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武汉理工大学《protel 应用实践》课程设计说明书

功率放大器

摘要

功率放大器一直以来都有着很广泛的用途，见得较多的是音频功率放大器，

为了进一步的认识功率放大器的工作原理和实现过程，于是选择了功率放大器

作为这次课程设计的题目。

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 β 倍，β 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 β 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 β 倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电

流及电压放大，就完成了功率放大。

首先介绍功率放大器的原理，确定电路图，再开始进行 protel 绘图设计与

仿真，最后谈了一下自己这次实践的心得体会及收获。

武汉理工大学《protel 应用实践》课程设计说明书

1 Protel 99se 简介

Protel 99SE 是 ProklTechnology 公司开发的基于 Windows 环境下的电路

板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，仍然是大中院校电

学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。

　　Protel 99SE 由两大部分组成：电路原理图设计（Advanced Schematic）

和多层印刷电路板设计（Advanced PCB）。其中 Advanced Schematic 由两

部分组成：电路图编辑器（Schematic）和元件库编辑器（Schematic

Library）。

Protel 99 采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。Protel 99 是在

桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板

设计系统。所有 Protel99 设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显

示在唯一的综合设计编辑窗口。Protel 99 软件沿袭了 Protel 以前版本方便易

学的特点，内部界面与 Protel 98 大体相同，新增加了一些功能模块。Protel

公司引进了德国 INCASES 公司的先进技术，在 Protel99 中集成了信号完整性

工具，精确的模型和分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一

次性成功和消除盲目性。Protel99 容易使用的特性就是新的“这是什么” 帮助。

按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。现在可以很快地看

到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助

顾问。

Protel 是目前 EDA 行业中使用最方便,操作最快捷，人性化界面最好的辅

助工具。在中国用得最多的 EDA 工具，电子专业的大学生在大学基本上都学

过 protel 99se，所以学习资源也最广,公司在招聘新人的时候用 Protel 新人会

很快上手。在电子行业的 CAD 软件中，它当之无愧地排在众多 EDA 软件的前

面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率

也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子

公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着

要求会使用 PROTEL。早期的 PROTEL 主要作为印制板自动布线工具使用，运

行在 DOS 环境，对硬件的要求很低，在无硬盘 286 机的 1M 内存下就能运行，

但它的功能也较少，只有电原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布

线的布通率也低，而现今的 PROTEL 已发展到 PROTEL99（网络上可下载到它

的测试板），是个庞大的 EDA 软件，完全安装有 200 多 M ，它工作在

WINDOWS95 环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电原

理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含

印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、

支持宏操作等功能，并具有 Client/Server （客户/服务器）体系结构，同时还

兼容一些其它设计软件的文件格式，如 ORCAD，PSPICE，EXCEL 等，其多层

印制线路板的自动布线可实现高密度 PCB 的 100％布通率。在国内 PROTEL 软

件较易买到，有关 PROTEL 软件和使用说明的书也有很多，这为它的普及提

供了基础。

武汉理工大学《protel 应用实践》课程设计说明书

Al&um 声称中国有 73%的工程师和 80%的电子工程相关专业在校学生正

在使用其所提供的解决方案，而目前正版率只有 3%左右。产品历史：1985

年诞生 dos 版 Protel，1991 年 Protel for Widows，1997 年 Protel98 这个 32

位产品是第一个包含 5 个核心模块的 EDA 工具，1999 年 Protel99 构成从电

路设计到真实板分析的完整体系。2000 年 Protel99se 性能进一步提高，可以

对设计过程有更大控制力。2002 年 Protel DXP 集成了更多工具，使用方便，

功能更强大。2003 年 Protel 2004 对 Protel DXP 进一步完善。2006 年 Al&um

Designer 6.0 成功推出，集成了更多工具，使用方便，功能更强大，特别在

PCB 设计这一块性能大大提高。2008 年 Al&um Designer Summer 8.0 将 ECAD

和 MCAD 两种文件格式结合在一起，Al&um 在其最新版的一体化设计解决方

案中为电子工程师带来了全面验证机械设计(如外壳与电子组件)与电气特性

关系的能力。还加入了对 OrCAD 和 PowerPCB 的支持能力。

2 理论分析

我选的 PROTEL 的课程设计题目是功率放大器，先在网上查找了一下相关的

资料，也找到了一些素材，后来到图书馆去查看了一下功放方面的书，再结合

模电书上的功率放大器章节的内容，最后定下了这次课程设计的电路图，详细

电路图后面给出。

功率放大器的用途十分广泛，种类也很多，有甲类功率放大器，甲类功率

放大器，乙类功率放大器，甲乙类功率放大器，推挽放大器，互补推挽放大器。

我定的是甲乙类单电源互补对称电路，下面就具体说一下甲乙类功率放大器的

工作原理。

为了克服交越失真，必须使输入信号避开三极管的截止区，可以给三极管

加入很小的静态偏置电流，以使输入信号“骑”在很小的静态偏置电流上，这样

可以避开三极管的截止区，使输出信号不失真。甲乙类放大器电路的主要特点

如下所述：

1.这种放大器同乙类放大器电路一样，也是用两只三极管分别放大输入信

号的正、负半周，但给两只三极管加入了很小的静态偏置电流，以使三极管刚

刚进入放大区。

2.由于给三极管所加的静态偏置电流很小，所以在没有输入信号时放大器

对直流电源的消耗比较小（比起甲类放大器要小得多），这样具有乙类放大器

的省电优点，同时因加入的偏置电流克服了三极管的截止区，对信号不存在失

真，又具有甲类放大器无线性失真的优点。所以甲乙类放大器具有甲类和乙类

放大器的优点，同时克服了这两种放大器的缺点。正是由于甲乙类放大器无交

越失真，又具有输出功率大和省电的优点，所以被广泛的应用于音频功率放大

器电路中。当这种放大电路中的三极管静态直流偏置电流太小或没有时，就成

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