模拟电子技术基础课程设计指导书(27页).doc

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1、-模拟电子技术基础课程设计指导书-第 23 页模拟电子技术基础课程设计指导书蒲春华 何纬 罗保军 编电气与电子工程学院电路教研室2012年6月前 言该课程设计指导书是根据高等院校工科电子类专业的本科课程教学大纲，并结合教学实际编写而成的。在编写过程中，摒弃了传统的单纯验证性实验模式，代之以设计性实验新模式，旨在加强学生实验基本技能的综合训练，新实验手段的掌握，培养和提高学生的工程设计能力与实际动手能力。本书以模拟电子技术基础的工程设计方法、测试方法及仿真技术为主线，突出工科特色，强调与工程实际接轨；以电路的功能为出发点设计选题，选题努力反映新技术，采用新器件，并均有设计举例和设计任务。本书具有

2、体系结构新颖、注重工程应用、实验手段先进、能启发思考、易于自学、理论紧密联系实际等特点。在编写过程中，除了依据几年来摸索的教学实践经验外，还参阅借鉴了国内相关高等院校有关的教材，在此表示感谢。本书除了适合于大专院校的电类专业、自控专业以及仪器仪表专业外，还可作为夜大、电大等同类专业的课程设计指导教材。由于编者水平所限，书中难免会有错误和不妥之处，恳切希望广大读者和同行给予批评指正。编者2009年6月目 录第一章 模拟电子技术基础课程设计基本知识1一、课程设计的目的与任务1二、课程设计的一般设计方法1第二章 设计举例7课题一 多用信号发生器7课题二 半导体直流稳压电源9课题三 函数波形发生器13

3、课题四 RC有源滤波器16课题五 频率/电压变换器22课题六 OTL扩音机24课题七 高低电平报警器26课题八 声控延时电动机28第一章 模拟电子技术基础课程设计基本知识一、课程设计的目的与任务模拟电路课程设计是模拟电子技术课程的重要的实践性教学环节，是对学生学习模拟电子技术的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一个或两个课题的设计、安装和调试来完成的。通过模拟电路课程设计要求学生：1、 根据给定的一些技术指标，从稳定可靠、使用方便，性能价格比及尺寸大小等原则选择方案，运用所学过的各种电子器件和各种基本功能的电子线路知识，设计出各种不同用途的模拟电路。2、 通过查阅手册和文献资料，培养学生

4、独立分析和解决实际问题的能力。3、 了解常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用电子器件的原则。4、 学会电子电路的安装与调试技能，掌握电子电路的分析设计方法及测试方法，培养创新能力。5、 进一步熟悉电子仪器的使用方法。6、 学会撰写课程设计总结报告。7、 培养学生严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。我们通常所说的课程(综合)设计，一般包括：拟定性能指标、电路的预设计、实验和修改设计四个环节。衡量设计的标准是：工作稳定可靠，能达到所要求的性能指标，并留有适当的裕量；电路简单、成本低；功耗低；所采用元器件的品种少、体积小等。二、课程设计的一般设计方法课程设计的一般设计方法和步骤是：选择总体方案，

5、设计单元电路，选择元器件，审图，实验(包括修改测试性能)，画出总体电路图。由于电子电路种类繁多，千差万别，设计方法和步骤也因情况不同而各异，因而上述设计步骤需要交叉进行，有时甚至会出现反复。因此在设计时，应根据实际情况灵活掌握。一、总体方案的选择1选择总体方案的一般过程设计电路的第一步就是选择总体方案。所谓总体方案是根据所提出的任务、要求及性能指标用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，来实现各项功能，满足设计题目提出的要求和技术指标。由于符合要求的总体方案往往不止一个，应当针对任务、要求和条件，查阅有关资料，以广开思路，提出若干不同的方案，然后仔细分析每个方案的可行性和优缺点，加以比较，从

6、中选取合适的方案。在选择过程中，常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画得太详细，只要说明基本原理就可以了。2选择方案应注意的几个问题(1)应当针对关系到电路全局的问题，开动脑筋，多提些不同的方案深入分析比较。关键部分，还要提出各种具体电路，根据设计要求进行分析比较，从而找出最优方案。(2)既要考虑方案的可行性，又要考虑性能、可靠性、成本、功耗和体积等实际问题。(3)选定一个满意的方案并非易事，在分析论证和设计过程中需要不断改进和完善。一些反复是难免的，但应尽量避免方案上的大反复，以免浪费时间和精力。二、单元电路的设计在确定了总体方案、画出详细框图之后，便可进行单元电路设计。设计单元电路

7、的一般方法和步骤：(1)根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图，确定对各单元电路的设计要求，必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。特别应注意各单元电路之间的相互配合，尽量少用或不用转换之类的接口电路，以简化电路结构，降低成本。(2)拟定出各单元电路的要求后，应全面检查一遍，确实无误后方可按一定顺序分别设计各单元电路。(3)选择单元电路的结构形式（可参阅单元功能电路的设计）。一般情况下，应查阅有关资料，以拓展知识面、开阔眼界，从而找到合用的电路。如确实找不到性能指标完全满足要求的电路时，也可选用与设计要求比较接近的电路，然后调整电路参数。三、总电路图的画法设计好各单元电路以后，应画出总电路图

8、。总电路图是进行实验和印刷电路板设计制作的主要依据，也是进行生产、调试、维修的依据，应认真对待。四、元器件的选择从某种意义上讲，电子电路的设计就是选择最合适的元器件，并把它们最好地组合起来。因此在设计过程中，经常遇到选择元器件的问题，不仅在设计单元电路和总体电路及计算参数时要考虑选哪些元器件合适，而且在提出方案、分析和比较方案的优缺点时，有时也需要考虑用哪些元器件以及它们的性能价格比如何等。怎样选择元器件呢？必须搞清两个问题。第一，根据具体问题和方案，需要哪些元器件及每个元器件应具有哪些功能和性能指标？第二，有哪些元器件实验室有，哪些在市场上能买到？性能如何？价格如何？体积多大？电子元器件种类

9、繁多，新产品不断出现，这就需要经常注意元器件的信息和新动向，多查资料。一般优先选用集成电路。随着集成电路的应用越来越广泛，它不但减小了电子设备的体积、成本，提高了可靠性，安装、调试比较简单，而且大大简化了设计，使设计变得非常方便。各种模拟集成电路的应用就使得放大器、稳压电源和其他一些模拟电路的设计比以前容易得多。例如+5v直流稳压电源的稳压电路，以前常用晶体管等分立元件构成串联式稳压电路，现在一般都用集成三端稳压器w7805构成，二者相比，显然后者比前者简单得多，而且很容易设计制作，成本低、体积小、重量轻、维修简单。但是，不要以为采用集成电路一定比用分立元件好，有些功能相当简单的电路，只要用一

10、只三极管或二极管就能解决问题，若采用集成电路反而会使电路复杂，成本增加。例如( 510 )MHz信号发生器，用一只高频三极管构成电容三点式LC振荡器即可满足要求。若采用集成运放构成同频率的正弦波信号发生器，由于宽频带集成运放价格高，成本必然高。因此在频率高、电压高、电流大或要求噪声极低等特殊场合，仍需采用分立元件，必要时可画出两种电路进行比较。1怎样选择集成电路集成电路的品种很多，选用方法一般是“先粗后细”，即先根据总体方案考虑应该选用什么功能的集成电路，然后考虑具体性能，最后根据价格等因素选用某种型号的集成电路。例如需要构成一个三角波发生器，既可用函数发生器8038，也可用集成运放构成。为此

11、就必须了解8038的具体性能和价格。若用集成运放构成三角波发生器，就应了解集成运放的主要指标，选哪种型号符合三角波发生器的要求，以及货源和价格等情况，综合比较后再确定是选用8038好，还是选用集成运放构成的三角波发生器好。选用集成电路时，除以上所述外，还必须注意以下几点：(1)应熟悉集成电路的品种和几种典型产品的型号、性能、价格等，以便在设计时能提出较好的方案，较快地设计出单元电路和总电路。(2)选择集成运放，应尽量选择“全国集成电路标准化委员会提出的优选集成电路系列”（集成运放）中的产品。(3)集成电路的常用封装方式有三种：扁平式、直立式和双列直插式，为便于安装、更换、调试和维修，一般情况下

12、，应尽可能选用双列直插式集成电路。2阻容元件的选择电阻和电容是两种常用的分立元件，它们的种类很多，性能各异。阻值相同、品种不同的两种电阻或容量相同、品种不同的两种电容在同一电路中的同一位置，可能效果大不一样。此外，价格和体积也可能相差很大。五、计算参数在电子电路的设计过程中，常需计算一些参数。例如在设计积分电路时，不仅要求出电阻值和电容值，而且还要估算出集成运放的开环电压放大倍数、差模输入电阻、转换速率、输入偏置电流、输入失调电压和输入失调电流及温漂，才能根据计算结果选择元器件。至于计算参数的具体方法，主要在于正确运用在“模拟电子技术基础”中已经学过的分析方法，搞清电路原理，灵活运用计算公式。

13、对于一般情况，计算参数应注意以下几点：1各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许的范围内，并留有适当裕量，以保证电路在规定的条件下，能正常工作，达到所要求的性能指标。2对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算参数时应按最不利的情况考虑。3涉及元器件的极限参数（例如整流桥的耐压）时，必须留有足够的裕量，一般按1.5倍左右考虑。例如如果实际电路中三极管UCE的最大值为20v，挑选极管时应按UBR（CEO）30v考虑。4电阻值尽可能选在lM范围内，最大一般不应超过10M，其数值应在常用电阻标称值系列之内，并根据具体情况正确选择电阻的品种。5非电解电容尽可能在l00pF0.1F范围内选择，其数

14、值应在常用电容器标称值系列之内，并根据具体情况正确选择电容的品种。6在保证电路性能的前提下，尽可能设法降低成本，减少器件品种，减小元器件的功耗和体积，为安装调试创造有利条件。7应把计算确定的各参数值标在电路图的恰当位置。六、审图因为在设计过程中有些问题难免考虑不周，各种计算可能出现错误，所以在画出总电路图并计算出全部参数值之后，要进行全面审查，审图时应注意以下几点：1先从全局出发，检查总体方案是否合适，有无问题，再检查各单元电路的原理是否正确，电路形式是否合适。2检查各单元电路之间的连接电平、配合等有无问题。3检查电路图中有无繁琐之处，是否可以简化。4根据图中所标出的各元器件的型号、参数等，验

15、算能否达到性能指标，有无合适的裕量。5要特别注意电路图中各元器件是否工作在额定值范围内，以免实验时损坏。6解决所发现的全部问题后，若改动较多，应当复查一遍。七、实验1检查各元器件的性能和质量能否满足设计要求。2检查各单元电路的功能和主要指标是否达到设计要求。3检查各个接口电路是否起到应有的作用。4把各单元电路组合起来，检查总体电路的功能从中发现设计中的问题。在实验过程中遇到问题时应善于理论联系实际，深入思考，分析原因，找出解决问题的办法。经测试，性能达到全部要求后，再画出正式的电路图。第二章 设计举例课题一 多用信号发生器一、设计目的1、掌握多用信号发生器的设计方法和测试技术；2、掌握运放构成

16、的运算电路工作原理；3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路系统。二、设计要求和技术指标设计要求（1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；（2）拟定测试方案和设计步骤；（3）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；（4）在面包板上或万能板上安装电路；（5）测量输出信号的幅度和频率；（6）写出设计报告。扩展要求：输出信号的频率连续可调，频率范围100Hz-10KHz。技术指标（1）频率范围：100Hz10KHz；（2）正弦波：频率基本误差 1.5 （Hz）；频率漂移(预热30分钟后)0.3 （Hz）；频率特性 1dB；非线性失真 0.1；（3）正负矩形脉冲

17、波：脉冲宽度100s10 ms；脉冲前后沿40 ns；波形失真5；（4）锯齿波：线性5；（5）输出幅度3V，正弦波为有效值，脉冲波为峰-峰值。三、设计说明多用信号源为实验室、工业企业自动化电子设备调试及维修的常用仪器。常提供的波形为正弦波、正负脉冲波、锯齿波等。使用的频段为20Hz20kHz或2Hz1MHz等。有源器件和无源元件的组合可以产生不同频率不同波形的周期性信号，目前使用的多用信号源元件多为分立元件，运放问世后由于它本身的特点，用运放与无源元件组合成多用信号源可以带来很多优点，如电路可以简单、调谐较为方便等。1、设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方

18、波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波转换成正弦波。如图1-1所示。图1-1 生成方波、三角波和正弦波系统结构框图2、参考电路及参数选择：图1-2 参考电路正弦波发生电路Rf略大于2R1，振荡频率，幅值可由限幅电路（上图未标）确定。三角波发生器四、设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格；4、进行总结和分析，并写出设计性报告；5、指明设计电路中主要使用的元器件型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址），说明各管角的功能。五、设计总结与思考（1）如何适当提高正弦波输出的电压幅度和负载能力？（2

19、）如果要求函数波形发生器输出信号的频率为0.1Hz20 KHz，应如何设计？课题二 半导体直流稳压电源一、设计目的1、学习直流稳压电源的设计方法；2、研究直流稳压电源的设计方案；3、掌握直流稳压电路的调试及主要指标的测试方法。二、设计要求和技术指标设计要求（1）设计一个能输出5V12V连续可调的直流稳压电源，或12V的直流稳压电源；（2）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数，要求绘出原理图，并用Protel 99SE/DXP画出印制板图；（3）在万能板或面包板上制作一台直流稳压电源；（4）测量直流稳压电源的稳压系数；（5）测量直流稳压电源的内阻；（6）拟定测试方案和设计步骤；（7）

20、写出设计报告。技术指标要求电源输出电压为5V12V连续可调或输出12V的电压，输入电压为交流220V，最大输出电流为IL=500mA，稳压系数Sr5%，电网电压波动正负10%。三、设计说明设计电路框图如图2-1所示，图2-1 电路框图参考电路1整流+滤波电路可采用单相桥式整流滤波电路：图2-2 单相桥式整流滤波电路2稳压电路可采用固定式三端集成稳压器或可调式三端集成稳压器：（1）固定式三端集成稳压器常用的固定式三端集成稳压器又分为正压系列和负压系列2种。正压系列，如78 *系列，一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。负压系列，如79*系列，与78*系列相比，除了输出电压极性、

21、引脚定义不同外，其他特点都相同。78*系列和79*系列的典型电路如图2-3、2-4、2-5：图2-3 输出正压电路图2-4 输出负压电路图2-5 输出正、负压电路（2）可调式三端集成稳压器和固定式类似，可调式三端稳压器也可分为正压系列和负压系列2种。正压系列，如W317系列模块，能在输出电压为1.25V37V的范围内连续可调，外接元件只需一个固定电阻和一个电位计。典型电路如图2-6：图2-6 输出可调正压电路输出电压 。R1一般取值为120240，输出端的调整压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。负压系列，如W337，与正压系列的特点相同，只是输出电压极性和引脚定义有所区别。3.稳压电

22、源的性能指标及测试方法稳压电源性能指标测试电路如图2-7：图2-7 稳压电源性能指标测试电路（1）稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化。测量稳压系数，在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%的输出，并将其中最大一个代入公式计算，当负载不变时，。（2）稳压电源内阻：输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值。测量内阻，在输入交流为220V，分别测得负载电流为0及最大值时的， 。4.稳压器输入电压的确定为保证稳压器在电网电量低时仍处于稳压状态，要求式中，是稳压器的最小输入输出差值。按一般电源指标的要求，当输入交流

23、电压220V变化10，电源应稳定，所以稳压电路的最低输入电压。另一方面，为保证稳压器安全工作，要求式中，是稳压器允许的最大输入输出压差。四、设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计调试、步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格及元件清单；4、指明设计电路中主要使用的元器件型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址），说明各管角的功能。五、设计总结与思考1、总结直流稳压电源的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较。2、总结直流稳压电源主要参数的测试方法。课题三 函数波形发生器一、设计目的1、学习函数波形发生器的设计方法；2、了解单片函数发

24、生器ICL8038的工作原理及应用；3、掌握函数波形发生器电路的调试及主要指标的测试方法；4、研究函数波形发生器的设计方案。二、设计要求和技术指标设计要求（1）输出正弦波、方波和三角波。频率为2 KHz20 KHz并连续可调，正弦波输出的峰-峰值，非线形失真系数。；（2）输出矩形波、锯齿波频率为20 KHz500 KHz 并连续可调，矩形波的，负斜率连续可调；（3）输出扫频波；（4）用电源供电。技术指标频率范围：2KHz-20KHz，20KKz-500KHz；输出电压：方波VP-P24V，三角波VP-P=6V，正弦波VP-P=1V；方波tr（方波从低电平转变为高电平的时间）小于1us三、设计说

25、明专用集成电路ICL8038是一个函数波形发生器，其性能可查阅相关资料。其引脚排列及典型应用电路图如4-1：图4-1 ICL8038应用电路锯齿波、矩形波产生电路可由运放构成比较电路和积分电路组成。典型电路如图4-2：图4-2 锯齿波、矩形波产生电路四、设计报告要求独立设计并完成技术要求的全部内容，写出调试步骤，并能给出正常和不正常情况下的处理方法。画出系统结构框图，说明系统组成及工作原理。指明设计电路中主要使用的元器件型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址），说明各管角的功能。五、设计总结与思考1、分析常见故障可能有哪些，如果锯齿波改成正斜率连续可调，如何实现？2

26、、如何适当提高正弦波输出的电压幅度和负载能力？3、如果要求函数波形发生器输出信号的频率为0.1Hz20kHz，应如何设计？课题四 RC有源滤波器一、设计目的1、掌握有源滤波器的主要性能；2、掌握二阶有源滤波器的基本测试方法；3、学会二阶有源滤波器的设计；4、学会二阶有源滤波器的调试方法。二、设计要求和技术指标设计要求（1）运用二阶有源滤波器、频率特性、集成运放等相关知识点设计一个二阶有源滤波器（语音滤波器）；（2）安装、调试系统；（3）讨论二阶有源滤波器频率特性的测试。技术指标要求：。三、设计说明有源滤波电路用有源器件与RC网络组成的滤波电路。有源滤波电路的种类很多，如按通带的性能划分，可分为

27、低通（LPF）、高通（HPF）、带通（BPF）、带阻（BEF）滤波器，下面着重讨论典型的二阶有源滤波器。1、二阶有源LPF（1）基本原理典型二阶有源低通滤波器如图5-1所示，抑制尖峰脉冲，反馈回路可增加图5-1 二阶有源LPF电容C3，C3的容量一般为22pF-51pF。该滤波器每节RC电路衰减-6dB/十倍频程，每级滤波器衰减-12dB/十倍频程。其传递函数的关系式为式中，、分别表示如下：通带增益 固有角频率 品质因数 （2）设计方法下面介绍设计二阶有源滤波器LPF时选用R、C的两种方法。方法1：设 则有， 以及 （n为阶数）在设计中，由于通常增益，因而工作稳定，故适用于高Q值应用。方法2：

28、 则由上式得知，、Q可分别由R、C值和运放增益的变化来单独调整，相互影响不大，因此该设计法对要求特性保持一定而在较宽范围内变化的情况比较适用，但必须使用精度和稳定性均较高的元件。在图5-1中，Q值按照近似特性可有如下分类：为巴特沃思特性； 为贝赛乐特性；为切比雪夫特性。2、二阶有源HPF（1）基本原理HPF与LPF几乎具有完全的对偶性。把图5-1中的和，和位置互换就构成如图5-2所示的二阶有源HPF，二者的参数表达式与特性也有对偶性，图5-2二阶有源HPF二阶HPF的传递函数为 式中，（2）设计方法HPF中R、C参数的设计方法也与LPF相似，有如下两种：方法1：设，根据所需要的，可得 （n为阶

29、数）方法2：设，根据所需要的，可得有关两种方法的应用特点与LPF情况完全相同。3、二阶有源带通滤波器（1）基本原理带通滤波器（BPF）能通过规定范围的频率，这个频率范围就是电路的带宽BW，滤波器的最大输出电压峰值出现在中心频率的频率点上。带通滤波器的带宽越窄，选择性越好，也就是电路的品质越高。电路的值可用公式求出：可见，高Q值滤波器有窄的带宽，大的输出电压；反之低Q值滤波器有较宽的带宽，势必输出电压较小。（2）参考电路BPF的电路形式较多，下面列举一二作为参考。文氏桥式带通滤波器大家所熟悉的RC桥式振荡电路其实质就是一个选择性很好的有源带通滤波器的电路。图5-3文氏桥带通滤波器如图5-3所示，

30、该电路在满足，的条件下，Q值与中心频率分别为：式中，而通常电压增益为。宽带带通滤波器在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下，把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串接起来可以实现Butteworth通带响应，如图5-4所示。用该方法构成的带通滤波器的通带较宽，通带截止频率易于调整，因此多用做测量信号噪声比（S/N）的音频带通滤波器。如在电话系统中，采用如图5-4所示滤波器，能抵制低于300和高于3000的信号，整个通带增益为8dB，运算放大器为。 图5-4 宽带的带通滤波器（BPF）四、设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计、调试步骤，画出电路，分析并计算主要元件参

31、数值；3、列出测试数据表格；4、指明设计电路中主要使用的元器件型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址），说明各管角的功能。五、设计总结与思考实现有源滤波的主要方法还有哪些，各有什么特点？课题五 频率/电压变换器一、设计目的1、学习频率/电压变换器的设计方法；2、掌握集成电路LM331的设计方法；3、掌握反相器和反相加法器的设计方法。二、设计要求和技术指标（1）当正弦波信号的频率在400Hz4KHz范围内变化时，对应输出的直流电压在2V10V范围内线性变化；（2）正弦波信号源采用函数波形发生器；（3）采用电源供电。三、设计说明1、 方案选择（1）用通用型运算放大器构成

32、微分器，其输出与输入的正弦信号频率成正比。（2）直接应用频率电压变换专用集成块LM331，其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比。2、用LM331做频率电压变换的典型电路图6-1 LM331典型电路3、系统框图函数波形发生器输出的正弦波经比较器变换成方波。方波经频率变换成直流电压。直流正电压经反相器变成负电压 ，再与参考电压VR通过反相加法器得到符合技术要求的VO。该系统的结构框图如图6-2所示：图6-2 频率/电压变换器系统框图四、设计报告要求1、选定设计方案，画出系统结构框图；2、拟出设计、调试步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格；4、指明设计电路中主要使用的元器件

33、型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址），说明各管角的功能。五、设计总结与思考如果LM331输出偏大，该如何调整？课题六 OTL扩音机一、设计目的1、了解小信号放大电路和功率放大电路的作用和原理；2、掌握多级放大电路的设计、调试方法；3、掌握用三极管进行放大的基础知识。二、设计要求和技术指标设计要求利用运放等元件设计一个具有收音、拾音、话筒等输入的功率扩音机，对采集声音信号进行语音放大并且音调可调。技术指标（1）额定输出功率：；（2）负载阻抗：；（3）上、下限频率：Hz, Hz；（4）音调控制范围：低音100 Hz12dB，高音10 KHz12dB；（5）失真度：；

34、（6）输入灵敏度：时，；（7）输出零点漂移：。扩展要求：（1）失真度小于百分之一；（2）灵敏度：话筒输入小于5mV；拾音输入小于100mV；收音输入小于20 mV；（3）至少有五位电平显示。三、设计说明扩音机把话筒转成的微弱电信号进行小信号放大和功率放大，最后驱动扬声器发出较大的声音。扩音机一般由三级电路组成，如图8-1所示。前置放大级，可兼作频率均衡级；音调控制级，作高低音调调节用；功率输出级，输出足够的功率以推动负载工作。图8-1 扩音机电路组成结构框图前置放大器即小信号放大器，由于功率放大器对输入信号有一定的要求，因此，在功率放大器之前需要增加数级放大器。将小信号逐步放大到功率放大器所需

35、要的信号幅度。前置放大级需要有足够的放大倍数，还要求对不同的输入信号有不同的灵敏度。音调控制级的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低。主放大器即功率放大器是将音频信号放大到足以推动扬声器，不同于前置放大器，功率放大器不仅对音频电压信号进行放大，而且放大了音频电流信号，以满足外接负载的功率需求。四、设计报告要求1、写出设计指标、设计方案与设计过程；2、分析电路各部分功能及工作原理，给出用集成功放电路代替功放级功能电路；3、列出实测指标、调试步骤及标定方法；4、讨论电路存在的问题以及改进方法；5、指明设计电路中主要使用的元器件型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址）

36、，说明各管角的功能。五、设计总结与思考1、本设计可以应用在生产实际的哪些领域当中？2、小型电子系统的设计方法与单元电路的设计方法有哪些异同点？3、如何安装与调试一个小型电子线路系统？4、若电路出现自激振荡现象如何解决？5、若进行了该课题的设计，要求测量噪声电压、输入灵敏度及整机效率，应怎样正确测量？课题七 高低电平报警器一、设计目的1、了解电压监控的作用和原理；2、掌握三端可调稳压器的设计、调试方法；3、掌握报警电路的设计方法。二、设计要求和技术指标设计一个高低电平报警器，要求：（1）输入电压或时电路报警；（2）为0V15V步进电源，步进为1V。（3）。三、设计说明人们在日常的生活和工作中所用

37、到的一些仪器设备只能在一定的输入电压范围内工作，超出此范围，电路工作就会不正常。因此，需要对输入电压进行监控。根据本题目要求，报警器可由以下几部分组成：1、产生输入电压为0V15V的步进电源；2、比较器；3、报警电路。系统结构框图如图9-1：图9-1 报警器系统框图直流稳压电源的组成框图如图9-2所示：图9-2 直流稳压电源的系统框图三端可调稳压器CW317基本应用电路如图9-3所示：图9-3 CW317应用电路由三端可调稳压器CW317组成的030V连续可调稳压电路如图9-4所示：图9-4 030V可调稳压电路图比较器应选用窗口比较器。报警电路的设计方法较多，本课题应使用发光二极管和蜂鸣器报

38、警方式。四、设计报告要求1、写出已知条件，技术指标；2、分析电路工作原理；3、写出设计步骤，选择电路形式，对元件参数值估算；4、测试调整，分析故障；5、误差分析；6、指明设计电路中主要使用的元器件型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址），说明各管角的功能。五、设计总结与思考1、分析窗口比较器的工作原理。2、报警电路中，若三角波幅度过大，会对输出造成什么影响？课题八 声控延时电动机一、设计目的1、了解多谐振荡器的原理。2、掌握多谐振荡器的应用设计。二、设计要求和技术指标（1）对着话筒拍手或叫喊时，电动机M会转动，几秒以后又会停止工作，再次拍手，又重新转动，实现声控延时

39、的作用。（2）拟定测试方案和设计步骤；（3）根据性能指标，选好元件，设计电路并画出电路图；（4）在面包板上或万能板上安装电路；（5）写出设计报告。三、设计说明设计使用器件1、电动机：电能动能转换装置，可分直流、交流和步进电机等几种，使用较多的是直流电机。根据转速不同，分为直流高速、直流低速和直流减速电机等几种。此设计采用常见的直流低速电机。2、电阻电容若干、话筒、三极管、开关等原理框图系统原理框图如图10-1所示：图10-1 系统框图多谐振荡器是一种不稳定电路，它没有稳态条件。这种振荡器首先设计用来产生方波；由于方波有丰富的谐波，因此取名为多谐振荡器。多谐振荡器的基本电路，以交叉耦合达到反馈是

40、这种脉冲电路的特点。这里从每个晶体管的基极到另一个晶体管的集电极，通过电容交叉耦合就可产生正反馈。当一个晶体管从“关”到“开”时，另一个晶体管就从“开”到“关”。晶体管接通时，电路自行启动，因为元件中稍有不平衡都会使晶体管处于一种不稳态。每个晶体管都会自动地从非导通状态转换到完全导通状态（饱和状态）。在两个不稳定状态之间连续进行振荡，也就是说振荡器自由振荡，达到高脉冲重复频率是可能的，但晶体管的开关时间有一定的极限。多谐振荡器可用于频率倍增：选择特定的谐波并加以放大，便可获得正弦输出。参考电路如图10-2所示：图10-2 参考电路三极管T2、T3及电阻、电容组成了单稳态电路。电阻R5为三极管T

41、2提供了基极电流；而三极管T3的基极电流是从三极管T2的集电极电阻上得到。三极管T2的集电极和三极管T3的基极之间是直接耦合的。而三极管T3的集电极与三极管T2的基极之间通过电容C4进行耦合。电阻R4、R6分别是T2和T3的集电极负载。单稳态电路的特点是它只有一个稳定状态。电路在没有信号输入时，选择合理的R4，使三极管T2稳定在饱和状态，此时它的集电极电压约为0.3v以下。这样，三极管T3稳定在截止状态。这就是单稳态电路的稳定状态。当一个负脉冲通过C2到达三极管T2的基极时，三极管T2开始趋向截止，它的集电极电流减少，集电极电压升高。经过直接耦合，使T3的基极电压升高，T3开始导通，它的集电极

42、电压下降，此时负脉冲虽然已经消失了，但经过电容C4的耦合又使三极管T2的基极电压进一步下降，形成一个正反馈，很快到达一个新的状态，此时三极管T2截止，T3饱和导通。这就是单稳态电路的暂态过程。单稳态电路的暂态过程不能持久。在此期间，C4通过电阻R5进行放电，随着放电的进行，三极管T2的基极电压逐渐升高，当它达到0.5v以上时，三极管T2开始导通，正反馈现象再次发生，整个电路很快回到T2饱和导通、T3截止的稳定状态。这个暂态期的时间长（振荡周期）为：通过改变R5或C4的值可以改变延时时长。电路复原后，电容C4通过电阻R6和三极管T2的发射结进行充电，充电完成后电路才可以接收下一次的触发。话筒将声

43、音信号变为电信号。电阻R1为话筒提供了一个工作电压。信号通过T1放大后，变成一个负脉冲，使单稳态电路翻转。电容C3可以滤除三极管T3基极上的高频杂波，防止T3的误动作。在电路的稳态过程下，单稳态电路中三极管T2导通，T3截止。T3的集电极为高电平。接在T3集电极上面的T4是PNP型三极管，所以T4没有导通，电机不工作，一旦外界的声音触发电路，单稳态电路中的T2的基极受到负脉冲的作用而截止，单稳态电路处在暂态过程。这时三极管T3导通，集电极电压下降，导致与之连接的T4也是导通，电机开始工作。由于单稳态电路的暂态过程时间由电阻R5与电容C4决定的，于是几秒后单稳态电路会自动恢复到稳态过程下，于是电

44、机停止工作。由于电机工作时电流较大，会对电路产生一定的干扰，为了保证电路能稳定工作，防止干扰信号对音频放大电路的影响，使用电容C5为电源进行退耦滤波。参考取值：R1=100K；R2=1M；R3=2.7K；R4=2.7K；R5=220K；R6=2.7K；R7=68；C1=10F ；C2=10F ；C3=0.033F ；C4=47F ；C5=220F 。四、设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤和原理，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；3、进行总结和分析，并写出设计报告；4、指明设计电路中主要使用的元器件型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址），说明各管角的功能。五、设计总结与思考本设计的内容可应用在生产生活的哪些领域？