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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 电子1003班 指导教师： 葛华 工作单位： 信息工程学院 题 目: 功率放大器的设计初始条件：计算机、Proteus软件、Cadence软件要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：2周2、技术要求：（1）学习Proteus软件和Cadence软件。（2）设计一个功率放大器电路。（3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。3、查阅至少5篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间
2、安排：2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。2013.11.17-11.21对功率放大器进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。2013.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要IAbstractII1 功放的工作原理及分类11.1功放的工作原理11.2功放的分类12 软件介绍22.1 Proteus22.1.1 Proteus简介22.1.2工作界面22.1.3 对象的放置和编辑3
3、2.1.4 连线42.2 Cadence软件42.2.1 Cadence简介42.2.2 Cadence软件的特点42.2.3电路PCB的设计步骤43 设计方案63.1 运算放大电路的设计63.2 功率放大电路的设计73.3 音频功率放大电路93.4方案总结及仿真104 Candence软件操作114.1 Cadence画电路原理图114.2 布线及PCB图114.2.1布线注意事项114.2.2 PCB制作125.心得体会146.参考文献15摘要功率放大器（英文名称：power amplifier），简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器
4、。功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。本文用英国Lab Center Electronics公司的Proteus软件设计了一款动率放大器，并且对其仿真，从仿真结果来看基本达到设计要求；再利用Cadence公司的PCB Edit软件画功率放大器的PCB，完成了本次课程设计的要求。关键字 ：Proteus、Cadence、PCB、功率放大器AbstractThe power amplifier (English Name: power amplifier), referred to as the power, refers t
5、o the distortion given, can produce maximum power output to drive a load (such as a speaker) amplifier. Power amplifier plays a pivotal role in organization, coordination in the sound system, to some extent, dominate the whole system can provide good sound output.The UK Lab Center Electronicss Prote
6、us software to design a dynamic power amplifier, and the simulation, the simulation result shows the basic design requirements; then using Cadences PCB Edit software to draw the differential operational amplifier PCB, completed the course design requirements.Keywords: Proteus、Cadence、PCB、power ampli
7、fier1 功放的工作原理及分类1.1功放的工作原理利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大，就完成了功率放大。1.2功放的分类按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类功放（
8、又称D类）。甲类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。乙类功放放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率。当有讯号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。在讯号非常低时失真十分严重，所以交越失真令声音变得粗糙，所以使用纯B类功放较少。甲乙类功放介于甲类和乙类功率放大器
9、之间，它的静态工作点选在靠近截止区，即晶体管发射结处于正向运用的时间超过半个周期，但小于一个周期。它通常有两个偏压，在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管。它在讯号小时用A类工作模式，获得最佳线性，当讯号提高到某一电平时自动转为B类工作模式以获得较高的效率。丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。许多功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带那么大。这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。2 软件介绍2.1 Proteus2.1.1 Proteus简介Proteus软件是英国Lab Center
10、Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器
11、模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2.1.2工作界面Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图1所示。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。图1
12、工作界面2.1.3 对象的放置和编辑(1) 对象的添加和放置点击工具箱的元器件按钮，使其选中，再点击ISIS对象选择器左边中间的置P按钮，出现“Pick Devices” 对话框，如图3所示。在这个对话框里可以选择元器件和一些虚拟仪器。下面以添加单片机AT89C51为例来说明怎么把元器件添加到编辑窗口的。在“Gategory(器件种类)”下面，找到“MicoprocessorIC”选项，鼠标左键点击一下，在对话框的右侧，会显示大量常见的各种型号的单片机芯片型号。找到单片机AT89C51，双击“AT89C51”，情形如图2所示。这样在左边的对象选择器就有了AT89C51这个元件了。点击一下这个元
13、件，然后把鼠标指针移到右边的原理图编辑区的适当位置，点击鼠标的左键，就把AT89C51放到了原理图区。图2 元件的选择(2) 放置电源及接地符号单击工具箱的终端按钮，对象选择器中将出现一些接线端。在器件选择器里分别 “TERMNALS”栏下的“POWER”与“ GROUND”，再将鼠标移到原理图编辑区，左键点击一下即可放置电源符号；同样也可以把接地符号放到原理图编辑区。2.1.4 连线Proteus的智能化可在画线时进行自动检测：当鼠标的指针靠近一个对象的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现一个“”号，鼠标左键点击元器件的连接点，移动鼠标(不用一直按着左键)就出现了粉红色的连接线变成了深绿色。如果
14、想让软件自动定出线路径,只需左击另一个连接点即可。这就是Proteus的线路自动路径功能(简称WAR)，如果只是在两个连接点用鼠标左击，WAR将选择一个合适的线径。WAR可通过使用工具栏里的“WAR”命令按钮来关闭或打开，也可以在菜单栏的“Tools”下找到这个图标。2.2 Cadence软件2.2.1 Cadence简介Cadence 是一个大型的EDA 软件，它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC 设计、FPGA 设计和PCB 板设计。Cadence 在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面有着绝对的优势。Cadence 包含的工具较多几乎包括了EDA 设计的方方面面
15、。2.2.2 Cadence软件的特点1、图形化、平面化和层次化设计能力提高了原理图设计效率； 2、与强大的元件信息系统（CIS）高度集成，促进优选器件和已有器件库的重用，可以加快原理图设计进程，降低项目成本； 3、便于查找元件，并与MRP、ERP、PDM数据库实现高度集成； 4、为用户提供超过200万的免费元件库，便于灵活选择设计元件； 5、集中管理物料编号和器件信息； 6、可进行数据流程、封装以及互联的在线设计规则检查； 7、用户可以对元件、连线、网络、引脚和标题框进行灵活的编辑和定义； 8、可以导入和导出所有常用的设计文件格式； 9、宏记录器可用于复杂的原理图编辑和定制过程的录制。2.2.3电路PCB的设计步骤相对于原理图的设计来说，PCB设计是项目的后端。本文中PCB设计是从Capture CIS输出到PCB Editor环境中开始的，并由原理图设计来约束、决定。PCB的设计流程主要分为准备工作、网表输入、布局、布线、设计检查、设计输出几个步骤。1 准备工作
