protel+课程设计—OP07功率放大器

课程设计任务书

学生姓名： \ 专业班级：\

指导教师：工作单位： \

·题目: protel 应用实践—OP07功率放大器

·初始条件：Protel99se

·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、绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电路系统。

2、绘制相应电路原理图的双面印刷版图*.pcb

3、对电路原理图进行仿真，给出仿真结果（如波形*.sdf、数据）并说明是否达到设计意图。

·时间安排：

于1—15周在本人电脑上完成，16周星期一老师检查。

·说明：

1、每个同学必须完成以上3个任务（不是任选）；

2、电路图的规模、复杂度：规模越大、越复杂，分数越高；制图结果的美观性、可读性：制图越美观、可读性越好，分数越高；

3、实习报告的质量：报告要写得条理清楚、图文并茂，体现制图和仿真分析（包括必要的计算）的过程；

4、仿真提倡对所绘制的原理图*.sch进行全面仿真，如果不能做到全面仿真成功，则要说明原因，但要完成局部电路的仿真；

5、电路选择不可过分简单，元件种类（包括电源和信号源）少于5种，或者元件个数少于10个将导致不及格。

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月日

Protel应用实践

--OP07功率放大器

目录

摘要 (1)

ABSTRACT (2)

1 设计目的 (3)

2 软件的选择 (4)

3 OP07介绍 (6)

4 OP07功放电路图 (8)

5 OP07功放PCB板绘制 (12)

6 OP07电路仿真 (16)

7 收获、体会及建议 (19)

8主要参考文献资料 (20)

摘要：

OP07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移。OP07的优良特性使它特别适合作前级放大器，放大微弱信号。使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求。

本次课程设计利用protel99SE软件绘制OP07功放电路图，并制作PCB板以及进行仿真测试。在绘制的过程中，出现了不少问题，特别是仿真时，由于基础不牢，仿真过程碰上许多问题，通过查阅资料以及咨询同学，最终顺利实现电路的整体仿真。完成了设计任务。

ABSTRACT:

OP07 is a high-precision monolithic operational amplifier with very low input offset voltage and drift. OP07 fine features make it particularly suitable for pre-amplifier, amplification of weak signal. OP07 generally do not have to consider the use of zero and frequency will be able to meet the requirements of the problem.

The use of curriculum design protel99SE amplifier circuit OP07 rendering software and the production of PCB board, as well as simulation testing. In the process of mapping, there are a number of problems, especially in simulation, as a solid foundation, the simulation process many of the problems encountered by students access to information and advice, and ultimately the smooth realization of the overall circuit simulation. The successful completion of the design task.

1．设计目的

1.1学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握protel设计的基本方法、制作PCB板以及仿真的实现。

1.2加强对OP07功放的认识，通过仿真来进一步认识其功能。

1.3培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

2．软件的选择

2.1Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计,可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件,可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。Protel 设计系统是一套建立在IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统，由于其高度的集成性与扩展性，一经推出，立即为广大用户所接受，很快就成为世界PC平台上最流行的电子设计自动化软件。

2.2Protel 99 SE的系统组成：按照系统功能来划分，Protel99se主要包含以下两大部分和6个功能模块。

2.2.1电路工程设计部分

2.2.1.1电路原理设计部分（Advanced Schematic 99）：电路原理图设计部分包括电路图编辑器（简称SCH编辑器）、电路图零件库编辑器（简称Schlib 编辑器）和各种文本编辑器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路原理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。

2.2.1.2印刷电路板设计系统（Advanced PCB 99）：印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器（简称PCB编辑器）、零件封装编辑器（简称PCBLib编辑器）和电路板组件管理器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件。

2.2.1.3自动布线系统（Advanced Route 99）：本系统包含一个基于形状（Shape-based）的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB设计的自动化。

2.2.2电路仿真与PLD部分

2.2.2.1电路模拟仿真系统（Advanced SIM 99）：电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。

2.2.2.2可编程逻辑设计系统（Advanced PLD 99）：可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（Waveform）。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。

2.2.2.3高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99）：信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。

考虑到protel99SE功能已经符合电路图绘制、制版、仿真等要求加之本人对protel99SE较为熟悉所以选用protel99SE进行本次课程设计。

3．OP07介绍

3.1OP07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移，特别适合做前级放大器。OP07作为低噪声高精度运算放大器，具有以下特点：

1) 低的输入噪声电压幅度—0.35 μVP-P (0.1Hz ～ 10Hz)

2) 极低的输入失调电压—10 μV

3) 极低的输入失调电压温漂—0.2 μV/ ℃

4) 具有长期的稳定性—0.2 μV/MO

5) 低的输入偏置电流—± 1nA

6) 高的共模抑制比—126dB

7) 宽的共模输入电压范围—±14V

8) 宽的电源电压范围—± 3V ～± 22V

9) 可替代725、108A、741、AD510、1875 等电路

3.2应用简介

3.2.1OP07 高精度运算放大器具有极低的输入失调电压，极低的失调电压温漂，非常低的输入；

3.2.2噪声电压幅度及长期稳定等特点。可广泛应用于稳定积分、精密绝对值电路、比较器及微弱；

3.2.3信号的精确放大，尤其适应于宇航、军工及要求微型化、高可靠的精密仪器仪表中。

3.3OP07的引脚图如下：

图1 OP07引脚图

其中，1脚和8脚是调零端，2脚是反相输入端，3脚是同相输入端，4脚是负电源端，7是正电源瑞，6是输出端，5脚是空脚管。

4．OP07功放电路图

4.1所涉及的OP07功放电路图，经Protel软件制作后如下所示：

图2 OP07功放电路图

4.2OP07功放电路介绍

4.2.1OP07功放板由一个高低音分别控制的衰减式音调控制电路和OP07放大电路以及电源供电电路三大部分组成：

①音调部分采用的是高低音分别控制的衰减式音调电路，其中的R02，R03，C02，C01，W02组成低音控制电路；

图3 低音控制电路②C03，C04，W03组成高音控制电路；

图4 高音控制电路

③R04为隔离电阻，W01为音量控制器，调节放大器的音量大小，C05为隔直电容，防止后级的OP07直流电位对前级音调电路的影响。

4.2.2放电路主要采用OP07，由OP07，R08，R09，C06等组成，电路的放大倍数由R08与R09的比值决定，C06用于稳定OP07的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C07，R10的作用是防止放大器产生低频自激。

图5 放大电路

图6 防止自激

4.3在进行本次设计实验时，起初是想用LM1875做功放电路，但在用Protel软件绘制电路图时，发现元件库中并没有LM1875，于是就用OP07来代替LM1875，最终顺利的实现实验设计任务。

5．OP07功放PCB板绘制

5.1大多数元件可以在Miscellanous Devices.lib元件库中找到，并进行封装。

但是有些元件需要自己自行制作封装，比如在本次设计中用到的SPEAKER，就需要自己制作封装。

图7 自行制作的SPEAKER封装

5.2整体PCB

图8 OP07功放PCB整体图

5.3部分PCB

5.3.1低音控制电路部分

图9低音控制电路5.3.2高音控制电路部分

图10高音控制电路

6．OP07电路仿真

图11电路整体仿真图

6.1对电路图进行了全面仿真，结果如下（当激励源电压值峰值设为1.2V）：

图12电路整体仿真结果

在仿真结果中可以看出，输出出现了失真，原因是激励源电压峰值选取不适当，取值过大。

6.2对电路图进行了全面仿真，结果如下（当激励源电压值峰值设为0.7V）：

图13电路整体仿真结果

当激励源电压峰值设为0.7V时，放大后信号输出波形良好。

通过仿真结果，说明达到了本次设计要求。

7．收获、体会及建议

Protel应用实践课程设计终于顺利完成了，其中包含着快乐，也有辛酸。起初对Protel软件并不是很熟悉，尤其是对如何进行仿真更是“一窍不通”，再就是对元件库中没有的元件自行进行封装，也是第一次做。

但是，不管做什么，都有一个学习的过程。不会的东西，只要认真去学，总是可以掌握的，所以在这次课程设计过程中，我查阅了大量的资料，也向同学“取经”，最终圆满完成了这次课程设计的所有任务。

通过这次课程设计，从中学到了不少东西，对我来说，是一次难得的锻炼机会，在以后的学习过程中，要不断熟练操作！