擴(kuò)音機(jī)電路—模電課程設(shè)計(jì)

1、 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 擴(kuò)音機(jī) 院 系： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 講師 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 完成時(shí)間： 2012年6月2日 摘 要擴(kuò)音機(jī)是生活中很常見的一類電子產(chǎn)品，使用非常廣泛。擴(kuò)音機(jī)電路是把微弱的聲音信號(hào)放大成能推動(dòng)揚(yáng)聲器的大功率信號(hào)，電路結(jié)構(gòu)主要分為前置放大，音調(diào)控制兩部分。前置放大主要完成小信號(hào)的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲要小。在本次設(shè)計(jì)中前置放大級(jí)分為兩級(jí)，第一級(jí)為共源放大電路，整個(gè)電路的放大倍數(shù)主要靠第一級(jí)；第二級(jí)為射級(jí)跟隨器，保證音調(diào)控制電路有較好的效果，給音調(diào)控制電路以較小的信號(hào)源內(nèi)阻。音調(diào)控制主要是實(shí)

2、現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)高、低音的提升和衰減；由于集成運(yùn)算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)，用它制作的音調(diào)控制電路具有電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：擴(kuò)音機(jī)；前置放大；音調(diào)控制ABSTRACT Megaphone is very common life of a class of electronic products, the use of it is very extensive. Amplifier circuit is put the faint sound amplification can push into the high-powered signal, circuit str

3、ucture is mainly divided into the preamplifier, tone control two parts. Preamplifier main perform small signal amplifier, general requirement high input impedance, output impedance low, wide frequency band, the noise is small. In the design of preamplifier level are divided into two levels, the firs

4、t level for common source amplifier circuit, the whole circuit amplification depend mainly on the first level; The second grade level is shot with, ensure tone control circuit has good effect, to the tone control circuit with a small signal source resistance. Tone control mainly is the realization o

5、f the input signal is high, the bass ascension and attenuation; Due to the integrated operational amplifier has voltage gain high input impedance, higher advantages, and use it to make the tone of the control circuit has simple structure, stable circuit, etc.Key words: Megaphone; Preamplifier; tone

6、control目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求4 二、設(shè)計(jì)原理分析5 2.1 擴(kuò)音機(jī)原理52.2 設(shè)計(jì)思路分析5 三、總體設(shè)計(jì)方案6 3.1 總體方案63.1 前置放大器73.2 音調(diào)控制電路73.3 有源濾波電路9 四、擴(kuò)音器的調(diào)試94.1 輸入級(jí)及音調(diào)控制電路的調(diào)試94.2放大倍數(shù)調(diào)試10 4.3 測(cè)試頻率特性與音調(diào)控制特性10 五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與結(jié)論10 參考文獻(xiàn)11. 致謝11 附錄12一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1 設(shè)計(jì)目的：通過理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問題，鞏固和運(yùn)用在模擬電子技術(shù)中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握模擬電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)

7、、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.2.1設(shè)計(jì)一個(gè)擴(kuò)音機(jī) 1.2.2畫出擴(kuò)音機(jī)電路 1.2.3仿真測(cè)試 1.2.4組裝測(cè)試擴(kuò)音機(jī)1.3 設(shè)計(jì)要求 放大倍數(shù)，輸入電阻，頻率范圍為20Hz-20KHz，音調(diào)控制范圍：低音為100Hz，高音為10KHz，音調(diào)控制電路信號(hào)源內(nèi)阻。二、設(shè)計(jì)原理分析2.1擴(kuò)音機(jī)原理擴(kuò)音設(shè)備的通常作用是把從話筒等音頻設(shè)備輸出的微弱的信號(hào)放大成能推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲的大功率信號(hào)，由前置放大器、音調(diào)控制器、功率放大器這幾個(gè)部分組成。前置放大器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?放大后的信號(hào)送入音調(diào)網(wǎng)絡(luò),信號(hào)經(jīng)過音調(diào)網(wǎng)絡(luò),其幅度有所減小.一般單調(diào)網(wǎng)絡(luò)的特性是:中音(1000HZ)

8、時(shí)變化小于3DB,低音(100HZ)時(shí)調(diào)節(jié)的范圍為+_12DB,高音(10KHZ)時(shí)的調(diào)節(jié)范圍為+12DB,根據(jù)放音節(jié)目的不同,可以用”音調(diào)選擇器”選擇不同的位置.最后送入功率放大級(jí)進(jìn)行功率放大后的信號(hào)送入揚(yáng)聲器,在揚(yáng)聲器上得到了放大后的音調(diào)信號(hào). 2.2設(shè)計(jì)思路分析由于輸出電阻很高，故輸入級(jí)第一級(jí)采用由場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源放大電路。為了保證音調(diào)控制電路有較好的效果，給音調(diào)控制電路以較小的信號(hào)源內(nèi)阻，輸入級(jí)第二級(jí)采用射級(jí)跟隨電路。雖然要求音調(diào)調(diào)節(jié)范圍不是太寬，但為了信號(hào)衰減、失真小，采用反饋式音調(diào)控制電路，音調(diào)調(diào)節(jié)的放大級(jí)采用uA741。為了使用統(tǒng)一的電源，并給輸入級(jí)更小的紋波，電路中加入有源濾

9、波電路。三、總體設(shè)計(jì)方案3.1 總體方案 根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求和原理分析，該音頻功率放大器電路可以分為3級(jí):第一級(jí)：前置放大，主要是完成對(duì)小信號(hào)無失真的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲小。 第二級(jí)：音調(diào)控制，電路的功能不僅僅在于擴(kuò)音，還有對(duì)高低音的抑制或提升。 第三級(jí)：功率放大，決定了最終電路的輸出效果，要求效率高、失真盡可能小、輸出功率大。擴(kuò)音電路可由圖3.1所示框圖實(shí)現(xiàn)。音量調(diào)節(jié)音調(diào)控制前置放大語音信號(hào)輸入 揚(yáng)聲器 圖3.1 擴(kuò)音機(jī)組成框圖3.2 前置放大器前置放大器的主要功能是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；由于場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)一般比晶體管小，而且它幾乎與

10、靜態(tài)工作點(diǎn)無關(guān)，在要求高輸入阻抗的前置放大器的情況下，采用低噪聲場(chǎng)效應(yīng)管組成放大器是合理的選擇。對(duì)于前置放大器的另外一要求是要有足夠?qū)挼念l帶，以保證音頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。 由于話筒提供的信號(hào)非常弱，一般在音調(diào)控制器前面加一個(gè)前置放大器?？紤]到設(shè)計(jì)電路對(duì)頻率響應(yīng)及零輸入時(shí)的噪聲、電流、電壓的要求。電路如圖3.2所示：圖3.2前置放大電路 3.3 音調(diào)控制電路音調(diào)控制器的功能主要是根據(jù)設(shè)計(jì)需要按一定的規(guī)律控制和調(diào)節(jié)音頻放大器的頻率響應(yīng)，以更好地滿足人耳的聽覺特性。一般音調(diào)控制器只對(duì)低音和高音信號(hào)的增益進(jìn)行提升或衰減，而中音信號(hào)增益不變，音調(diào)控制電路一般可分為衰減式和負(fù)反饋式兩大類，負(fù)反饋式音調(diào)

11、控制電路的噪音和失真較小，并且在調(diào)節(jié)音調(diào)時(shí)，其轉(zhuǎn)折頻率保持固定不變，而特性曲線的斜率卻隨之改變。下面分析負(fù)反饋型音調(diào)控制電路的工作原理。3.3.1負(fù)反饋式音調(diào)控制器的工作原理：由于集成運(yùn)算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)，用它制作的音調(diào)控制電路具有電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，典型的電路結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。其中電位器Rw1是高音調(diào)節(jié)電位器，Rw2是低音調(diào)節(jié)電位器，電容C4是音頻信號(hào)輸入耦合電容，電容C5、C6是低音提升和衰減電容，一般選擇C5=C6，電容C7起到高音提升和衰減作用，要求C7的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C5。電路中各元件一般要滿足的關(guān)系為：Rw1=Rw2，R8=R9=R10，C5=C6。圖

12、3.3 負(fù)反饋式音調(diào)控制電路圖 在電路圖3.3中，對(duì)于低音信號(hào)來說，由于C7的容抗很大，相當(dāng)于開路，此時(shí)高音調(diào)節(jié)電位器Rw1在任何位置對(duì)低音都不會(huì)影響。當(dāng)?shù)鸵粽{(diào)節(jié)電位器Rw2滑動(dòng)端調(diào)到最左端時(shí)，C5被短路，由于電容C6對(duì)于低音信號(hào)容抗大，所以相對(duì)地提高了低音信號(hào)的放大倍數(shù)，起到了對(duì)低音提升的作用，同樣當(dāng)Rw2的滑動(dòng)端調(diào)到最右端時(shí)，電容C6被短路，由于電容C5對(duì)輸入音頻信號(hào)的低音信號(hào)具有較小的電壓放大倍數(shù)，所以該電路可實(shí)現(xiàn)低音衰減。 從定性的角度來說，就是在中、高音域，增益僅取決于R8與R10的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到衰減；同理，圖3.4電路對(duì)于高音信號(hào)來說，電容C5、C6的容抗很

13、小，可以認(rèn)為短路。調(diào)節(jié)高音調(diào)節(jié)電位器Rw1，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)高音信號(hào)的提升或衰減。3.4 有源濾波電路 有源濾波電路串聯(lián)在多級(jí)放大器輸入級(jí)的電源電路中，它可減少由于電源內(nèi)阻的存在使電源不穩(wěn)定對(duì)輸入級(jí)的影響。由于濾波電容接在基極而不接在主流電路集電極或發(fā)射極而基極電流比主電路電流?。?1）倍，所以基極電阻R12可以用得很大即濾波電路的時(shí)間常數(shù)可以很大，使基極對(duì)地的紋波電壓很小，發(fā)射極只比基極差0.7V而具有相同的紋波這樣電壓Ue的穩(wěn)定性比Uc的穩(wěn)定性將大大提高。 圖3.4 有源濾波電路四、擴(kuò)音器的調(diào)試4.1.輸入級(jí)及音調(diào)控制電路的測(cè)試 （1）反復(fù)調(diào)節(jié)R2,R6，R12使輸入級(jí)電源電壓為10V靜態(tài)工作點(diǎn)

14、為設(shè)計(jì)值。 （2）當(dāng)運(yùn)放反向輸入端接地時(shí)，輸出應(yīng)為0，若輸出不為零應(yīng)調(diào)節(jié)電位器Rw4 使輸出為零4.2放大倍數(shù)測(cè)試 Rw1，Rw2放在中間位置，Rw3放在最大位置，接1KHz、50mV的輸入信號(hào)測(cè)量輸出Uo，看能否有大于500mV的不失真波形，若放大倍數(shù)不夠時(shí)，可調(diào)整第一級(jí)的R3使之滿足放大倍數(shù)，若輸出波形有失真應(yīng)從第二級(jí)開始調(diào)整兩級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)使失真消除。4.3測(cè)試頻率特性與音調(diào)控制特性Rw1，Rw2放在中間位置，Rw3放在最大位置，測(cè)出上限頻率與下限頻率，看是否滿足fl<20Hz、fh>20KHz的要求。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)與結(jié)論1. 此次實(shí)驗(yàn)從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)，每一步都伴隨著問題的不斷的產(chǎn)

15、生與解決，經(jīng)過艱辛的調(diào)試、測(cè)量，最終完成實(shí)驗(yàn)，除了極個(gè)別的參數(shù)與設(shè)計(jì)要求稍有差距之外，其余參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)總體是成功的。2. 綜合性實(shí)驗(yàn)涉及了幾乎整個(gè)電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程，嚴(yán)謹(jǐn)完成實(shí)驗(yàn)將很有意義，而且這是學(xué)習(xí)模擬電路以來第一次完整體驗(yàn)實(shí)際電路的實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過程讓我獲益頗多。通過這次實(shí)踐，我對(duì)擴(kuò)音機(jī)電路有了有了更深入的了解，對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)過程和方法有了基本了解和認(rèn)識(shí)，能夠?qū)唵坞娐废到y(tǒng)中出現(xiàn)的故障和問題提出解決方案,學(xué)習(xí)并熟悉了 Protel 軟件的基本使用。參考文獻(xiàn)1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分.第五版.華中科技大學(xué)出版社.2005.72李萬臣模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M哈爾濱：哈爾

16、濱工程大學(xué)出版社，2001.1。致謝通過這些天的設(shè)計(jì)，使我深深的感受到了，理論聯(lián)系實(shí)際的必要性及其重要性. 在課程設(shè)計(jì)期間，要感謝老師教導(dǎo)，感謝同學(xué)幫助，通過不斷學(xué)習(xí)理論知識(shí)和參與實(shí)踐，感覺自己的綜合素質(zhì)在很大程度上得到了提升，努力將自己塑造成為一個(gè)專業(yè)功底扎實(shí)、知識(shí)結(jié)構(gòu)完善、適應(yīng)能力強(qiáng)的合格大學(xué)生。這次課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們大開眼界，也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的一個(gè)初審，從這次實(shí)習(xí)中，進(jìn)一步鞏固和深化了所學(xué)的理論知識(shí)，彌補(bǔ)了單一理論教學(xué)的不足，并為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。附錄 表1 元件清單序號(hào)元件名稱規(guī)格與型號(hào)數(shù)量1電阻1M12電阻3K13電阻2.2K14電阻20K35電阻300K