模电课程设计

时间：20##-3-8—20##-3-11模电课程设计实验课

课程安排：1、PROTEL 2004电路设计基础软件

          2、制作电路套件

一、PROTEL 2004电路设计软件的学习运用

地点：实验楼1-201

目的：掌握protel 2004的组成特点，了解电路设计的全过程，学会原理图设计、PCB设计的基本操作，熟悉电气连接的检测及网络表文件的生成，并完成一些简单的电路设计。培养独立绘制原理图及查找元件的能力，为以后的课程学习打下基础。

关键词：protel 2004  原理图  PCB  元器件报表  网络表

前言

 Protel DXP 2004是Altium公司开发的一套电路辅助设计软件，它极大地提高了电子线路的设计效率和设计质量，有效减轻了设计人员的劳动强度和工作的复杂度，为电子工程师提供了便捷的工具。学会使用该软件，可以为原理图设计、PCB板制作和以后项目开发带来便利。

电路设计(1)

原理图：

元器件报表：

电路设计(2)

原理图：

元器件报表：

二、S66D六管超外差式收音机组装及调试

地点：实验楼电子实验室

目的：掌握S66D收音机电路各功能模块的基本工作原理；培养电路基本设计的基本思路和方法；通过动手操作，熟悉电路焊接和安装，掌握接收系统调试；培养独立完成小课题的动手能力，为以后的课程设计打下基础。

关键词：S66D  系统调试  焊接  组装   课程设计

前言

S66D型收音机，采用典型六管超外差式电路，具有安装调试方便、工作稳定、灵敏度高、选择性好等特点，功放级采用无输出变压器的功率放大器（OTL电路），有效率高、频率特性好、声音宏亮、耗电省等特点。我选择S66D全硅六管超外差式调幅收音机组装及调试做为这学期模电课程设计的选题，主要是想通过这一选题，培养自己的实际动手能力，学会课程设计的一般方法，为以后的课程设计打下基础。

一、收音机工作原理

以下是S66D型收音机的原理图。

电路分为6个模块：输入调谐电路、变频电路、中频放大电路、检波和自动增益控制电路、前置低放电路和功率放大电路。

二、材料和方法

  1、元件表：

2、制作方法：

焊接和安装：

    1）安装前了解收音机工作原理，对照印制板图，弄懂原理图，确定各元件在电路板上的具体安装位置。

    2）核对清单，检查元器件的数量，用万用表测每一个元件的参数，完成元件分类。

    3）用小刀刮削元件脚，去掉引脚上的氧化层，上锡。

    4）焊接，按小元件先焊的原则，把元件一一焊接在电路板上的正确位置上，各焊点用锡量及焊接时间要合适，以免造成短路或者虚焊等情况。

    5）焊后处理。检查有无拖锡短路及虚焊、错焊，如有错焊，则应该用烙铁将锡熔化，再用镊子把元件取出来。

三、结果

成功组装收音机，能发出声音，并且能清晰地收到3个电台。

四、问题解决过程

组装完成后，LED灯亮但收音机无声音，检查焊接电路，发现输入变压器初级次级焊反，用烙铁将引脚上的锡熔化，再用镊子取出重新焊接，仍然没有声音。对照说明书，发现磁棒线圈线头焊错及 A、B、C、D四个缺口未焊，调整后扬声器发出声音但很小，微调一下中周后，声音变大且能收听到电台节目，调试完成。

五、收获

此次模电课程设计，通过实际的动手操作，培养了独立解决问题的能力，学会了课程设计的一般方法

第二篇：模电课程设计负反馈放大电路论文

负反馈放大电路设计

摘要

  电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。

  电子技术课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。负反馈在电子线路中有着非常广泛的应用，采用负反馈是以降低放大倍数为代价的，目的是为了改善放大电路的工作性能，如稳定放大倍数、改变输入和输出电阻、减少非线性失真、扩展通频带等，所以在实用放大器中几乎都引入负反馈。负反馈放大电路是由基本放大电路和负反馈网络组成。由电阻、电容、二极管、三极管等分立元件构成共基极、共发射极、公集电极等基本放大电路。将输出信号的一部分或全部引回到输入端并使输入信号减小的某种电路称为负反馈网络。经过布线、焊接、调试等工作后负反馈放大电路成形。

这种电路设计思路清晰，设计两中方案经数据论证均满足技术指标，选择了方案一，电路稳定，能很快的组装、调试等，负反馈放大电路方案。

关键词： 三极管　放大级电路　输出级电路　负反馈网络

一 、 设计任务与要求

用分离元器件设计一个交流放大电路，用于只是仪表中放大弱信号，具体指标如下：

（1）工作频率：

（2）信号源：Ｕi≥10mV（有效值），内阻Rs=50Ω。

（3）输出要求：U₀≥1V（有效值），输出电阻小于10Ω，输出电流I₀≤1mA(有效值)。

（4）输入要求:输入电阻大于20KΩ。

（5）工作稳定性:当电路元器件改变时，若ΔAu/Au=10%,则ΔAuf<1%。

二、设计原理框图

2.1框图及基本公式

图中X表示电压或电流信号；箭头表示信号传输的方向；符号¤表示输入求和，+、–表示输入信号 与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为

       （1）

基本放大电路的增益（开环增益）为

         （2）

反馈系数为

           （3）

负反馈放大电路的增益（闭环增益）为

           （4）

2.2.1  反馈方式的选择

根据负载的要求及信号情况来选择反馈方式．在负载变化的情况下．要求放大电路定压输出时，就需要电压负反馈：在负载变化的情况下，要求放大电路恒流输出时，就要采用电流负反馈。至于输入端采用串联还是并联方式，主要根据对放大电路输出电阻而定。当要求放大电路具有高的输入电阻是，宜采用串联反馈：当要求放大电路具有底的输入电阻是，宜采用并联反馈。如仅仅为了提高输入电阻，降低输出电阻时，宜采用射极输出器。

反馈深度主要根据放大电路的用途及指标要求而定。

2.2.2 放大管的选择

如果放大电路的极数多，而输入信号很弱（微伏级），必须考虑输入几件放大管的噪音所产生的影响，为此前置放大级应选用底噪声的管子。当要求放大电路的频带很宽时，应选用截止频率较高的管子。从集电级损耗的角度出发，由于前几级放大的输入较小，可选用p小的管子，其静态工作点要选得底一些（I小），这样可减小噪声；但对输出级而言，因其输出电压和输出电流都较大，故p大的管子。

2.2.3 级数的选择

    放大电路级数可根据无反馈时的放大倍数而定，而此放大倍数又要根据所要求的闭环放大倍数和反馈深度而定，因此设计时首先要根据技术指标确定出它的闭环放大倍数A及反馈深度1+AF，然后确定所需的A。

确定了A的数值，放大电路的级数大致可用下列原则来确定：几十至几百倍左右采用一级或两级，几百至千倍采用两级或三级，几千倍以上采用三级或四级（射极输出极不计，因其A约等于零一般情况下很少采用四级以上，因为这将给施加反馈后的补偿工作带来很大的困难，但反馈只加在两级之间也是可以的。一般情况下很少采用四级以上，因为这将给施加反馈后的补偿工作带来很大的困难，但反馈只加在两级之间也是可以的。

2.2.4 电路的确定

（1）  输入级。输入级采用什么电路主要取决于信号源的特点。如果信号源不允许取较大的电流。则输入级应具高的输入电阻，那么以采用射级输出器为宜。如要求有特别高的输入电阻（r＜4M?），可采用场效应管，并采用自举电路或多级串联负反馈放大电路，如信号源要求放大电路具有底的输入电阻，则可采用电压并联反馈放大电路。如果无特殊要求，可选择共射放大电路。

输入级的放大管的静态工作点一般取I1mA，U=（1～2）V。

（2）中间级。中间级主要是积累电压级电流放大倍数，多采用共射放大β电路，而且采用大的管子。

其静态工作点一般为I=（1～3）mA, U=（1～5）V。

（3）输出级。输出级采用什么样的电路主要决定于负载的要求。如负载电阻较大（几千欧左右），而且主要是输出电压，则可采用共射电路；反之，如负载为低阻，且在较大范围内变化时，则采用射级输出器。如果负载需要进行阻抗匹配，可用变压器输出。

     因输出级的输出电流都较大，其静态工作点的选择要比中间级高，具体数值要视输出电压和输出电流的大小而定。

三、计方案及选定

方案一

采用三个NPN型三级管放大

(1)该设计采用电压串联负反馈

(2)第一级采用局部电流负反馈，所需反馈深度为：1+AF=

从放大性能稳定度确定反馈深度，

估算A值根据指标的要求，计算电路闭环放大倍数：

(3)在R 和R不加旁路电容以便引入局部负 反馈以稳定每一级的放大倍数

（4）放大管的选择：因设计中前两级放大对管子无特别要求，统一采用了3DG100

根据以上分析确定电路图

（5）输出到输入级的反馈是从的射级反馈到的射级组成电压

串联负反馈的形式

方案二

该设计采用集成运算放大器

(1)     本方案采用差分放大电路原理与集成运算放大结合在一起形成电压串联负反馈放大电路

(2)     反馈元件，起到反馈作用，将集成运算放大器的输出电压反馈到

的基级.

(3)     估算A值根据指标的要求，计算电路闭环放大倍数：

(4)     根据设计要求确定电路电路元件的各种参数

方案比较

在以上两个方案中比较选择一个最终确定方案

   方案二与方案一比较:方案二采用了集成运算放大器,与差分放大电路,经过数据分析达到指标要求,但与方案一相比,方案一在实验室更易实现(集成运算放大器不仅价格贵,在实验中易损坏)，通过以上比较最终确定采用方案一。

四、 多级放大电路设计

4.1第一级

确定第1级的电路参数.电路如图所示。

为了提高输入电阻而又不致使放大电路倍数太底，应取I_E1=0.5mA，并选，则

利用同样的原则，可得，为了获得高输入电阻，而且希望A_u1也不太小，并与第2级的阻值一致以减少元件的种类，取R_F1=51?,代入A_u1=30,可求得 ,再利用，求出R_C1=15K?。

    为了计算R_E1，U_EI=1V，再利用I_E1（R_F1+R_E1）=1

得出选R_E1为2k?。

   为了计算R_B1，可先求

   由此可得，所以选51K?。

   为了确定去耦电阻R₁，需要求出再利用，可求得R₁=3.1K?，取R₁为3.3K?。

  为了减少元器件的种类，C₁ 选用10uF,C_E1及C_E2选用100uF，均为电解电容。

4.2 第二级

1 确定第二级的电路参数。电路图如图所示

为了稳定放大倍数，在电路中引入R_F2=51?,由此可求出这级的电压放大倍数Au2

因为I_E2=1mA,且，所以

又由于预先规定了A_u2=40,R_F2=51?,代入A_u2d  公式则得

由此可以解得。在利用代入R_L2=6.6K?则

由此可求。

选，则由可得

。由此可以得出R_E2=2.15k?,取R_E2=2.2k?。

 第二级的输入电阻可以计算如下

4.3 第三级

1.计算.由于输出电压U_o=1V(有效值),输出电流I_o=1mA(有效值),故负载电阻

(1)    确定R_E3及Vcc。在射级输出器中，一般根据R_E=(1~2)R_L来选择 R_E，取系数为2，则R_E3=2R_L=2ＫΩ,R’_L=R_E3∥R_L=667Ω.

在图6.44中，取I_cmin=1mA,U_cmin=1V,可以求出

式中，ULP是输出负载电压峰值。为了留有余量，取I_E3=3.5mA,V_CC=12V;由此可以求出U_E3=I_E3R_E3=3.5ⅹ2=7V.

（2）确定R_B31及R_B32。为了计算R_B31及R_B32，首先要求出 U_B3及I_B3,由图6.44可知，U_B3=U_E3+U_BE3=7+0.7=7.7V。选用b3=50的管子，则

选用I_RB=(5~10) I_B3=0.35~0.7mA,为了提高本级输入电阻，取0.35mA ，则得

        

式中忽略了r_be3的影响。

（3）确定C2及C3。由于有三级电容偶合，根据多级放大器下限截止频率的计算公式

假设每级下限频率相同，则各级的下限频率应为

为了留有余地，忽略第二级的输出电阻（因为标出），则

因此，可选用10电解电容器。

同理，忽略射级输出器的输出电阻，则

因此，可选用100uF 电解电容器。

五、整体电路设计及工作原理

5.1 确定反馈深度

从所给的指标来看，设计中需要解决的主要是输出电阻，输出电阻及对放大性能稳定的要求等三个问题。由于要求输出电阻较低，故输入及应采用射级输出电器，但它的输出定阻大致为几十欧至几百欧，因此需要引入一定程度的电压负反馈才能达到指标要求。设射级输出器的输出电阻为本100?，则所需反馈深度为

1+AF===10

此外，还要考虑输入电阻和放大性能的稳定性对反馈深度的要求，才能最后确定反馈深度的大小。

由于放大电路的输入电阻指标为20K,此数值不是很高，故可采用电压串联负反馈的方式来实现。假定无反馈时，基本放大电路由于放大电路的输入电阻指标为20K?，此数的输入电阻为r=2.5k?（第一级可采用局部电流负反馈），则所需反馈深度为1+AF==8

最后从放大性能稳定度也可以确定出所需反馈深度为

1+AF=

 综上所述，在设计放大电路时所需反馈深度为10，故取1+AF=10。

5.2 估算A值

根据指标的要求，放大电路的闭环放大倍数应为

A≥

由此可以求出   A≥（1+AF）A=10×100=1000

因输出级采用射级输出器，其电压放大倍数近似为一，故需用两极共射放大才能达到一千倍。考虑到仪表对放大电路稳定性能要求较高，故采用典型的两极耦合双管放大单元，

5.3 放大管的选择

由于VT需要输出电流的最大值，为了不失真，要求，因此它的射级电流≈3mA，故选用小功率管3DG100即可，其参考如下；

         

因前两极放大对管子无特别要求，为了统一起见，均采用3DG100。

根据以上考虑，初步电路如方案二图所示。输出级到输入级的负反馈是从VT的射级反馈到VT的射级，组成电压串联负反馈的形式。   

六、多级放大电路的检测

6.1 分析多级负反馈放大电路

1.电路安装

按图接线，经反复检查，确认没有错误后，接通直流电源电压±10V

2．开环测试

将A点与P点断开并与B点相接，使放大电路处于开环状态。将信号发生器输出信号调至1KH_Z、30mV左右，然后接入放大电路的输入端，用示波器观察输入电压u_o波形，应为不失真的正弦波。用交流毫伏表分别测出U_i、、U_n、U_o1、U_o2、Uo、U_f，并记于表中。断开R_L，测出U_ot，也记于表中根据测试结果，分别求出：A_U1=U_o1/U_i，A_u2=U_o2/U_o1，A_u=U_o/U_i，F_u=U_f/U_o以及R,Ro。

3.闭环测试

将A点与B点断开并与P点相连，使放大电路处于闭环状态。适当增大输入信号U_i幅度，使输出电压U_o达到开环时的数值，然后分别测出U_i、U_n、U_o1、U_o2、U_o、U_f，断开R_L测出U_ot，并记录在表格中。

6.2 核算技术指标

确定放大管的静态工作点及电路元器件，放大电路的各项技术指标是否能满足要求，尚需要最后核算。

（1） 核算：

 1核算射级输出器的电压放大倍数。射级输出器的电压放大倍数可用下式求得

且

因此得

2核算第二级电压放大倍数

第二级放大倍数用下式求得

式中，，因此可得

3核算第一级电压放大倍数

第一级电压放大倍数用下式求得

，式中，，因此可得

因此可以求出

这说明放大电路元器件的选择是合适的。

（2）核算输出电阻。放大电路开环时的输出电阻为

故得

因此可满足要求。

（3）核算输入电阻。放大电路开环时的输入电阻为，式中，

 由此可求出闭环时的输入电阻为

因此总输入电阻为，可以满足要求。

（4）核算放大电路是否稳定，可以判定本例电路不会产生振荡

以上是用分立元器件构成的负反馈放大电路，当上限截止频率不高时分（一般几百千赫以下），

总结:经过以上分析,方案一符合电路设计指标

七、元器件清单

三极管3DG100 2 个、 R1=3.3KΩ  Rc1=15kΩ Rc2=6.8KΩ   Rb32=13KΩ       

Rf3=5.1KΩRb1=51KΩ    Re1=2KΩ   Rf2=51Ω  Rb31=22KΩ   Rf1=51Ω  Re2=2.2Ω  Re3=2kΩ    RL=1K Ω  C4=10uf    C1=10uf    Ce1=100uf  C2=10uf  Ce2=100uf   Cf=10uf    C3=100uf

八、 心得体会

回顾此次模电课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一星期的日子里，我学到了很多东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计中遇到了很多问题，最后在同学们和指导老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。在此我对给过我帮助的所有同学和指导老师表示衷心的感谢！

九 、参考文献

（1）童诗白主编  《模拟电子技术基础》.北京:高等教育出版社

（2）戴优生主编  《基础电子电路设计与实践》;北京.国防工业出版社.2002

（3）陈晓文主编  《电子线路课程设计》；北京.电子工业出版社

（4）梁宗善主编  《电子课程基基础设计》.北京.华中理工大学出版社.

（5）康华光主编  《电子技术基础》.北京.高等教育出版社

附  录

附图一