语音放大器2.docx

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语音放大器2

摘要

本文介绍了语音放大器的工作原理，它由TDA2030芯片所组成的功放电路，LM324四运放大器为前置放大和音调放大构成，本身具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。

而TDA2030一款输出功率大，最大功率到达35W左右，静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。

本设计的功能是将输入音频信号进行放大，是一种可普遍用于家庭音响系统、立体声唱机等电子系统中，便于携带，适用性强。

关键词：

TDA2030OTL输出功率：

LM324

1、概述

1.1名词解释

系统整体技术指标性能的优劣，取决于每一个单元自身性能的好坏，如果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好。

其技术指标主要有六项：

频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。

1.1.1频率响应

所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。

一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝（dB）为单位表示频率的幅度。

音响系统的总体频率响应理论上要求为20~20000Hz。

在实际使用中由于电路结构、元件的质量等原因，往往不能够达到该要求，但一般至少要达到32~18000Hz。

1.1.2信噪比

所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。

一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝（dB）来表示。

一般音响系统的信噪比需在85dB以上。

1.1.3动态范围

动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，单位为分贝（dB）。

一般性能较好的音响系统的动态范围在100（dB）以上。

1.1.4失真

失真是指音响系统对音源信号进行重放后，使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化。

音响系统的失真主要有以下几种：

a．谐波失真：

所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分。

此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引起的。

高保真音响系统的谐波失真应小于1%。

b．互调失真：

互调失真也是一种非线性失真，它是两个以上的频率分量按一定比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号。

c．瞬态失真：

瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢，从而使信号产生失真。

一般以输入方波信号通过放音设备后，观察放大器输出信号的包络波形是否输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。

d.立体声分离度：

立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。

如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。

e.立体声平衡度：

立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。

一般高品质音响系统的立体声平衡度应小于1dB。

2、实验目的

掌握分立或集成运算放大器的工作原理及其应用

掌握低频小信号放大器和功放电路的设计方法

了解语音识别的知识

3、设计思路

依照原理框图，输入端可采用麦克风和音频线路输入两种形式，声音通过麦克风（或音频线路）输入前置放大电路，进行一次放大后输入二阶有源带通滤波电路，对通频带（300Hz~3000Hz）以外的信号进行滤波，以消除杂音，最后将经过放大和滤波的信号输入功率放大电路，进行功率放大后将声音通过扬声器输出。

3.1单元电路设计与参数计算

（一）前置放大电路

前置放大电路采用集成运放LM324构成两级放大电路。

为增强对输入信号的保持性，故两级放大电路均采用同相放大电路组态。

放大电路的增益可以通过改变反相端的输入电阻与反馈电阻的笔直来调节，即

。

放大器输入漂移和噪声等因素对于总的精度至关重要，放大器本身的共模抑制特性也同等重要。

因此前置放大电路应该是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。

（二）RC二阶有源带通滤波电路

在滤波电路设计时采用LM324设计了具有Butterworth特性的二阶有源带通滤波器。

在满足LPF的通带截止频率高于HLP的通带截止频率的条件下，把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串联起来，可以实现Butterworth通带响应。

，

（三）功率放大电路

功率放大的主要作用是向负载提供所需的功率，在信号不失真的前提下，要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高。

我们在设计时采用了TDA2030作为功率放大芯片。

TDA2030是目前音质较好、价格较低、外围元件较少、应用较方便的一款性价比较高的集成功放。

它的电气性能稳定、可靠、能适用长时间连续工作，集成块内部具有过载保护和热切断保护电路，不会  损坏器件。

在单电源使用时，散热片可直接固定在金属板上与地线相通，无需绝缘，使用十分方便。

4、电路设计

4.1直流稳压电源电路的设计

语音放大电路由“输入电路”、“前置放大器”、“有源带通滤波器”、“功率放大器”、“扬声器”几部分构成。

各种电器设备内部均是由不同种类的电子电路组成，电子电路正常工作需要直流电源，为电器设备提供直流电的设备称为直流稳压电源。

直流稳压电源可以将220V的交流输入电压转变成稳定不变的直流电压，直流稳压电源的组成框图如图3-1所示。

\

4.2总电路框图及总原理图

实验总体电路图

麦克→前置放大电路→RC有缘滤波器→功率放大电路→喇叭

图4-2总电路图

4.3各部分电路

1）前置放大电路

前置放大电路由2个同向放大电路组成，如图所示。

该电路具有输入阻抗高，电压增益容易调节，输出不包含共模信号等优点。

本电路主要起放大电压幅度的作用。

图4-3前置放大电路

2）带通滤波电路

宽带通滤波器，在满足LPF的通带截止频率高于HPF的条件下，把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串联起来可以实现Butterworth通带响应。

用该方法构成的带通滤波器的通带较宽，通带截止频率易于调整，因此多用于测量信号噪声比的音频带通滤波器。

图4-4带通滤波电路

3）功率放大电路

功率放大电路主要起放大电流的作用。

其中TDA2030为集成功放器件，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。

并具有内部保护电路。

图4-5功率放大电路

5、各级电路仿真

5.1前置放大电路仿真、

图5-1前置放大电路组成部分

图5-2前置放大仿真结果

5.2二阶有源滤波电路仿真

图5-3二阶有源滤波电路组成部分

图5-4二阶有源滤波仿真结果

5.3功率放大电路仿真

图5-5功率放大电路组成

图5-6功率放大仿真结果

5.4总电路图

图5-7总原理图

6、实验结果分析

在实验过程中可能会引起波形的失真，其中原因有：

削波失真——原因是输入信号没有隔直，造成的信号中点不对称，放大后单边削波；还有可能是放大器放大不对称，也是单边削波;若两头都削波，则放大器增益太大；还有可能是阻抗不匹配造成的。

要避免上述问题的产生就应找其相对应的办法解决。

7、心得体会

语音放大器实验电路繁多复杂，实验综合考察了实验课上所学到的各种电子电路的连线、调试和设计，每一个环节都需要认真仔细地完成。

在进行实验设计中，我也遇到了很多的困难。

首先，在实验电路的设计上，我们花费了大量的时间搜集资料，仿真和修改，这一过程使我对所学的电路知识进一步加强和巩固，通过咨询老师和同学之间的相互交流，使我对很多知识点又重新掌握和学会运用，学会处理连接电路的问题，以及在进行仿真时如何调试可使得波形正确清晰易观察，这次实验给我上了最有意义的一课

8参考文献

1.电子电路实验及仿真路勇北京交通大学出版社清华大学出版社

2.电子技术基础实验与课程设计高吉祥电子工业出版社

3.电子技术课程设计指导彭介华高等教育出版社