电子系统设计
电子系统设计课程设计
电子系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电子系统的基本原理，掌握电子元件的功能和电子电路的设计方法。
2. 使学生能够运用所学知识，设计并搭建简单的电子系统，如传感器应用、信号处理和控制系统。
3. 引导学生了解电子系统在实际应用中的发展现状和未来趋势。
技能目标：1. 培养学生运用电子绘图软件进行电路图设计的能力。
2. 提高学生动手实践能力，能够正确组装和调试电子系统。
3. 培养学生团队协作和问题解决能力，能够共同完成电子系统的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子科学的兴趣，激发创新意识，增强探究精神。
2. 引导学生树立正确的工程伦理观念，注重环保和资源利用，培养社会责任感。
3. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成良好的学习习惯和团队合作精神。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论教学和动手实践，注重培养学生的实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生已具备一定的电子基础知识，具有较强的求知欲和动手能力，但对电子系统设计的整体认识尚浅。
教学要求：教师需结合学生特点，以理论为基础，实践为导向，引导学生主动参与，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际电子系统的设计与制作，达到学以致用的目的。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电子系统设计基础理论：- 电子元件特性与选型- 电路图绘制原则与方法- 电子电路的基本分析方法2. 电子系统设计实践：- 传感器应用电路设计- 信号处理电路设计- 控制系统电路设计3. 电子系统设计与制作：- 设计流程与方法- 电子绘图软件操作- 电子系统组装与调试4. 电子系统设计案例分析：- 现有电子产品的原理与结构分析- 创新电子系统设计实例讲解- 学生作品展示与评价教学内容根据课程目标，结合教材相关章节，制定以下教学大纲：第1周：电子系统设计基础理论第2周：电子元件特性与选型第3周：电路图绘制原则与方法第4周：电子电路的基本分析方法第5周：传感器应用电路设计第6周：信号处理电路设计第7周：控制系统电路设计第8周：设计流程与方法第9周：电子绘图软件操作第10周：电子系统组装与调试第11周：现有电子产品案例分析第12周：学生作品设计与制作第13周：学生作品展示与评价教学内容注重科学性和系统性，旨在使学生掌握电子系统设计的基本知识和技能，培养实际操作能力和创新意识。
电子系统设计知识点
电子系统设计知识点电子系统设计是指在电子技术领域中，通过理论与实践相结合，采用适当的设计方法和技术，设计出满足特定功能需求的电子系统的过程。
电子系统设计涉及到多个知识领域，包括电路设计、信号处理、通信原理等。
下面将介绍一些电子系统设计中的重要知识点。
一、模拟电路设计在电子系统设计中，模拟电路设计是基础且重要的一部分。
模拟电路是以连续时间和连续幅度的信号为基础，使用电子元器件构建的电路。
模拟电路设计的主要内容包括放大器设计、滤波器设计、稳压电源设计等。
设计时需要考虑电路的性能指标，如增益、带宽、失真等，以及电路的稳定性和可靠性。
二、数字电路设计数字电路设计是指采用逻辑门、触发器、计数器等数字元件和数字电路模块，通过逻辑运算和时序控制等方式实现逻辑功能的电路设计。
数字电路设计的主要内容包括逻辑门电路设计、时序电路设计和组合电路设计等。
设计时需要考虑电路的逻辑功能是否满足需求，电路的功耗和噪声等因素。
三、嵌入式系统设计嵌入式系统设计是指将计算机技术与电子技术相结合，将计算能力和控制能力嵌入到各种电子设备中，实现特定功能的系统设计。
嵌入式系统设计的主要内容包括微控制器选择与应用、实时操作系统设计、接口设计等。
设计时需要综合考虑系统的计算能力、存储空间、接口要求以及功耗等因素。
四、通信系统设计通信系统设计是指用来传输信息的电子系统的设计。
通信系统设计的主要内容包括调制解调器设计、编码译码器设计、信道编码与纠错设计等。
设计时需要考虑信号传输的可靠性、抗干扰能力以及系统的带宽和速率等。
五、电源系统设计电源系统设计是指为电子设备提供稳定、可靠的电源的设计。
电源系统设计的主要内容包括直流电源设计、交流电源设计、电池管理系统设计等。
设计时需要考虑电源的输出稳定性、效率和噪声等指标。
六、硬件描述语言（HDL）硬件描述语言（HDL）是一种用于电子系统设计的计算机语言。
HDL可以描述电路的结构和行为，用于模拟和验证电子系统设计。
电子系统设计实验报告
实验报告格式要求二.实验目的、任务和要求:本实验要求设计SCI串行接口芯片, 其功能包括串行及并行数据的接收和互相转换。
三.实验系统结构设计分析1.模块划分思想和方法:该芯片需根据功能分为串并转换电路和并串转换电路两部分。
实现串并转换的关键器件就是移位寄存器, 其功能可以使串行输入的数据先寄存到一个位矢量中, 等到一组数据全部输入完毕后再一起处理, 并行输出。
而实现并串转换的关键器件是锁存器, 它可以将并行输入的数据先锁存起来, 再一位一位的转化成串行数据。
计数器在这一芯片中也起到了重要作用, 因为计数器可以产生时间脉冲的分频, 用于配合时间脉冲控制各器件的工作。
2.各模块引脚定义和作用.串并电路:输入: rxd读入数据, clk系统时钟, reset计数器复位端, rd读入控制四进制计数器:C4四分频十进制计数器:Count_10计数分量, C10四十分频（c4的十分频）移位寄存器:Read读入数据, d0～d9并行输出（d0起始端, d1～d8数据端, d9校验位（本实验中不起作用））锁存器：K0～k7数据位状态发生器:RdST读入状态（0为读入, 1为寄存器已满）四.实验代码设计以及分析:1.给出模块层次图;2.按模块完成的代码及注释.USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SCI ISPORT(cs,rxd,clk,SCIrd,reset,SCIwr,in7,in6,in5,in4,in3,in2,in1,in0: IN STD_LOGIC;rdFULL,tdEMPTY,c4:buffer std_logic;e7,e6,e5,e4,e3,e2,e1,e0,wxd:OUT STD_LOGIC);END SCI;ARCHITECTURE WORK OF SCI ISSIGNAL wr,rd,read,c10,d9,d8,d7,d6,d5,d4,d3,d2,d1,d0,k7,k6,k5,k4,k3,k2,k1,k0,mid: STD_ULOGIC;SIGNAL wri : STD_LOGIC_vector(7 downto 0);SIGNAL count_10 ,counter_8:std_logic_vector(3 downto 0);BEGINPROCESS(cs)BEGINrd<=cs OR SCIrd;wr<=cs OR SCIwr;END PROCESS;//注释: 片选输入, cs=1时, 串入并出为“写”, 并入串出为“读”；cs=0时, 串入并出为“读”, 并入串出为“写”；PROCESS(rxd)BEGINread<=rxd;END PROCESS;PROCESS(clk)VARIABLE count_4 : STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);BEGINIF(clk'EVENT AND clk='1')THENIF(count_4="00")THENcount_4 := "01";c4 <= '1';ELSIF(count_4="01")THENcount_4 := "11";c4 <= '1';ELSIF(count_4="11")THENcount_4 := "10";c4 <= '0';ELSIF(count_4="10")THENcount_4 := "00";c4 <= '0';END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(c4)BEGINIF(c4'EVENT AND c4='1')THENIF(rd='1')THENd0<=read;d1<=d0;d2<=d1;d3<=d2;d4<=d3;d5<=d4;d6<=d5;d7<=d6;d8<=d7;d9<=d8;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(c4,reset,rd)BEGINIF(reset='0' OR rd='0')THEN count_10<="0000";c10 <= '0';ELSIF(c4'EVENT AND c4='1')THENIF(count_10="0000" AND rxd='1' AND rdFULL='0')THEN count_10 <= "0001";c10 <= '0';ELSIF(count_10="0001")THENcount_10 <= "0010";c10 <= '0';ELSIF(count_10="0010")THENcount_10 <= "0011";c10 <= '0';ELSIF(count_10="0011")THENcount_10 <= "0100";c10 <= '0';ELSIF(count_10="0100")THENcount_10 <= "0101";c10 <= '0';ELSIF(count_10="0101")THENcount_10 <= "0110";c10 <= '0';ELSIF(count_10="0110")THENcount_10 <= "0111";c10 <= '0';ELSIF(count_10="0111")THENcount_10 <= "1000";c10 <= '0';ELSIF(count_10="1000")THENcount_10 <= "1001";c10 <= '0';ELSIF(count_10="1001")THENcount_10 <= "1010";c10 <= '0';ELSIF(count_10="1010")THENcount_10 <= "1011";c10 <= '1'; END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(c10)BEGINIF(c10'EVENT AND c10='1')THENk7<=d8;k6<=d7;k5<=d6;k4<=d5;k3<=d4;k2<=d3;k1<=d2;k0<=d1;END IF;END PROCESS;PROCESS(rd)BEGINIF(rd='0')THENe7<=k7;e6<=k6;e5<=k5;e4<=k4;e3<=k3;e2<=k2;e1<=k1;e0<=k0;END IF;END PROCESS;PROCESS(rd,c10)BEGINIF(rd='0')THEN rdFULL<='0';ELSIF(c10='1')THENrdFULL<='1';ELSE rdFULL<='0';END IF;END PROCESS;process(wr)beginif(wr='0')thenwri(0)<=in0;wri(1)<=in1;wri(2)<=in2;wri(3)<=in3;wri(4)<=in4;wri(5)<=in5;wri(6)<=in6;wri(7)<=in7;end if;end process;process(c4)beginif(c4'event and c4='1')thenif(wr='0')thencounter_8<="0000";elsif(wr='1' and counter_8="0000")then counter_8<="0001"; elsif(counter_8="0001")then counter_8<="0010";elsif(counter_8="0010")then counter_8<="0011";elsif(counter_8="0011")then counter_8<="0100";elsif(counter_8="0100")then counter_8<="0101"; elsif(counter_8="0101")then counter_8<="0110";elsif(counter_8="0110")then counter_8<="0111";elsif(counter_8="0111")then counter_8<="1000";elsif(counter_8="1000")then counter_8<="1001";end if;end if;end process;process(wr,counter_8)beginif(wr='1' and counter_8="1001")thenmid<='1';tdEMPTY<='1';elsif(wr='0')thenmid<='0';tdEMPTY<='0';end if;end process;process(counter_8)beginif(wr='0' or mid='1')thenwxd<='0';elsif(wr='1' and mid='0')thenif(counter_8="0001")thenwxd<=wri(0);elsif(counter_8="0010")thenwxd<=wri(1);elsif(counter_8="0011")thenwxd<=wri(2);elsif(counter_8="0100")thenwxd<=wri(3);elsif(counter_8="0101")thenwxd<=wri(4);elsif(counter_8="0110")thenwxd<=wri(5);elsif(counter_8="0111")thenwxd<=wri(6);elsif(counter_8="1000" )thenwxd<=wri(7);end if;end if;end process;END WORK;五.仿真图(输入输出波形)以及分析:六.实验问题分析和经验总结:在该实验的设计中, 我们发现时序逻辑中最重要的部分就是时间信号对各进程的控制, 因为为了保持各进程在时间上的同步性和正确性, 需要用一个或几个相关联的时间信号来控制各进程。
电子系统设计实验报告
电子系统设计实验报告电子系统设计实验报告引言：电子系统设计是现代科技领域中非常重要的一部分，它涉及到电子元件、电路设计、信号处理等多个方面的知识。
本次实验旨在通过设计一个简单的电子系统来加深对电子系统设计的理解和掌握。
实验目的：本次实验的目的是设计一个基于Arduino的温度监测系统。
通过该系统，能够实时监测环境温度并将数据显示在LCD屏幕上。
实验器材：1. Arduino开发板2. 温度传感器3. LCD显示屏4. 连接线等实验步骤：1. 首先，将温度传感器与Arduino开发板连接。
将传感器的VCC引脚连接到5V引脚，GND引脚连接到GND引脚，将信号引脚连接到Arduino的A0引脚。
2. 接下来，连接LCD显示屏。
将显示屏的VCC引脚连接到5V引脚，GND引脚连接到GND引脚，将SDA引脚连接到A4引脚，SCL引脚连接到A5引脚。
3. 在Arduino开发环境中编写代码。
首先，需要包含所需的库文件，如LiquidCrystal_I2C库和Wire库。
然后，定义温度传感器引脚和LCD显示屏的相关参数。
接着，在setup函数中初始化LCD显示屏，并设置显示屏的列数和行数。
在loop函数中，通过调用温度传感器库函数获取环境温度，并将其显示在LCD屏幕上。
4. 将Arduino开发板与电脑连接，并上传代码到开发板上。
5. 实验完成后，观察LCD屏幕上的温度显示，确保温度监测系统正常工作。
实验结果：经过实验，我们成功设计并实现了一个基于Arduino的温度监测系统。
该系统能够准确地测量环境温度，并将数据实时显示在LCD屏幕上。
通过该系统，我们可以方便地监测环境温度的变化。
实验总结：通过本次实验，我们对电子系统设计有了更深入的了解。
我们学会了如何使用Arduino开发板和相关传感器进行电子系统的设计。
同时，我们也掌握了如何编写代码并将其上传到开发板上。
这些技能对于今后从事电子系统设计工作将非常有帮助。
电子系统设计导论
通过增加备份组件和系 统，提高系统的稳定性 和可靠性。
容错技术
采用容错算法和检测技 术，及时发现和纠正系 统中的错误。
热设计
合理设计散热系统，确 保系统在正常温度范围 内工作。
系统功耗问题
低功耗设计
选用低功耗元件和芯片，优化电路设计，降低系统功 耗。
电源管理
采用适当的电源管理策略，如动态电压调整和休眠模 式，减少不必要的功耗。
案例一：数字音频处理器的设计
设计目标
设计一款高效、低失真的数字音频处理器，用于音频信号 的压缩、均衡和动态处理。
关键技术
数字信号处理算法、音频编解码技术、可编程逻辑门阵列 （FPGA）实现。
系统架构
采用FPGA作为核心处理单元，通过数字信号处理器（DSP） 算法实现音频信号的处理，并采用高速串行接口与外部存储 器和通信接口进行数据传输。
PCB布局与布线
根据原理图，合理安排元器件在PCB板上的位置，并进行电路布 线。
元器件选择与采购
元器件选型
根据电路设计和性能要求，选择合适 的元器件型号和规格。
采购与库存管理
根据元器件清单进行采购，确保元器 件的质量和交货期；建立库存管理制 度，确保元器件的及时供应和有效利 用。
电路板设计与制作
1
嵌入式系统设计技术是电子系统设计中不可或缺 的一部分，它涉及嵌入式系统的设计和实现。
2
嵌入式系统设计技术主要通过微控制器、可编程 逻辑器件等硬件实现，能够实现控制、监测、数 据处理等功能。
3
嵌入式系统设计技术的应用范围广泛，包括智能 家居、工业控制、医疗电子等领域。
集成电路设计技术
集成电路设计技术是电子系统设计中不可或缺的一部分，它涉及集成电路 的设计和实现。
电子系统设计
什么是系统？•由部件组成，能实现较复杂的功能（不是一个单一的电路，要有输入、输出和其他控制电路）（只能实现单一功能的通常不算系统）系统设计的方法自顶向下自底向上自顶向下与自底向上相结合何谓顶？顶——系统的功能何谓底？底——最基本的元、器件，甚至是版图系统的结构•自顶至底有：系统子系统部件（功能模块）单元电路元、器件版图系统子系统子系统功能模块功能模块功能模块功能模块单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路元、器件版图自顶向下自上而下法的优点••系统子系统子系统功能模块功能模块功能模块功能模块单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路元、器件版图自顶向上自底向上的缺点•部件设计在先，设计系统时将受这些部件的限制，影响：•系统性•易读性•可靠性•可维护性自底向上的优点•在系统的组装和调试过程中有效•可利用前人的设计成果系统子系统子系统功能模块功能模块功能模块功能模块单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路单元电路元、器件版图以功能模块为基础的自上而下的设计方法自上而下法的要领从顶层到底层从概括到展开从粗略到精细系统级子系统级部件级元件级自顶向下自底向上自上而下法的原则•正确性与完备性•模块化与结构化•问题不下放•高层主导•直观性与清晰性原始技术指标系统级子系统级部件级元件级电子系统设计的步骤•••••调查研究•明确设计要求•弄清设计方法•了解设计关键做什么？系统的功能输入和输出做到何种程度？性能技术指标注意分析每一个细节，尽量考虑得周到、完善调查研究•明确设计要求•弄清设计方法•了解设计关键有那些可使用的设计方法相同产品同类产品同原理产品其他可借鉴的方法比较各种方法的先进性性价比可行性器材人才时间产品效益与开发时间的关系上市延迟销售顶峰销售顶峰电子系统设计的步骤•••••调查研究•明确设计要求•弄清设计方法•了解设计关键决定指标的关键难点工作量大（重点）方案论证从顶层到底层从概括到展开从粗略到精细逐层细化Y 图系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级用户需求变为技术规范与功能描述实现给定规范与功能的子系统、部件或元件及其互联方式用一定的材料与工艺实现结构系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级子系统级部件级元件级结构级物理级子系统级部件级元件级结构级物理级方案论证•起点：•系统级行为描述设计•用户需求•系统技术规范•功能描述系统级行为描述设计•系统的外部特性•主要功能•输入和输出——•那些端口•输入（输出）信号——•特征•来源（去向）•对系统的要求初步方案面板图子系统级部件级元件级行为级结构级物理级方案论证•下一步：•系统级的结构描述与设计•系统设计规范与功能•子系统之间的组合•系统的内部特性——•基本原理•基本框图——•子系统•各子系统之间的接口要求•基本控制流程基本框图基本流程图•系统的内部特性——•基本原理•基本框图——•子系统•各子系统之间的接口要求•基本控制流程系统的实现技术用数字技术，还是模拟技术实现？模拟技术数字技术高频小信号大功率软件离不开硬件支持DSP（数字信号处理）系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级•第三步：•系统级的物理描述与设计•组成系统的各抽象的子系统•各具体的子系统（IP ）•提出具体的要求并转入•下一层设计方案论证Intellecture Property 知识产权系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级方案论证•下一层：•子系统级行为描述设计•对子系统的需求•子系统技术规范•功能描述系统级子系统级部件级元件级行为级结构级物理级方案论证•下一步：•子系统级的结构描述与设计•子系统设计规范与功能•功能模块（部件）•之间的组合•第三步：•子系统级的物理描述与设计•组成子系统的各抽象的模块•选择具体的功能模块或•对模块提出具体的要求并•转入下一层设计方案论证没有现成模块可用的特殊模块关键模块、关键元件及相互接口以模块为单位的详细框图方案论证•下一层：•部件级行为描述设计•对部件（模块）的需求•部件的技术规范•功能描述方案论证•下一步：•部件级的结构描述与设计•部件设计规范与功能•单元电路之间的组合方案论证•第三步：•部件级的物理描述与设计•抽象的单元电路•选用具体的单元电路电子系统设计的步骤•••••。
电子系统设计
电子系统设计
电子系统设计是指将电子元器件、电路和软件等组合在一起，实现特定功能的过程。
电子系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计是指根据系统需求和功能要求，选择合适的电子元器件，并设计电路连接方案。
硬件设计需要考虑电路的稳定性、电源电压和电流要求、信号传输的可靠性、抗干扰能力等因素。
硬件设计常用的工具有电路设计软件、原理图绘制软件和模拟仿真软件等。
软件设计是指根据系统需求和功能要求，编写控制电子系统运行的软件程序。
软件设计需要根据硬件设计的电路连接方案，确定各个电子元器件的工作模式和控制信号，编写相应的代码实现系统的功能。
软件设计常用的工具有集成开发环境（IDE）、编译器和调试器等。
在进行电子系统设计时，需要进行系统的需求分析和功能规划，确定系统的硬件和软件需求。
然后进行电路设计和软件设计，完成电子系统的原理图和程序编写。
最后进行系统的调试和测试，确保系统可以正常工作。
1
电子系统设计应用广泛，可以应用于各种领域，如通信、计算机、医疗、汽车、航空航天等。
电子系统设计的目的是实现特定功能，提高工作效率和品质，同时也要考虑成本和资源的限制。
2。
电子系统设计方案(PDF 66页)
UI
C1
1 C2
0.33F 1µF
UO
+
+
W7805 稳压器基本接线图
W7905 稳压器基本接线图
电容C1——防止自激振荡。 0.1F ~ 0.33F 电容C2——减小高频干扰，改善瞬态特性。1F
输入与输出之间的电压差不得低于2V
2）提高输出电流的电路
VD 的作用：补偿三极管的发射结电压，使电路输出 电压等于三端集成稳压器的输出电压。
第一节 78/79系列三端稳压器
一、 78系列三端稳压器 78L×× 输出电流100mA 78M×× 输出电流500mA 78×× 输出电流1000mA 标称输出电压：5、6、7、8、9、10、12、
15、18、24。
表2.1 三端稳压器的基本技术指标
项目
符号 78L 78M 78 79L 79M 79 单位
1 W78XX
3
+
C1
2
C2
0.33F
1F
UI
0.33F
1F
_
C1
1
C2
2 W79XX 3
+UO RL1
RL2 －UO
正负电压同时输出电路
4 三端固定稳压器使用注意事项
1）防止输入输出接反，损坏器件； 2）防止稳压器浮地故障； 3）如果输出电压|V0|〉7V，应接保护二极
管 4）输入电压不能超过允许最高输入电压
3）提高输出电压的电路
UO UO U Z
UO
(1
R2 R1
)U O
4）使输出电压可调的电路
射极跟随
因为 U A
R2 R3 R1 R2 R3
UO
UO U A UO
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
湖北民族学院课程设计报告课程：电子系统设计专业：电子信息科学与技术班级： 0312411学号： 031241109学生姓名：李媛指导教师：谭建军实验一一、实验要求：1.设计低频功率放大器，带宽：20HZ-20KHZ，输出功率0.5W，效率：65%，无明显失真。
2.用multisim仿真。
3.搭建电路系统，测试设计主要参4.写出设计报告。
重点:功率放大器设计方法；电路参数测试。
二、总体方案设计低频功率放大器的整个电路主要由阻抗匹配电路、前置弱信号放大电路、功率放大电路组成。
阻抗匹配电路，即电压跟随器，完成输入信号与放大电路之间的阻抗匹配；前置放大电路主要是对输入信号进行电压放大；功率放大电路完成对电压、电流的放大，为负载提供能量，增加带负载的能力。
设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。
仿真实验结果表明该低频功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标。
对15HZ—149KHZ的弱信号都具有放大能力，通过调整，可严格控制在20Hz—20kHz，以达到我们我需要的实验要求。
在此次实验中，我们会用分别用到阻抗匹配电路、前置放大电路、功率放大电路。
其中，阻抗匹配电路，即阻抗变换。
在本电路中，由于输入阻抗可能很小，故采用电压跟随器来作阻抗变换。
由于考虑到带宽、噪声等的影响，采用前置放大电路中的运放作为放大器。
前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响集成放大器构成。
符合上述条件的集成电路有：LM324、NE5532等。
本系统设计选用NE5532， NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器, 具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能。
采用专用的集成功放芯片，TDA2030集成芯片，外围电路简单，且输出功率较大。
因此用这三种来完成此次的实验。
三、方案论证1. 低频功率放大电路方案一：采用分立元件构成低频功率放大器，其电路仿真图如图（1）所示。
由图可知：该电路是由分立元件构成的OTL低频功率放大器。
其中，由三极管VT1构成推动级（也称前置放大级），VT2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型三极管，他们组成互补推挽OTL功率放大电路。
由于每个管子都接成射级输出器形式，所以具有输出电阻低、负载能力强等特点，适合于作功率输出级。
VT1管工作甲类状态，它的集电极电流Ic由电位器RP1进行调节。
Ic1的一部分流经电位器RP2及二极管D1，给VT2、VT3提供偏置电压。
调节RP2，可以使VT2、VT3得到适合的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。
该电路总体设计及设计方案带负载能力强、效率高，但所用器件较多，调节不方便且不易调节。
方案二：采用集成芯片TDA2030A构成低频功率放大器。
TDA2030A是意大利SGS公司的产品。
它具有输出电流大，谐波失真和交叉失真都很小的特点，其电路内部设有短路保护系统来限制功耗过载，保护输出晶体管处于安全工作状态。
TDA2030A能在最低±6V最高±22V 的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。
由它构成的低频功率放大器的电路仿真图如图（2）所示。
由图可知：该电路所用器件少，外围简单。
因此本仿真系统选用方案二。
图（1）图（2）四、单元模块设计1．阻抗匹配电路跟随电路具有输入电阻大，输出电阻小的特点，可以做多级放大器的中间级，即缓冲级。
即作阻抗变换，使前后级之间实现阻抗匹配。
所以两级放大电路前加了跟随电路实现阻抗匹配。
图12．前置放大电路本设计采用的是集成运算放大器方案,设计前置放大器可供选用的集成运算放大器有很多,有LF347、OP-37、NE5532等。
为提高前置放大器电路输入电阻和共模抑制性能,减少输出噪声,采用集成运算放大器构成前置放大器电路时,必须采用同相放大电路结构,电路如图3所示图2为了尽可能保证不失真放大,图中只采用一级运算放大器电路U2A,该级放大器的增益取决于R1和R2,即Av1=1+R2/R1。
为保证前级有较大的电压放大能力，因此可取相应的电阻值，即R2=100K Ω,R1=10KΩ。
由上述分析可知,低频功率放大器的放大倍数理论上为11倍，能保证充分发挥线性放大性能并满足带宽要求,从而可保证不失真,即达到保真放大质量。
C2为耦合电容,为保证低频响应,要求其容抗远小于放大器的输入电阻。
R5各级运放输入端的平衡电阻,对静态工作点具有调节作用。
而实际测得当输入V1=0.1时，频率为1kHz 时，输出VO=1.06V。
鉴于以上情形，可取前级放大A2=10对于前置放大器,要求信号最强时,输出不失真,即在V2pp=1.00v时, 当输入信号Vi=0.1V ，而输出不衰减时 V01=Vi*A1=0.10V*10=1.00V。
功率放大要求输出V02≧2V,,考虑到元件误差的影响,取V02=3V,,而输入信号最小为0.1 V,则第二级放大器倍数为A2=V01/V02=3.75,取A2=4。
要求TDA2030具有4倍以上的放大电压的能力。
3．功率放大电路本设计采用集成功率放大电路，该电路具有低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，还可外加散热片解决散热问题。
以下介绍采用集成芯片TDA2030构成功率放大电路。
图3TDA2030A是德律风根生产的音频功放芯片，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构，其主要特点有；外接元件非常少。
输出功率大，Po=18W(RL=4Ω).内含各种保护电路，因此工作安全可靠。
TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率。
无疑，用它来做电脑有源音箱的功率放大部分或小型功放再合适不过了。
在电路中，，功率放大后从4脚输出加到扬声器R3。
R9、C7串联接在输出端用以抑制高频噪声。
R1、R2和电位器R5组成增益可调的反馈网络；C2为直流负反馈电容；直流负反馈的作用是稳定静态工作点，而对放大电路的各项动态性能没有影响，动态性能指放大倍数、通频带、输入及输出电阻等。
R4为输入接地电阻，防止输入时引起感应噪声；电源电压采用双电源供电。
在此电路中,A2=1+R4/(R5+R6)。
而R4=100K,R5=20K,,电位器R6在0~50K之间可变，理论上A2可在2.5~6之间可调。
因为要求输出到8Ω电阻负载上的功率Po≥0.5W，而Uom=√2RL*Pc=2.0v,而现测得实际输出电压为VO=2.0V,输出功率为Po=VO2*VO2/2Rl=1.0w.五、功率与效率分析总功率为电源提供的功率和信号源的功率，由于信号源的功率太小，固主要是电源提供的功率，测得前级电源的电流为1.776uA，功率放大时电源电流为51.23mA 因此可以认为后级电源提供功率就为总功因此可以认为后级电源提供功率就为总功率为：V V I V P CM CC V 32.1055.01222=⨯⨯=∙∙= 所以计算效率为：%2.75%10032.10.1%100=⨯=⨯=V V P P V O η六、仿真与分析6.1输入输出波形输入信号频率为1KHZ 时的波形从波形上看没有出现明显失真，但是输入与输出之间产生了相移，分析原因，可能是由于耦合电容和放大器内部电容构成的高通网络造成的。
功率能达到要求，但是从仿真图上可以看出，输入和输出之间有相位差，分析各部分，原因可能是耦合电容和放大器内部电容构成的高通网络，对于频率较低时产生了相移.6.2频率响应分析如图所示，由波特图测得该系统的同频带为15Hz~149kHz,因此对于20Hz~20kHz的声音信号，有很好的放大能力。
功率参数题目设计要求输出功率为0.5W,而仿真出来的输出功率为0.493W，能满足题目的设计要求。
则效率值为：493×100%=65.9% 能满足题目的设计要求。
实验二设计用运算放大器构成反相放大器（滤波器）、同相放大器（滤波器）、跟随器（滤波器）等。
一、实验要求1.测试三种电路的输入电阻、输出电阻、放大倍数、通频带等参数并记录。
2.用EWB仿真这三种电路并记录好主要参数。
3.比较对应参数，写出设计报告。
重点：设计方法；测试方法二、总体设计利用运算放大器NE5532分别构建同相比例运算放大器、反相比例运算放大器、电压跟随器三种电路。
并利用 Multisim软件进行仿真，测试三种电路的输入电阻、输出电阻、放大倍数、通频带等参数并记录下来。
三、详细设计3.1 同相放大器的设计采用NE5532运算放大器，输入电阻Ri为从入口看进去的值，即为R2||R1的值，求输出电阻时，先将信号源Vi置零，则运放内的受控电压源也为零。
理想运放的输出电阻为零，再并上支路电阻也为零。
图中是同相放大器电路，信号电压Vi从同相输入端B输入，而输出电压Vo通过电阻Rf反馈到反相输入端A处。
通过计算得到：（计算过程略）。
可见，同相放大器的放大倍数取决于电阻Rf与R1的比值。
输出电压Vo与输入电压同相且有比例关系，比例常数是。
故称同相输入比例运算电路，简称同相放大器。
；电路仿真和波形图如下所示：通频带波形如图所示：2.反相放大器图中是反相放大器电路，输入电压Vi通过R1加到反相输入端A，同相输入端B接地。
输出电压Vo又通过反馈电阻Rf反馈到反相输入端A。
通过计算得到：输出电压为：Vo＝－(Rf/R1)Vi（计算过程略）。
可见，反相放大器的输出电压Vo与输入电压Vi存在着比例关系且相位相反，故称反相输入比例运算放大器，简称反相放大器。
电路图如下所示:波形如图所示通频带如图所示：3.3电压跟随器电压跟随器，就是输出电压与输入电压是相同的，就是说，电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。
电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。
输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。
电路图和波形图如下所示：由上图可以看出，电压跟随器所得到的输出电压与输入电压在幅值、相位、频率上完全相同，所以在图上只能看到一条波形，实际上两条波形重合了，也达到了电压跟随的效果。
通频带如图所示。