語音放大電路、汽車尾燈、可編程放大器電子線路綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

語音放大電路的設(shè)計(jì)通常語音信號非常微弱，需要經(jīng)過放大、濾波、功率放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。要求：采用集成運(yùn)算放大器LM324和集成功放LM386N-4設(shè)計(jì)一個(gè)語音放大電路；假設(shè)語音信號的為一正弦波信號，峰峰值為5mV，頻率范圍為100Hz~1KHz，電路總體原理圖如圖1所示；圖1語音放大電路原理圖具體設(shè)計(jì)方案可以參照以下電路：圖2語音放大電路仔細(xì)分析以上電路，弄清電路構(gòu)成，指出前置放大器的增益為多少dB?通帶濾波器的增益為多少dB?電路構(gòu)成：該電路由三個(gè)LM324運(yùn)放和一個(gè)LM386運(yùn)放組成。LM324系列器件帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器，具有真正的差分輸入。該電路需要三個(gè)集成運(yùn)放，LM324正好滿足了這個(gè)要求。LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。電路最后通過一個(gè)LM386輸出，實(shí)現(xiàn)語音放大的功能。整體分為3個(gè)部分：1.前置放大電路2.帶通濾波器設(shè)計(jì)3.功率放大電路設(shè)計(jì)前置放大器的增益：20log（1+Rf/Ri）=20log（1+100k/10k）=20log（11）=20.82dB通帶濾波器的增益:2*20log（1+Rf/Ri）=2*20log（1+27k/100k）=2*20log（1.27）=4.14dB參照以上電路，焊接電路并進(jìn)行調(diào)試。將輸入信號的峰峰值固定在5mV，分別在頻率為100Hz和1KHz的條件下測試前置放大的輸出和通帶濾波器的輸出電壓值，計(jì)算其增益，將計(jì)算結(jié)果同上面分析的理論值進(jìn)行比較。100hz：輸入：5mv前置電壓：107.717mv放大增益：107.717/5=21.5dB>理論值通帶濾波器：9.462mv放大增益：9.462/5=1.89dB<理論值1khz：輸入：5mv前置電壓：107.896mv放大增益：107.896/5=21.6>理論值通帶濾波器：9.543mv放大增益：9.543/5=1.9dB<理論值能過改變10K歐姆的可調(diào)電阻，得到不同的輸出，在波形不失真的條件下，測試集成功放LM386在如圖接法時(shí)的增益；滑動(dòng)變阻器滑到50%時(shí)增益：20log（1+Rf/Ri）=20log（1+100k/10k）=20log（11）=20.82dB將與LM386的工作電源引腳即６引腳相連的10uF電容斷開，觀察對波形的影響，其作用是什么？帶通濾波器的設(shè)計(jì)采取LPF和HPF串聯(lián)實(shí)現(xiàn)功能，這樣對電源進(jìn)行濾波操作，通帶較寬，易于調(diào)整，如果去除會(huì)影響輸出波形的質(zhì)量。揚(yáng)聲器前面1000uF電容的作用是什么？電容具有通高阻低的作用，大電容可以過濾信號中的直流分量，防止直流信號直接進(jìn)入揚(yáng)聲器，影響輸出。畫出電路仿真圖和仿真結(jié)果。藍(lán)色波形為輸入波形，紅色波形為輸出波形。輸入一個(gè)vpp為20mv的正弦波，輸出一個(gè)vpp約為2.099v的正弦波，電路放大倍數(shù)大約為104.95倍。因此仿真電路用的LM1877而不是LM386，仿真結(jié)果可能守到影響（輸出波形略有失真）。PBC板圖SEQ圖\*ARABIC1正面圖SEQ圖\*ARABIC2背面實(shí)際測試注意：１片LM324芯片有含有四個(gè)運(yùn)放；集成功放采用LM386N-4；可編程放大器的設(shè)計(jì)采用計(jì)數(shù)器、模擬開關(guān)CD4066設(shè)計(jì)一增益可調(diào)的放大電路。其設(shè)計(jì)原理為：圖2可編程放大器電路原理圖根據(jù)以上原理，參考電路圖3。圖3中可以通過按鍵K來實(shí)現(xiàn)電路放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)。要求：（1）根據(jù)以上原理，參考以下電路，設(shè)計(jì)一個(gè)增益可調(diào)的放大器；（2）焊接電路前思考：a、原理圖中的輸入隔離級、增益可控放大器、輸出隔離級、輸出放大器分別對應(yīng)于電路中的哪些運(yùn)放？輸入隔離級：TL084組成的電壓跟隨器。增益可控放大器：由CD4066和TL084組成，CD4066模擬開關(guān)接通不同的電阻控制LM324輸出不同的波形。輸出隔離級：由TL084組成的電壓跟隨器輸出放大器：TL084組成的反相比例運(yùn)算放大器。b、圖中74LS279的作用是什么？74LS279的功能是一個(gè)RS觸發(fā)器，結(jié)合開關(guān)K，將輸出接入74LS163實(shí)現(xiàn)的8位計(jì)數(shù)器的2管腳的時(shí)鐘端，每撥動(dòng)兩次開關(guān)K，將產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，計(jì)數(shù)器將加一，產(chǎn)生的結(jié)果為000,001,010,011,100,101,110,111，通過3個(gè)LED燈反映出，LED燈亮代表高電平“1”，LED燈滅代表低電平“0”。c、整個(gè)電路中，放大倍數(shù)的可調(diào)范圍多大？2~10倍d、RW和R5的作用是什么？發(fā)光二極管的作用是什么？74LS20的作用是什么？RW和R5的作用：作為過載電路，保護(hù)電路，穩(wěn)定波形質(zhì)量。實(shí)際操作中去除這一部分對功能實(shí)現(xiàn)并沒有很大影響。發(fā)光二極管的作用：不同的二極管亮滅對映不同輸出波形的情況，根據(jù)二極管的亮滅情況反映電平跳變情況。74LS20的作用：實(shí)現(xiàn)與門功能，將163計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的結(jié)果送入置數(shù)端，防止溢出。（3）焊接電路并進(jìn)行調(diào)試；圖SEQ圖\*ARABIC3正面圖SEQ圖\*ARABIC4反面（4）畫出電路仿真圖和仿真結(jié)果。示波器共有三種形態(tài)（量程相同）形態(tài)1形態(tài)2形態(tài)3實(shí)際測試 注意：（1）TL084的引腳和LM324完全相同，本題中也可以采用LM324作為運(yùn)放；（2）74LS279的引腳和功能真值表如下：圖474LS279的引腳和功能真值表（3）CD4066的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理如下圖所示：圖5CD4066的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理圖圖3可編程放大器的設(shè)計(jì)汽車尾燈控制電路設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)汽車尾燈控制電路，實(shí)現(xiàn)對汽車尾燈顯示狀態(tài)的控制。汽車尾部左、右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈（用發(fā)光二極管模擬），根據(jù)汽車運(yùn)行情況，指示燈有四種不同的狀態(tài)：1）汽車正常行駛時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈全部處于熄滅狀態(tài)；2）汽車右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，右側(cè)3個(gè)指示燈按右循環(huán)順序點(diǎn)亮，左側(cè)的指示燈熄滅；3）汽車左轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，左側(cè)3個(gè)指示燈按左循環(huán)順序點(diǎn)亮，右側(cè)的指示燈熄滅；4）汽車臨時(shí)剎車時(shí)，所有指示燈同時(shí)處于閃爍狀態(tài)。邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)：由于汽車尾燈有四種不同的狀態(tài)，可用2個(gè)開關(guān)變量進(jìn)行控制，假定用開關(guān)S1和S0進(jìn)行控制，可以列出尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系表。表1尾燈顯示狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系表開關(guān)變量S1S0運(yùn)行狀態(tài)左側(cè)的3個(gè)尾燈DL1，DL2，DL3右側(cè)的3個(gè)尾燈DR1，DR2，DR300正常行駛S1斷開S0斷開01右轉(zhuǎn)彎S1斷開S0閉合10左轉(zhuǎn)彎S1閉合S0斷開11臨時(shí)剎車S1、S0都閉合在汽車左、右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，可用一個(gè)三進(jìn)制計(jì)數(shù)的輸出去控制譯碼電路順序輸出低電平，按照要求順序循環(huán)點(diǎn)亮三個(gè)指示燈。假定三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的狀態(tài)用Q1、Q0表示，可得出在每種運(yùn)行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)系，即汽車尾燈控制邏輯功能表如表所示。（1表示熄滅，0表示點(diǎn)亮）表2開關(guān)狀態(tài)與汽車運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系表汽車運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)變量S1S0計(jì)數(shù)器狀態(tài)Q1Q0汽車尾部的六個(gè)指示燈DL1，DL2，DL3，DR1，DR2，DR3正常行駛0000-01-10滅滅右轉(zhuǎn)彎0100亮滅滅滅滅滅01滅亮滅滅滅滅10滅滅亮滅滅滅左轉(zhuǎn)彎1000滅滅滅滅滅亮01滅滅滅滅亮滅10滅滅滅亮滅滅臨時(shí)剎車1100-01-10亮亮圖6汽車尾燈總體電路所需主要器件：2片74LS08，74LS76，74LS86，74LS04，74LS10，74LS138問題：畫出電路仿真圖和仿真結(jié)果。兩個(gè)開關(guān)均斷開，六個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成流水燈。閉合S2，斷開S1，左邊三個(gè)發(fā)光二極管不亮，右邊三個(gè)二極管構(gòu)成流水燈。閉合S1，斷開S2，右邊三個(gè)發(fā)光二極管不亮，左邊三個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成流水燈。兩開關(guān)均閉合，六個(gè)發(fā)光二極管都不亮。PBC板圖SEQ圖\*ARABIC5正面圖SEQ圖\*ARABIC6反面總結(jié)：焊接電路之前要有良好合理的布局，盡量減少飛線，達(dá)到美觀、便于檢查的效果。焊