王林虎电子技术课程设计新的副本.docx

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王林虎电子技术课程设计新的副本

东北石油大学

课程设计

课程电子技术课程设计

题目语音放大器设计

院系电气信息工程学院

专业班级测控技术与仪器103

学生姓名王林虎

学生学号100601240322

指导教师路敬祎曹广华

2012年6月25

东北石油大学课程设计任务书

课程电子技术课程设计

题目语音放大器设计

专业测控技术与仪器姓名王林虎学号100601240322

主要内容：

1、电路设计：

设计一个语音放大器；画出电路原理图；确定元器件及元件参数。

实现的功能有：

（1）对输入语音信号有放大功能；

（2）保真度要好、动态特性好；（3）原则上采用分立元件设计；（4）设计合适的供电电源。

2、电路焊接练习：

本次课程设计需要完成三个电路焊接任务，电路一，占空比可调的波形发生器；电路二，两管闪光灯电路；电路三，收音机电路焊接与安装。

基本要求：

1、对输入语音信号有放大功能；

2、保真度要好、动态特性好；

3、原则上采用分立元件设计；

4、设计合适的供电电源。

主要参考资料：

[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2001.

[2]冯民昌.模拟集成电路系统[M].中国铁道出版社,1998.

[3]赵保经.中国集成电路大全[M].国防工业出版社,1985.

[4]王文秀.电子元器件[M].人民邮电出版社,1985.

完成期限2012.6.25—2012.7.4

指导教师路祎伟曹广华

2012年6月25日

目录

一、设计要求1

二、方案设计1

1、方案说明1

2、方案论证1

三、单元电路设计、参数计算和器件选择2

1、单元电路设计2

2、参数计算2

3、器件选择2

四、系统硬件电路设计2

五、电路焊接练习3

1、两管闪光灯电路2

2、电路22

3、电路32

六、总结3

参考文献4

题目

一、设计要求

设计一个语音放大器；画出电路原理图；确定元器件及元件参数。

实现的功能有：

（1）对输入语音信号有放大功能；

（2）保真度要好、动态特性好；（3）原则上采用分立元件设计；（4）设计合适的供电电源。

二、方案设计

1、方案说明

语音放大电路由“前置放大器”、“有源带通滤波器”、“功率放大器”、“扬声器”四个部分构成如图1所示。

通过对信号的前置放大，滤波，功率放大来实现对信号不失真的放大。

输入信号

扬声器

功率放大器

有源滤波器

前置放大器

→→→→

图1基本原理框图

2、方案论证

2.1各种方案比较与选择

2.1.1麦克风

话筒与电路的接法有两种：

源极输出与漏极输出。

方案1：

源极输出类似晶体三极管的射极输出。

需用三根引出线．漏极D接电源正极。

源极S与地之间接一电阻Rs来提供源极电压。

信号由源极经电容c输出。

编织线接地起屏蔽作用。

源极输出的输出阻抗小于2kΩ，电路比较稳定，动态范围大。

但输出信号比漏极输出小。

方案2：

漏极输出类似晶体三极管的共发射极放大器。

只需两根引出线。

漏极D与电源正极间接一漏极电阻Rd，信号由漏极D经电容C输出。

源极S与编织线一起接地。

漏极输出有电压增益。

因而话筒灵敏度比源极输出时要高。

总结：

由于放大信号对灵敏度要求较高，故采用方案2可满足要求。

2.1.2前置放大电路

方案1：

采用分立元件构成放大电路

方案2：

采用集成运放构成放大电路

总结：

由于分立元件电路构成较集成运放复杂，故采用方案2，便捷有效。

2.1.3带通滤波

方案1：

带通滤波电路

方案2：

高通+低通滤波电路

总结：

由于300Hz～3.4kHz相差较大，带通滤波无法实现，故采用方案2。

2.1.4功率放大

方案1：

采用分立元件构成功率放大电路

方案2：

采用集成运放构成功率放大电路

总结：

由于分立元件电路构成较集成运放复杂，故采用方案2，便捷有效。

三、单元电路设计、参数计算和器件选择

1、单元电路设计

3.2.1电源去耦电路

走线需要着重考虑，因为它决定了总的电感和电流流动的环路环路。

这个环路很可能会辐射电磁干扰。

在运放的旁边放置两个并联的一大一小电容并接地，能让电容到运放VCC管脚之间的走线长度最小，从而减少环路面积，这能尽量减少由导线电感引起的电压降问题。

由于回路环路减小了，所以辐射电磁干扰也减小了。

通常两个电容选用10uF和0.1uF。

3.2.2麦克风

电路原理图如图2，漏级串联RL可将麦克风引起的电流变化转化为电压变化并可调。

图2麦克风基本原理图

3.2.3前置放大

电路原理图如图3.1所示。

图3.1前置放大原理图

仿真原理图如下：

图3.2前置放大仿真原理图

电容C1，C10为耦合电容，构成阻容耦合，具有“阻直流，通交流”的作用；电容C8，C9是电源去耦的两个电容，减少电线距离影响，由于LM358N是双运放芯片所以一个运放接了即可；R3，R4，C11构成分压偏置电电路，为运放提供静态工作点2.5V，使得运放正常工作且在交流状态下相当于对地短路；采用同相比例运算电路可提高输入电阻所以R11用于提高输入电阻；R6为20k电位器，用于改变运放增益值；电容C2的作用是使运放对于直流电压相当于电压跟随器，只放大交流电压。

前置放大电路第一级增益理论值为20log（1+R2/R1）≈20.1dB；输入阻抗为390k+5k=395kΩ；

第二级放大电路增益理论值为Au=0～R6max/R5=0～20,所以增益理论值为-∞～40d

3.2.4带通滤波。

有源滤波电路是用有源器件与RC网络组成的滤波电路。

有源滤波电路的种类有低通（LPF）、高通（HPF）、带通（BPF）、带阻（BEF）滤波器，本实验着重讨论典型的二阶有源滤波器。

图4.1带通滤波原理图

通过计算，我们选取R4=R8=51Ω,R1=R7=1MΩ,这样使得带通滤波器的增益Au=（1+

）（

）=1

通过以上公式，要想控制通频带在300HZ-3KHZ,选取C1=C2=100nF，R2=3.75KΩ,R3=2R2=7.5KΩ,R5=R6=750Ω,C4=47nF，C5=2C4=100nF

仿真原理图如下：

图4.2带通滤波仿真原理图

3.2.5功率放大（电路如图5.1所示）

图5.1功率放大原理图

此电路为LM386外接元件最少电路，已足够本次设计使用。

2、参数计算

前置放大电路第一级增益理论值为20log（1+R2/R1）≈20.1dB；输入阻抗为390k+5k=395kΩ；

第二级放大电路增益理论值为Au=0～R6max/R5=0～20,所以增益理论值为-∞～40dB。

3、器件选择

3.1.1器件标准

（1）电路采用5V单电源供电；

（2）前置放大器由两级放大器构成，其中放大器1的增益为20dB，放大器2的增益为20dB，第二级放大器增益可调；

（3）带通滤波器：

通带为300Hz～3.4kHz；

（4）输出额定功率P>0.2W，失真度<10%；负载额定阻抗为8Ω。

3.1.2LM358N是双运放芯片:

LM358N内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。

LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式，运放类型:

低功率放大器数目:

2带宽:

1MHz针脚数:

8工作温度范围:

0°C~+70°C，-3dB带宽增益乘积:

1MHz，放大器类型:

低功耗，温度范围:

商用，电源电压最大:

32V，电源电压最小:

3V，表面安装器件:

通孔安装，输入偏移电压最大:

7mV。

3.1.3LM386芯片：

LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。

LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

特性：

静态功耗低，约为4mA可用于电池供电工作电压范围宽，4-12Vor5-18V，外围元件少；电压增益可调，20-200；低失真度。

应用特点：

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。

为使外围元件最少，电压增益内置为20。

但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。

输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。

四、系统硬件电路设计

图6.1基本原理图

系统需要的元器件清单

表1元器件清单

序号

元器件类型

元器件规格

数量

备注

2

LM386芯片

LM386

1

1

双运放芯片

LM358N

4

3

电容

10uFSMT

7

4

电容

47uFSMT

3

5

电阻

10KΩ

3

6

电阻

10K

5

7

万用表

MASTECHMY61

1

8

示波器

MATRIXOSCILLOSCOPEMOS-620B

1

9

信号发生器

MOTECHFG-506A

1

10

恒压源

MOTECHLPS-305

1

五、电路焊接练习

1、两管闪光灯电路

1.1.电路图。

如图7所示。

图7两个闪光灯原理图

1.2原理说明。

2、电路2

电路图,原理说明,焊接情况

3、电路3

电路图,原理说明,焊接情况

六、总结

总结设计电路的特点和方案的优缺点，可以与其它的方案进行对比。

指出课题的实用价值，提出改进意见或展望。

收获与体会。

行距改为20磅,打印时把批注去掉

参考文献

[1]刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录[M].北京：

高等教育出版社，1957.15-18.

[2]刘润华,刘立山.模拟电子技术[J].自动化仪表.2005（6）:

21-23.

[3]

[4]

[5]

[6]

东北石油大学课程设计成绩评价表

课程名称

题目名称

学生姓名

学号

指导教

师姓名

职称

序号

评价项目

指标

满分

评分

1

工作量、工作态度和出勤率

按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。

20

2

课程设计质量

课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。

45

3

创新

工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。

5

4

答辩

能正确回答指导教师所提出的问题。

30

总分

评语：

指导教师一班写：

邹彦艳（副教授）；刘均（副教授）

二班写：

殷海双（讲师）；赵志华（讲师）

三班写：

路敬祎（副教授）；曹广华（教授）

专业负责人：

曹广华

指导教师：

年月日