語音放大電路設(shè)計報告

1、武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計附件1：學(xué)號：課程設(shè)計題目語音放大電路的設(shè)計學(xué)院專業(yè)通訊工程班級通訊GJ1101姓名董沛指導(dǎo)教師許建霞2013年1月6日1武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計語音放大電路的設(shè)計緒論1.1課題背景及目的在平時生活和工作中，常常會碰到這樣一些問題：如在檢修各樣機器設(shè)施時，常常需要能依照故障設(shè)施的異樣聲響來找尋故障，這類異樣聲響的頻譜覆蓋面常常很廣，需要高亮度的聲音以傳達信息，比如校園廣播，大型會議等，而只是憑人們自己的喉嚨是沒法實現(xiàn)的，因此要用到信號放大器。聲音信號頻次低，在放大的過程中極易遇到外界的擾亂，又如：在打電話時，有時常常因聲音太大或擾亂太大而難以聽清對方講的話，于是需要一種

2、既能放大語音信號又能降低外來噪聲的儀器諸如以上原由，擁有近似功能的適用電路實質(zhì)上就是一個能辨別不一樣頻次范圍的小信號放大系統(tǒng)。所以本課題要求采納集成運算放大器達成語音放大電路。有益于培育我的技開發(fā)能力和創(chuàng)新精神，并有必定的適意圖義。實驗?zāi)康慕?jīng)過實驗培育市場素質(zhì)，工藝素質(zhì)，自主學(xué)習(xí)能力，剖析問題解決問題的能力及團隊精神；經(jīng)過實驗總結(jié)回首所學(xué)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)實驗，掌握低頻小信號放大電路和功放電路的設(shè)計方法。設(shè)計原理3.1已知條件輸入前置放有源濾功率放揚聲信號大器波器大器器語音放大器是一個典型的多級放大器，其框圖如上圖所示，前置級主要完成對小信號的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻

3、帶要求要寬，噪聲要小。有源濾波器主要實現(xiàn)對輸入信號高低音的調(diào)整。功率放大級主要決定了輸出2武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計功率的大小，非線性失真系數(shù)等指標(biāo),要求效率高，失真盡可能小，輸出功率高。因為omax=5w,所以此時的輸出電壓VoPomaxRL=4.5V，要使輸入為10mVP的信號放大為4.5V的輸出，所需要的總放大倍數(shù)為V0AvVi4503.2性能指標(biāo)1）前置放大器輸入信號Uid10m;輸入阻抗Ri=100K；共?？酥票菿CMR60dB。2）有源帶通濾波器帶通頻次范圍z。3）功率放大器最大不失真輸出功率omax5W;負載阻抗L；電源電壓，4）輸出功率連續(xù)可調(diào)直流輸出電壓mV(輸出開路時)；靜態(tài)

4、電源電流mA(輸出短路時)。3.3要求選用單元電路及元件依據(jù)設(shè)計要乞降已知條件，確立前置放大電路、有源帶通濾波電路、功率放大電路的方案，計算和選用單元電路的元件參數(shù)。置放大電路的組裝與調(diào)試丈量置放大電路的差模電壓增益AUd、共模電壓增益AUc、共?？酥票菿CMR、帶寬BW?1、輸入電壓Ri?等各項技術(shù)指標(biāo)，并與設(shè)計要求值行比較。源帶通濾波電路的組裝與調(diào)試測3武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計量有源帶通濾波電路的差模電壓增益AUd、帶通BW1，并與設(shè)計要求進行比較。功率放大電路的組裝與調(diào)試丈量功率放大電路的最大不失真輸出功率Po,max、電源供應(yīng)功率P?DC、輸出效率、直流輸出電壓、靜態(tài)電源電流等技術(shù)指標(biāo)

5、。整體電路的聯(lián)調(diào)與試聽?wèi)?yīng)用Multisim軟件對電路進行仿真剖析3.4原理與參照電路前置放大電路因為信號源供應(yīng)的信號特別輕微，故一般在音調(diào)放大級前加一級前置放大級在丈量用的放大電路中，一般傳感器送來的直流或低頻信號，經(jīng)放大后多用單端方式傳輸。典型狀況下，信號的最大幅度可能僅有若干毫伏，共模噪聲可能高達幾伏。放大器輸入漂移和噪聲等要素關(guān)于總的精度至關(guān)重要，放大器自己的共?？酥铺卣饕彩峭瑯又匾膯栴}。所以前置放大電路應(yīng)當(dāng)是一個高輸入阻抗、高共?？酥票?、低漂移的小信號放大電路。在設(shè)計前置小信號放大電路時，可參照運算放大器應(yīng)用的有關(guān)設(shè)計；4武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計不一樣方案比較：缺點與不足：因為電經(jīng)過

6、于簡單，不可以對電路的整體增益進行合理的調(diào)理，并且反應(yīng)電路中沒有電容，不可以控制因為電路溫度高升而惹起的溫度俊逸，偏差較大；并且在電路中無串連電容使得電壓穩(wěn)固性不好，并且進入濾波電路的直流重量過大，惹起噪聲過大有源濾波電路有源濾波電路是用有源器件與RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的濾波電路。有源濾波電路的種類有低通（LPF）、高通（HPF）、帶通（BPF）、帶阻（BEF）濾波器，本實驗側(cè)重議論典型的二階有源濾波器。不一樣方案比較：5武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計缺點不足：電路基本切合要求，可是反應(yīng)電路中沒有電容，不可以控制溫度漂移，R5與R6應(yīng)當(dāng)換成滑動變阻器，便于調(diào)理電路中的電流功率放大電路功率放大的主要作用是向負載

7、供應(yīng)功率，要求輸出功率盡可能大，變換功率盡可能高。非線性失真盡可能小。不一樣方案比較：6武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計比較：該電路基本切合要求，可是Multisim10中沒有TD2003這個元件，不便于進行仿真，故我們利用TDA2030從頭設(shè)計了一個電路，經(jīng)測試，基本切合要求3.5單元電路中的線路連結(jié)為了防止各級運算器之間的互相擾亂，且過濾掉放大過程中的紋波，各級之間用100f的電容進行連結(jié)。核心原件參數(shù)特色4.1LM324運放集成電路LM324采納14腳雙列直插塑料封裝。它內(nèi)部包括四組形式完整同樣的運算放大器如圖5.8（a）所示，除電源共用外，四組運放互相獨立。每一組運算放大器可用圖5.8（b）所

8、示的符號來表示，它有5個引出腳，此中“Ui+”、“Ui-”為兩個信號輸入端，“U+”、“U-”為正、負電源端，“Uo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Ui-為反相輸入端，表示運放輸出端Uo的信號與該輸入端的相位相反；Ui+為同相輸入端，表示運放輸出端Uo的信號與該輸入端的相位同樣。因為電源管腳是眾所周知的，所以，為了簡化，往常能夠把電源端省略不畫，把五腳符號畫成只有兩個輸入端、一個輸出端的三端符號。7武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計141312111098U+U-+Ui-LM324Uo+Ui+U+1234567U-(a)(b)圖5.8集成運放符號及LM324管腳因為LM324四運放電路擁有電源電壓范圍寬，

9、靜態(tài)功耗小，可采納單、雙電源方式使用，價錢便宜等長處，所以被寬泛應(yīng)用在各樣電路中。注：集成運算放大器LM324的管腳圖及基本參數(shù)見附錄B4.2TDA2003集成功率放大器我們在本次設(shè)計中依舊采納常用的TDA2003集成功率放大器，TDA2003是TDA2002的改良型，其輸出功率更大，電路特色及內(nèi)設(shè)的各保護電路與TDA2002同樣。它合用于收音機及其余設(shè)施中作音頻放大。8武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計參數(shù)名稱符號參數(shù)值單位備注峰值電源電壓Vcc40V直流電源電壓Vcc28V工作電源電壓Vcc18V50ms輸出峰值電流（重復(fù)）Io3.5A輸出峰值電流（非重復(fù)）Io4.5A功率Po20W工作環(huán)境溫度To

10、pz3075?CTa=9?C儲存溫度.結(jié)晶Tstg，T40150?C引腳功能定義：TDA2003為5腳單引直插式，其引腳功能以下：1同向輸入2反向輸入3地4輸出5輸入Vcc集成功率放大器TDA2003的引腳圖9武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計5Multisim10.0仿真結(jié)果5.1前置放大電路10武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計5.2有源濾波電路11武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計12武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計5.3功率放大電路13武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計調(diào)試電路及調(diào)試丈量6.1前置放大電路的調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試：調(diào)零和除去自激振蕩。動向調(diào)試：在兩輸入端加差模輸入電壓Uid，丈量輸出電壓Uod1，觀測于記錄輸出電壓與輸入電壓

11、的波形，算出差模電壓增益Aud1。在兩輸入端加共模輸入電壓Uic，丈量輸出電壓Uoc1，算出共模電壓增益Auc1。6.2有源帶通濾波器的調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試：調(diào)零和除去自激振蕩動向調(diào)試：調(diào)理輸入信號的頻次，使輸出電壓達到不失真的最大值。記錄此時的電壓值和頻次。不停改變輸入信號的頻次，（變大和變?。?，當(dāng)電壓的幅14武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計度為最大值的0.707倍時，分別記錄此時的頻次，即為上限截止頻次和下限截止頻次。由此計算通頻帶。6.3功率放大電路的調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試：將輸入端對地短路，察看輸出有無振蕩，假如有振蕩，采納消振舉措以除去振蕩。丈量最大輸出功率Pomax：在輸出信號不失真的條件下，對功率參數(shù)

12、進行測試。輸入f=1kHz的正弦輸入信號，并漸漸加大輸入電壓的幅值直至輸出電壓Uo的波形出現(xiàn)臨界削波時，丈量此時Rl兩頭的輸出電壓的最大值Uomax或有效值22Uo，則Pomax=Uomax/（2*RL）=Uo/RL。6.4系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：經(jīng)過以上對各級電路的局部調(diào)試后，可擴大到整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)。令輸入信號Ui=0，（前置級對輸入短路），丈量輸出的直流輸出電壓。輸入f=1kHz的正弦信號，改變Ui的幅值，用示波器察看輸出電壓Uo波形變化的狀況，記錄輸出電壓Uo最大不失真幅度所對應(yīng)的輸入電壓Ui的變化范圍。輸入Ui為必定值的正弦信號（在Uo不失真范圍內(nèi)取值），改變輸入信號的頻率，察看Uo的幅值變化狀況，

13、記錄Uo降落到0.707Uo以內(nèi)的頻次變化范圍。計算總的電壓增益Au3=Uo/Ui3。6.5電路丈量：分別丈量所要求的數(shù)據(jù)：1）前置放大器的電壓放大倍數(shù)Au=1002）丈量帶通濾波器的通頻帶BW=300Hz-3000Hz6.6成效測試系統(tǒng)級聯(lián)后，分別在輸入端輸入語音信號和音樂信號，觀察成效。6.7實驗中碰到的問題及解決方法1)問題：前級放大器焊接達成后在示波器中沒有信號輸出剖析：電路中可能有虛焊短接狀況解決：用萬用表認真檢查電路，逐一焊點進行測試，找出虛焊點并將其焊牢。15武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計2)問題：下限截頻過低（170Hz）剖析：高通濾波器中電過大解決：調(diào)理滑動變阻器6.8元件清單：元

14、件規(guī)格數(shù)目LM3244片變阻器20K（50%）110K3電阻20K25.1K110K1100K310k11k3160k2電容1u（有極）430p（無極）30.1u（有極）30.01u（無極）222u（有極）1整流二極管1N40072揚聲器8歐3W1板子大板1功放TDA203017設(shè)計感想和領(lǐng)會：經(jīng)過此次課程設(shè)計，讓我深刻地領(lǐng)會到了在電子設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)十分仔細，16武漢理工大學(xué)模電課程設(shè)計并且應(yīng)當(dāng)有全局觀。我在設(shè)計時因為沒有考慮到后邊的電路，只看眼前，不管后邊。結(jié)果搞的后邊布線布得一團糟。俗語說：“磨刀不誤砍材工?！边@句話應(yīng)當(dāng)是我此后在做設(shè)計時應(yīng)該切記的。第一，應(yīng)當(dāng)對電路的布局有一個整體的考慮，

15、做到元件的部署合理，防止出現(xiàn)短路，斷路等狀況，并且應(yīng)盡量使元件平均地散布在整個電路板上，注意對稱。其次，在焊接過程要慎重，防止出現(xiàn)接點之間的粘連和虛焊等狀況。最后，要認真檢查電路，在確認正確無誤后接通電源進行調(diào)試。在調(diào)試過程中，會碰到很多麻煩。我發(fā)現(xiàn)電位器的調(diào)理作用有問題，本來是接線接反了。還有，應(yīng)當(dāng)接在同一個點的線沒有接在一同，可是這樣仍是不可以，經(jīng)過認真檢查后發(fā)現(xiàn)，問題是兩排接地線沒有連在一同?？墒?，結(jié)果仍是沒有想象中的那么完滿。在進行實物焊接前，應(yīng)當(dāng)對元器件進行檢查，在確認無破壞的狀況下再進行焊接。語音放大器的最大弊端是噪音太大，能夠多增添幾級濾波電路來濾除紋波，還能夠經(jīng)過改良元器件的性能還減少噪音。相信經(jīng)過這些改良，能夠在必定程度上提升語音放大電路的性能。參照文件陳有卿.新奇集成電路制作優(yōu)選M.北京：人民郵電第一版社，2005:55-