低频函数信号发生器ppt课件

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1、浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计电子系子系统综合合设计低低频频函数信号函数信号发发生器生器蔡忠法浙江大学浙江大学电电工工电电子根底中心子根底中心浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计学而学而时習之，不亦悦乎？習之，不亦悦乎？ 孔子孔子?论语?道可道非常道。道可道非常道。 老子老子?品德品德经?浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计教学布置：教学布置：第一阶段前第一阶段前4天：玉泉教天：玉泉教4-404上午上课上午上课8:30-11:30；第；第4天：课堂测试。天：课堂测试。第三阶段后第三阶段后4天天 ：东：东3实验室实验室209、211上午上午8:00发车玉泉后校门内；下午发车玉泉后校门内；下午5:

2、00发车。发车。 第第7天天8月月23日上午日上午: 领电路板，借电烙铁领电路板，借电烙铁第第7-10天天 焊接，实验调试焊接，实验调试第第10天天 交课程报告和总结报告交课程报告和总结报告第二阶段中间第二阶段中间2天天 ：玉泉：玉泉数字频率计数字频率计VHDL设计，交实验报告和预设计报告设计，交实验报告和预设计报告浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计教学内容：教学内容：第第11章章 电子设计根底知识电子设计根底知识实验实验12.2 低频函数信号发生器的设计低频函数信号发生器的设计实验实验12.3 低频数字频率计的设计低频数字频率计的设计成果评定：成果评定：平常和测试成果平常和测试成果 20分分

3、预设计和频率计预设计和频率计VHDL 20分分实验结果实验结果 40分分实验报告和课程总结实验报告和课程总结 20分分浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计课件下载地址课件下载地址ftp: 10.71.21.98: 8021匿名登陆匿名登陆目录：目录：/5-课程资料下载课程资料下载/蔡忠法蔡忠法预设计报告上传地址预设计报告上传地址ftp: 同上同上匿名登匿名登陆陆目目录录：/0-incoming/upto蔡忠法蔡忠法要求：文件名一致要求：文件名一致“学号学号 姓名姓名 文档文档阐阐明明浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计电子系子系统设计概概论常用常用电子系子系统：测控系控系统：航天：航天飞机的机的飞

4、行控制系行控制系统、工、工业消消费控制系控制系统 丈量系丈量系统：电能能质量量监测系系统、多路数据采、多路数据采集系集系统、各种、各种电量和非量和非电量的丈量量的丈量仪器器 通通讯系系统：数字通：数字通讯系系统、MODEM 家家电系系统：调频收音机、收音机、VCD、照相机、照相机 汽汽车电子：汽子：汽车防盗器防盗器 、电动汽汽车 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计电子系子系统组成框成框图：中心中心完成一个特定功能的完好的完成一个特定功能的完好的电子安装称子安装称为电子系子系统。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计电子系子系统设计根本方法：根本方法：系系系系 统统元元元元 器器器器 件件件件功能功

5、能功能功能模模模模块块功能功能功能功能模模模模块块功能功能功能功能模模模模块块功能功能功能功能模模模模块块单单元元元元电电路路路路单单元元元元电电路路路路单单元元元元电电路路路路单单元元元元电电路路路路单单元元元元电电路路路路单单元元元元电电路路路路单单元元元元电电路路路路单单元元元元电电路路路路子系子系子系子系统统子系子系子系子系统统浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计电子系子系统设计过程：程：方案方案论证总体体设计软硬件硬件设计组装装调试产品定型品定型确定系确定系统功能：功能：“做什么？做什么？确定性能目的：确定性能目的：“做到什么程度？做到什么程度？确定确定组成方案：成方案：“怎怎样做？做

6、？系系统软硬件划分硬件划分系系统功能划分及子系功能划分及子系统框框图选择硬件硬件类型：通用型：通用IC、PLD、MCU、 DSP、ASIC、SOC设计单元元电路，确定元器件路，确定元器件设计程序流程，程序流程，编写源程序写源程序制造印刷板或画出制造印刷板或画出电路路图装配装配调试测试系系统目的目的写出写出产品技品技术报告和告和阐明明书总结设计报告告组装正式装正式样机机浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计衰减器开关衰减器开关 频率档级频率档级函数选择函数选择函数选择函数选择函数函数/ /计数计数 直流偏置直流偏置直流偏置直流偏置占空比占空比占空比占空比频率调理频率调理 频率显示窗口频率显示窗口频率

7、显示窗口频率显示窗口幅度调理幅度调理幅度调理幅度调理压控振荡输入压控振荡输入压控振荡输入压控振荡输入 同步信号输出同步信号输出信号输出端信号输出端信号输出端信号输出端频率计数输入频率计数输入设设 计计 任任 务务浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计1. 同同时输时输出三种波形：方波、三角波、正弦波出三种波形：方波、三角波、正弦波一、一、设计内容：内容：设计一个低一个低频函数信号函数信号发生器生器二、性能与技二、性能与技术目的目的2. 频频率范率范围围：10Hz 10kHz3. 频频率率稳稳定度定度:4. 频频率控制方式：率控制方式： 1 经过经过改改动动RC时间时间常数控制常数控制频频率率 手控

8、方手控方 式式 ； 设 计 任任 务 书：浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计(2) 经过改动控制电压经过改动控制电压V1实现压控频率即实现压控频率即 VCF，常用于自控方式。即，常用于自控方式。即: V1=110V为确保良好的控制特性，可分三段控制：确保良好的控制特性，可分三段控制： 10 Hz100 Hz 100 Hz 1 kHz 1 kHz 10 kHz5. 波形精度：波形精度：浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计 1 方波：上升沿和下降沿方波：上升沿和下降沿时间时间均均应应小于小于2s(2) 三角波：线性度三角波：线性度(3) 正弦波：谐波失真度正弦波：谐波失真度V1为基波有效基波有效值，

9、Vi为各次各次谐波有效波有效值trtf0.1Vom0.9VomVom Vom浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计6. 输输出方式：出方式： 1 作作电压电压源源输输出出时时，要求：，要求： 输输出出电压电压幅度延幅度延续续可可调调，最大，最大输输出出电压电压 峰峰峰峰值值 不小于不小于20V； 2 作作电电流源流源输输出出时时，要求：，要求： 输输出出电电流延流延续续可可调调，最大，最大输输出出电电流流 峰峰峰峰值值 不小于不小于200 mA； 当当RL=1001k时时，输输出出电压电压相相对变对变化化率率 (即要求即要求 Ro 400 mA 时，输出晶体管自出晶体管自动限流，以免限流，以免进一

10、步一步损坏坏电路元路元器件。器件。8. 采用数字采用数字频频率率显显示方式。示方式。 当当RL=090时时，输输出出电电流相流相对变对变化率化率 (即要求即要求Ro9 k )。 3 作功率作功率输输出出时时，要求最大，要求最大输输出功率出功率Pomax 1W RL=50时时 。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计低低频函数信号函数信号发生器的生器的设计一、一、总体方案体方案讨论振荡部分振荡部分输出电路输出电路输出输出频率调理频率调理幅度调理幅度调理频率指示频率指示幅度指示幅度指示函数信号函数信号发生器的原理框生器的原理框图浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计信号信号产生部分的多种生部分的多种实现方

11、案方案模拟电路实现方案数字电路实现方案模数结合的实现方案数字数字电路的路的实现方案，普通可事先在存方案，普通可事先在存储器器里存里存储好函数信号波形，再用好函数信号波形，再用D/A转换器器进展逐展逐点恢复。点恢复。这种方案的波形精度主要取决于函数种方案的波形精度主要取决于函数信号波形的存信号波形的存储点数、点数、D/A转换器的器的转换速度、速度、以及整个以及整个电路的路的时序序处置等。其信号置等。其信号频率的上率的上下，是下，是经过改改动D/A转换器器输入数字量的速率来入数字量的速率来实现的。的。这种方案在信号种方案在信号频率率较低低时，具有，具有较浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计好的波形好

12、的波形质量。随着信号量。随着信号频率的提高，需求提高率的提高，需求提高数字量数字量输入的速率，或减少波形点数。波形点数入的速率，或减少波形点数。波形点数的减少，将直接影响函数信号波形的的减少，将直接影响函数信号波形的质量，而数量，而数字量字量输入速率的提高也是有限的。因此，入速率的提高也是有限的。因此，该方案方案比比较适宜低适宜低频信号，而信号，而较难产生高生高频信号如信号如 1MHz。模数模数结合的合的实现方案，普通是用模方案，普通是用模拟电路路产生函数信号波形，而用数字方式改生函数信号波形，而用数字方式改动信号的信号的频率率和幅度。如采用和幅度。如采用D/A转换器与器与压控控电路改路改动信

13、号信号的的频率，用数控放大器或数控衰减器改率，用数控放大器或数控衰减器改动信号的信号的幅度等，是一种常幅度等，是一种常见的的电路方式。路方式。 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计模模拟电路的路的实现方案，是指全部采用模方案，是指全部采用模拟电路的方式，以路的方式，以实现信号信号产生生电路的一切功能。由路的一切功能。由于教学布置及于教学布置及课程程进度的限制，本度的限制，本实验的信号的信号产生生电路，引荐采用全模路，引荐采用全模拟电路的路的实现方案。方案。对于信号于信号产生生电路的模路的模拟电路路实现方案，也方案，也有几种有几种电路方式可供路方式可供选择。如用正弦波。如用正弦波发生器生器产生正弦

14、波信号，然后用生正弦波信号，然后用过零比零比较器器产生方波，再生方波，再经过积分分电路路产生三角波，生三角波，电路框路框图如以下如以下图。 模模拟电路路实现信号信号产生生电路的多种方式路的多种方式浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计方案方案1 1正弦波发生器过零比较器积分器正弦波方波三角波这种种电路构造路构造简单，并具有良好的正弦波和，并具有良好的正弦波和方波信号。但要方波信号。但要经过积分器分器电路路产生同步的三角生同步的三角波信号，存在波信号，存在较大的大的难度。度。缘由是由是积分分电路的路的积分分时间常数通常是不常数通常是不变的，而随着方波信号的，而随着方波信号频率率的改的改动，积分分电路

15、路输出的三角波幅度将同出的三角波幅度将同时改改动。假假设要要坚持三角波持三角波输出幅度不出幅度不变，那么必需同，那么必需同时改改动积分分时间常数的大小，要常数的大小，要实现这种同种同时改改动电路参数的要求，路参数的要求，实践上是非常困践上是非常困难的。的。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计方案方案2 2正弦函数转换电路比较器积分器正弦波方波三角波另一种另一种电路方式是，由三角波、方波路方式是，由三角波、方波发生器生器产生三角波和方波信号，然后生三角波和方波信号，然后经过函数函数转换电路，将三角波信号路，将三角波信号转换成正弦波信号，成正弦波信号，电路框路框图如以下如以下图。浙江大学 蔡忠法 电

16、子系统综合设计正弦函数转换电路比较器积分器正弦波方波三角波这种种电路在一定的路在一定的频率范率范围内，具有良好内，具有良好的三角波和方波信号。而正弦波信号的波形的三角波和方波信号。而正弦波信号的波形质量，与函数量，与函数转换电路的方式有关，路的方式有关，这将在后面将在后面的的单元元电路分析中路分析中详细引引见。 该电路方式是本路方式是本实验信号信号产生部分的引生部分的引荐方案。荐方案。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计根据根据实验义务中中对输出出电压、输出出电流及流及输出功率的要求，原那么上在出功率的要求，原那么上在输出出级只需采用只需采用不同的不同的负反响方式便可。即要求反响方式便可。即要求

17、电压输出出时，采用采用电压负反响；要求反响；要求电流流输出出时，采用，采用电流流负反响。反响。这将在将在单元元电路分析中路分析中进展展详细引引见。由所由所选方案及方案及组成成电路的方式，可以初步路的方式，可以初步分析分析该实验在在实现上述技上述技术目的目的时的关的关键和困和困难之之处。由于三角波的。由于三角波的线性度、正弦波信号的性度、正弦波信号的谐波失真度都需求公用波失真度都需求公用测试设备进展展检测，在，在学生学生实验室普通不具室普通不具备这样的条件。的条件。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计因此，在因此，在实验的的设计、制造及、制造及测试过程中，程中，应该注重注重对它它们的分析和了解，以

18、便了解影响的分析和了解，以便了解影响这些技些技术目的参数的目的参数的电路方式、路方式、组成成电路的元路的元器件、改善和提高器件、改善和提高这些技些技术目的的方法和措施。目的的方法和措施。对于方波信号的上升沿和下降沿于方波信号的上升沿和下降沿时间，那么可，那么可用用实验室中的示波器室中的示波器进展展检测，该项技技术目的目的也是本也是本实验的一的一项重要和关重要和关键的参数。因此，的参数。因此，在在设计三角波，方波三角波，方波发生器和生器和输出放大出放大电路路时，要特要特别留意与留意与该目的有关参数的目的有关参数的选取，如运算取，如运算放大器的放大器的转换速率速率SR等。等。浙江大学 蔡忠法 电子

19、系统综合设计1. 三角波方波三角波方波发发生器生器 1 1 比比较较器器RCRC电电路路 二、二、二、二、单单元元元元电电路分析路分析路分析路分析R两端的两端的电压电压逐逐渐渐下降，充下降，充电电电电流也将不流也将不时时减小。减小。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计线性度非常差，性度非常差，显然不能当作三角波运用。然不能当作三角波运用。使使iC恒定的方法有多种，其本恒定的方法有多种，其本质都是利用恒流都是利用恒流源源电路取代路取代图中的中的R，便可，便可获得得较为理想的三角理想的三角波波形。波波形。三种方式的恒流源电路三极管构成三极管构成场效效应管构成管构成1 1个恒流源个恒流源+ +桥式整流

20、式整流浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计第一种方式：三极管构成浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计第二种方式：场效应管构成浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计第三种方式：1个恒流源+桥式整流浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计 2 2 比比较较器器积积分器分器在在普普通通运运用用情情况况下下，V1和和V2都都接接地地。只只需需在在方方波波的的占占空空比比不不为50%，或或三三角角波波的的正正负幅幅度度不不对称称时，可可经过改改动V 1和和V2的的大大小和方向加以小和方向加以调整。整。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计V 1和和V2都都接地接地时时的波形：的波形：浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计 1

21、 1 对对称称调调理点理点V V1 1 V 10时时：当当vO2=+VZ时，浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计当当vO2= -VZ时，当当V10时，T1T2；V10时，T10，那么三角波上，那么三角波上移；假移；假设V20，那么三角，那么三角波下移。波下移。其上幅度其上幅度为：其下幅度其下幅度为：而三角波的峰峰而三角波的峰峰值为：浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计由上可知，当由上可知，当R2/R3的比的比值调好后，三角波好后，三角波的峰峰的峰峰值曾曾经确定，确定，调理理V2的大小可使三角的大小可使三角波上下平移。波上下平移。 因此，当由于失因此，当由于失调调等等缘缘由引起三角波零由引起三角波零

22、位偏移位偏移 上下不上下不对对称称 时时，可，可经过经过改改动动V2的大的大小小进进展展调调整。整。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计讨论题讨论题运放的运放的SR参数是什么意思？假参数是什么意思？假设运放运放LF353的的SR13V/s，试分析能否分析能否满足足电路的路的设计要求。要求。丈量丈量频率范率范围时，能否，能否经过调Rp2来改来改动频率？率？假假设方波三角波出不来，但方波三角波出不来，但线路路经检查正确。怎正确。怎样办？浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计函数函数转换是指：把某种函数关系是指：把某种函数关系转换成另成另一种函数关系，能完成一种函数关系，能完成这种种转换功能的功能的电子子

23、电路就称路就称为函数函数转换电路。常用的函数路。常用的函数转换电路，路，如半波、全波整流如半波、全波整流电路，就是把正弦波形路，就是把正弦波形转换成半波和全波波形的函数成半波和全波波形的函数转换电路。本路。本实验需需求求讨论的是，把三角的是，把三角电压波形波形转换成正弦成正弦电压波形的正弦函数波形的正弦函数转换电路。路。2. 正弦函数正弦函数转换电转换电路路浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计从从转换原理分析，有多种方法能完成原理分析，有多种方法能完成这一一转换功能，常用的有：功能，常用的有：滤波法的波法的转换原理是，把峰原理是，把峰值为Vm的三的三角波用傅里叶角波用傅里叶级数展开：数展开： 滤

24、波法波法运算法运算法折折线法法浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计由上式可以看出，假由上式可以看出，假设三角波的三角波的频率率变化化范范围不大，那么可用低通不大，那么可用低通滤波器波器滤去高次去高次谐波，波，保管基波成份，正弦波与三角波之保管基波成份，正弦波与三角波之间具有固定具有固定的幅度关系。但假的幅度关系。但假设三角波的三角波的频率率变化范化范围较大如本大如本实验的的频率率变化范化范围是是1000倍，要倍，要设计一个一个对截止截止频率具有跟踪功能的低通率具有跟踪功能的低通滤波波器就相当困器就相当困难、不易、不易实现。因此，。因此，滤波法只适波法只适用于用于频率率变化范化范围很小，最好是固定

25、很小，最好是固定频率的运率的运用用场所。所。 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计运算法的运算法的转换原理是，把展开成原理是，把展开成幂级数方数方式：式： 由上述关系容易看出，取由上述关系容易看出，取幂级数的前几数的前几项根据根据转换精度的要求，可以精度的要求，可以经过对线性性三角波三角波变化量化量x的运算来近似表示成的运算来近似表示成 sinx，但，但要求三角波的幅度要求三角波的幅度Ra1，所以，上式又可，所以，上式又可简化化为： 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计取取VD=0.6V，那么，那么选670 k。 对于其它区段内各于其它区段内各电阻参数的阻参数的计算，同理算，同理可以可以进展展计算

26、和算和选取。取。vivoRa2=9.13 k 选选9.1 k , Rb2=72.22 k 选选75 k ; Ra3=1.88 k 选选1.8 k , Rb3=10.97 k 选选10 k . 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计二极管网二极管网络：逐段校正。逐段校正。运放：运放：电压跟跟随器，作随器，作为隔隔离，称离，称为缓冲冲级。三极管：三极管：电压跟随器，提供跟随器，提供参考参考电平。平。 正弦函数转换方案2在在输入信号的正半周内，入信号的正半周内，应由由D1D3实现逐段校正；在逐段校正；在输入信号的入信号的负半周内，半周内，应由由D4D6实现逐段校正。逐段校正。浙江大学 蔡忠法 电子系统综

27、合设计 设设硅二极硅二极管的开启管的开启电压电压为为0.5V，所以，所以各二极管的各二极管的动动作作电电平平V1 V3应设应设置置为为：vivo浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计vivo在在0T/14区段内区段内D1D6均不均不导导通，所以通，所以vo=vi。在在T/14T/7区段内区段内仅有有D1导通，通，D2 D6均截止。此均截止。此时，即即书上的式子：上的式子：假假设选R4=2.2 k，那么，那么R5= 7.8 k。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计vivo在在T/73T/14区段内区段内D1、D2均均导导通，通，所以有所以有即即代入数据后得代入数据后得R6=2.01 k，取，取 R6=

28、2 k。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计vivoD1 D3 均均导导通，通，输输出出电压电压被二极管被二极管D3嵌位，所以嵌位，所以vO = V3 + 0.5 V = 3.1V。 对这对这一一段的校正与方案段的校正与方案1不同不同 。在在3T/144T/14区段内区段内 图图中的中的V1 V3 ，是，是经过经过由跟随器由跟随器组组成的成的电压电压源，再源，再经经分分压压后得到的。因此，后得到的。因此，为为使使电压电压源内阻不影响各个源内阻不影响各个转转机机电压电压，分，分压压器的阻器的阻值应值应选选得得远远小于小于R5 和和R6 。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计分析和分析和实验结果果阐明

29、，当明，当输入三角波入三角波在在T/2内内设置六个断置六个断点，以点，以进展七段校正展七段校正后，可得到正弦波的后，可得到正弦波的非非线性失真度大致在性失真度大致在1.8 % 以内，假以内，假设将将断点数添加到断点数添加到12个个时，正弦波的非正弦波的非线性失真性失真度可在度可在0.8 % 以内以内实测值为0.42 %。vivo这里引里引见的两种有源的两种有源正弦函数正弦函数转换网网络，根本，根本设计思想都是将三角波思想都是将三角波进展逐展逐段校正，使之段校正，使之输出逼近正弦出逼近正弦波。波。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计讨论题讨论题对比课件电路即教材图对比课件电路即教材图12.17和参

30、考电路，阐明和参考电路，阐明两者之间的区别及优缺陷。两者之间的区别及优缺陷。参考电路中，电位器参考电路中，电位器Rp3有何作用？运放有何作用？运放U2A有何作有何作用？能否将运放用？能否将运放U2A组成的比例电路改为电压跟随组成的比例电路改为电压跟随器？为何？器？为何？假设采用五段逼近，如何计算各电阻阻值？五段逼假设采用五段逼近，如何计算各电阻阻值？五段逼近的效果会如何？近的效果会如何？浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计根据不同根据不同负载的要求，的要求，输出出级电路能路能够有有三种不同的方式：三种不同的方式： 3. 输输出出级电级电路路电压源源输出方式出方式电流源流源输出方式出方式功率功率输

31、出方式出方式浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计 电压电压源源输输出方式出方式电压源源输出方式下，出方式下，负载电阻阻RL 通常通常较大，即大，即负载对输出出电流往往不提出什么要求，流往往不提出什么要求，仅要求有一定的要求有一定的输出出电压。同。同时，当，当负载变动时，还要求要求输出出电压的的变化要小，即要求化要小，即要求输出出级电路的路的输出出电阻阻Ro足足够小。小。例如，当例如，当RL =1001k时，假，假设要求要求 ，即意味着要求：，即意味着要求： 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计为此，必需引入此，必需引入电压负反响。运算放大器反响。运算放大器的的输出出电阻通常阻通常为1k以下，当引入

32、以下，当引入电压负反反响后，如希望响后，如希望Ro =1，那么要求：，那么要求：浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计图示示电路的最大路的最大输出出电压遭到运放供遭到运放供电电压值的限制，如运放的的限制，如运放的VCC 和和VEE 分分别为15V时，那么，那么VOPP =12 14V。假。假设要要求有更大的求有更大的输出出电压幅度，必需采用幅度，必需采用电压扩展展电路。路。设运放的运放的Aod = 104，那么，那么F应大于大于0.1，这是容易是容易满足足的。的。故要求故要求Avf10。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计对运放而言，运放而言，其供其供电电压VCCVEE仍接近仍接近30V，只是二者随

33、只是二者随vO而浮而浮动。如思索到。如思索到R2、R3上的上的电压至少至少为4V，那么，那么Vopp可达：可达：45154=26V。当当vO= +26V时，vB1=15+26 =41V，vB2=2615 =11V；而当；而当vO= -26V时，vB1=11V，vB2= -41V。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计电流源流源输出方式出方式 在在电流源流源输出方式下，出方式下，负载希望得到一定希望得到一定的信号的信号电流，而往往并不提出流，而往往并不提出对输出信号出信号电压的要求。同的要求。同时，当，当负载变动时，还要求要求输出出电流根本恒定，即要求有足流根本恒定，即要求有足够大的大的输出出电阻阻

34、Ro 。例如，当例如，当RL=090时，假，假设要求要求 ，即意味着要求：，即意味着要求：为此，需引入此，需引入电流流负反响。反响。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计设运放运放Aod=104，即当，即当Vop=10 V时，要求，要求VId =1 mV。假。假设Ro=1 k，那么，那么输出短路出短路电流流Io s= 10V /1 k=10 mA。由此可以估。由此可以估计出出假假设运放的运放的输出出电阻阻Ro=1 k，那么要求：那么要求： 所以要求：所以要求：浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计所示所示电路中，运放的最大路中，运放的最大输出出电流通常在流通常在10 20 mA，如，如负载要求有更大的

35、要求有更大的输出出电流，流，那么必需那么必需进展展扩流。流。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计一次扩流电路T1 和和T2 组组成互成互补对补对称称输输出。运放的出。运放的输输出出电电流流IA中的大部中的大部分将作分将作为为T1 、T2 的的基极基极电电流，所以流，所以IO=IA 。 值得留意的是，晶体管得留意的是，晶体管值应在在额定定电流下流下测得，它通常要小于小得，它通常要小于小电流条件下的流条件下的值。并且，。并且，当运放当运放输出出电流增大流增大时，运放的最大，运放的最大输出出电压幅幅度也随着减小，不再能到达度也随着减小，不再能到达12 14V。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计二次扩流

36、电路用于要求用于要求负载电流流IO较大的大的场所。复合管所。复合管T1、T3和和T2、T4 组成成准互准互补对称称输出出电路。路。输出晶体管出晶体管发射极上的射极上的电阻阻R用来用来稳定晶定晶体管的任体管的任务电流，但它流，但它们与与输出出负载RL相串相串联，应尽能尽能够减小其上的减小其上的压降。通常取降。通常取 R= 0.05 0.1 RL 。 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计R1和和R3的数的数值应远值应远大于大于T3、T4级级的的输输入入电电阻阻Ri3和和Ri4，以尽能，以尽能够够减少信号分流。大功率减少信号分流。大功率管管T3、T4的的rbe 较较小，通常小，通常为为几十欧。所以常几

37、十欧。所以常取取R1 = R3 =几百欧。几百欧。 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计R2为为平衡平衡电电阻，它用来提高复合管阻，它用来提高复合管T2、T4 的的输输入入电电阻，以期和复合管阻，以期和复合管T1、T3的的输输入入电电阻阻对对称，所以取称，所以取R2=R1/Ri3 约约几十欧几十欧 。在。在调试调试时时，通常，通常还还可以可以进进展展调调整，以使最大整，以使最大输输出出电电流流在正、在正、负负向向对对称。称。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计 功率功率输输出方式出方式 在功率在功率输出方式下，出方式下，负载要求得到一定的要求得到一定的信号功率。由于晶体管放大信号功率。由于晶体管放

38、大电路路电源源电压较低，低，为得到一定的信号功率，通常需配接阻得到一定的信号功率，通常需配接阻值较小小的的负载。电路通常接成路通常接成电压负反响方式。如用反响方式。如用运放作运放作为前置放大前置放大级，还必需必需进展展扩流。当流。当RL较大大时，为满足所要求的足所要求的输出功率，有出功率，有时还必需必需进展展输出出电压扩展。展。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计功率放大电路例如浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计1 功率管T4、T5的选用 T4、T5能能够够接受的最大功耗，按教材接受的最大功耗，按教材中中对对乙乙类类功率放大器的分析，功率放大器的分析，应为应为功率管的功率管的选用主要思索三个极限

39、参数：用主要思索三个极限参数：即即VBRCEO、ICM和和PCM。T4、T5在在电电路中能路中能够够接受的反向接受的反向电压电压最大最大值值：VCE max =VCC+Vom2 VCC=40V 截止截止时时 ； 流流过过T4、T5的最大集的最大集电电极极电电流流为为：IC max VCC/ RL+R5 接近接近饱饱和和时时 ；例图浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计实践上，静践上，静态时，T4、T5中通常中通常还有几十有几十mA的静的静态任任务电流流ICQ将将产生管耗生管耗ICQVCC，选管管时应予思索，所以予思索，所以另外，在另外，在选用管子用管子时还要求二管的要求二管的值应尽量尽量对称特称特

40、别是在最大是在最大电流流时。例图浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计 思索到思索到T2、T3管集管集电电极极电电流在流在R2、R3上的分流作用，它上的分流作用，它们们的最大的最大值值可近似估可近似估计计为为： T2、T3的最大功耗通常也按以下公式的最大功耗通常也按以下公式估估计计： 2 2 互互补对补对称晶体管称晶体管T2T2、T3T3的的选选用用 T2、T3的耐的耐压压仍仍应应按按VCE max 2VCC选择选择；例图例图浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计 T1为为小功率管，但其耐小功率管，但其耐压压也也应应按按2VCC选选用，用，R3为为集集电电极极负载负载，最好用一恒流源取代。，最好用一恒

41、流源取代。C5 为为消振消振电电容，其容，其电电容容值值通常通常为为100pF左右。左右。调调理理电电位器位器Rw可改可改动输动输出晶体管出晶体管T2T5的静的静态态任任务电务电流，以抑制交越失真。流，以抑制交越失真。T1管的静管的静态态任任务务电电流通常流通常设设置在置在5mA左右，以左右，以顺应顺应T2级级拉拉电电流流负载负载 vC1升高升高时时，T2、T4任任务务 和和T3级级灌灌电电流流负负载载 vC1降低降低时时，T3、T5任任务务 的需求，由此便可的需求，由此便可确定确定R2的阻的阻值值大小：大小：取取3.9k3 共射电路T1级中元件的选用例图浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计 输

42、输出出级级的限流的限流维护维护 由于功率放大器的由于功率放大器的输出出电阻很小，因此容阻很小，因此容易因易因过载而而烧坏功率管，坏功率管，这里引里引见两种限流两种限流维护电路。路。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计当当发生生过流流Io过大大时，D3、D4导通，从而使基极通，从而使基极电流信号分流，以限制流信号分流，以限制Io 的增大。的增大。 Io的正向最大的正向最大值值和和负负向最大向最大值为值为： 浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计T3、T4是限流是限流管。当管。当Io过过大，大，R5、R6上的上的压压降超越降超越0.6V时时，T3、T4导导通而防止了通而防止了T1、T2基极信号基极信号电

43、电流的流的进进一步增大。一步增大。Io的最大的最大值为值为R3、R4用来用来维维护护限流管限流管T3、T4。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计讨论题讨论题参考电路中，参考电路中，R01、C01、C03组成什么电路，起什组成什么电路，起什么作用？能否省略该电路？么作用？能否省略该电路？参考电路中，参考电路中， 功放级的电压放大倍数是多少？最大功放级的电压放大倍数是多少？最大输出电压是多少？最大输出电流是多少？输出电压是多少？最大输出电流是多少？如何测试限流二极管能否能起作用？如何测试限流二极管能否能起作用？浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计预设计报告预设计报告技术目的、总体方案、单元电路设计、电

44、路仿真结技术目的、总体方案、单元电路设计、电路仿真结果；果；打印的原理图和安装布置图实验调试时用；打印的原理图和安装布置图实验调试时用；设计好电路的调试步骤，设计好测试目的的数据表设计好电路的调试步骤，设计好测试目的的数据表格。格。 电子版电子版doc或或pdf格式上传至格式上传至ftp。浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计功率放大电路返 回浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计附：参考电路附：参考电路浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计方波三角波发生电路方波三角波发生电路浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计正弦波转换电路正弦波转换电路浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计功率输出电路功率输出电路浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计电源输入电源输入电位器电位器电位器电位器运放运放元件区元件区元件区元件区附：通用电路板附：通用电路板浙江大学 蔡忠法 电子系统综合设计蔡忠法 浙江大学电工电子教学中心Ver2.2 版权一切 2020年