要电器设备的选择

包括全厂的主变压器、断路器、隔离开关、电抗器、母线、电缆、电压互感器、电流互感器、绝缘子、熔断器。选择电器时，应参考最近的产品目录，选出我国目前生产的设备。

四、 课程设计的成果

1. 设计说明书

应分以下各章：

⑴ 总论：说明设计依据和原始资料分析

⑵ 电气主接线的设计：可行方案及其技术经济比较及最终方案

⑶ 短路电流计算：计算依据、计算方法和计算结果表

2. 设计图纸

⑴ 电气主接线图

⑵ 其它（由指导教师指定）