语音放大电路设计报告Word下载.docx

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诸如以上原因，具有类似功能的实用电路实际上就是一个能识别不同频率的小信号放大系统。

二．设计目的

1.掌握集成运算放大器的工作原理及其应用

2.掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法

3.掌握有源滤波器的参数计算及设计方法

4.了解语音识别知识

三．设计任务与要求

信号输入

前置放大器

有源

带通滤波器

功率放大器

图2—1语音放大电路框图

图中各基本单元电路的设计条件分别如下：

（1）前置放大器：

输入信号Uid≤10mv

输入阻抗Ri≥100kΩ

共模抑制比KCMR≥60dB

（2）有源带通滤波器：

带通频率范围300Hz~3kHz

（3）功率放大器：

最大不失真输出功率Pom≥5W

负载阻抗RL=4Ω

电源电压+5V,+12V

（4）输出功率连续可调：

直流输出电压≤50mV

静态电源电流≤100mV

四．主要元器件

集成运算放大器LM741

集成功放TDA2003（另加散热器）1片

4Ω喇叭（麦克风）1只

1/4金属膜电阻、可调电阻、电容若干

五．设计原理与参考电路

1.前置放大电路

前置放大电路也为测量用小信号放大电路。

在测量用的放大电路中，一般用传感器送来的直流或低频信号，经放大后多用单端方式传输，在典型情况下，有用信号的最大幅度可能仅有若干豪伏，而共模噪声可能高到几伏，故放大器输入飘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是同等重要的问题。

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。

2.有源滤波电路

有源滤波电路使用有源器件与RC网络组成的滤波电路。

有缘滤波电路的种类很多，如按通道的性能划分，又分为低通（LPF）、高通（HPF）、带通（BPF）、带阻（BEF）滤波器。

在本次的设计过程中采用宽带带通滤波器。

在满足LPF的通带截止频率高于HPF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串接起来可以实现Butteworth通带响应，如图所示。

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，因此多用作测量信号噪声比（S/N）的音频带通滤波器，如在电话通令系统中，采用如图所示的滤波器，能抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号，整个通带增益为8dB，运算放大器为741。

参考电路图：

图1.宽带BPF

3.功率放大电路

功率放大的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。

功率放大电路的电路形式很多，有双电源供电的OCL互补对称功放电路，单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推挽功放电路和变压器耦合功放电路等。

在本次设计过程中，采用了五端集成功放。

五端集成功放：

TDA200X系列包括TDA2002/TDA2003（或D2002/D2003/D2030或MPC2002H等）为单片集成功放器件。

其性能优良，功能齐全，并附有各种保护，消噪声电路，外接元件大大减少，仅有五个引出脚（端），易于安装、调试，因此也称为五端集成功效。

集成功放基本都工作在接近乙类（B类）的甲乙类（AB类）状态，静态电流大都在10~50mA以内，因此静态功耗很小，但动态功耗很大，且随输出的变化而变化。

五端功放的内部等效电路，主要技术指标与引脚图可参见集成电路有关手册。

下图是TDA2003的典型应用电路，图中补偿元件Rx、CX可按下式选用

RX=20R2

CX=1/2*π*R1*f0

式中：

f0是-3dB带宽，通常取RX=39Ω，CX=0.033uF

图2.五端功放TDA的应用

图3.整体效果图

六．设计内容与步骤

1.分配各级放大电路的电压放大倍数

由电路设计要求得知，该放大器由三级组成，其总的电压放大倍数AU=AU1*AU2*AU3。

应根据所要求的总放大倍数AU来合理分配各级电压放大倍数（AU1~AU3），同时还要考虑到各级基本放大电路所能达到的放大倍数。

因此在分配和确定各级电压放大倍数是，应注意以下几点;

由输入信号Uid,最大不失真输出功率Pom,负载阻抗RL,求出总的电压放大倍数（增益）AU。

为了提高信噪比S/N，前置放大电路的放大倍数可以适当取大些。

一般来说，一级放大倍数可达几十倍。

为了使输出波形不致饱和失真，输出信号的幅值应小于电源电压。

2.确定各单元电路及元件参数

根据已分配确定的电压放大倍数和设计已知条件，分别确定前置级、有源滤波级与输出级的电路方案，并计算和选取各元件参数。

3.在实验电路板上组装所设计的电路

检查无误后接通电源,进行调试。

在调试时要注意先进行基本单元电路的测试，然后再系统联调。

也可以对基本单元采取便组装边调试的方法，最后系统联调。

4.前置放大电路的调试

（1）静态调试：

调零和消除自激振荡。

（2）动态调试：

在两输入端家差模输入电压uid（输入正弦电压，幅值与频率自选），测量输出电压uod1,观测与记录输出电压与输入电压的波形（幅值，相位关系），算出差模放大倍数Auc1.

在输入端加共模输出电压Uic，（输入正弦电压，幅值与频率自选），测量输出电压Uoc1，算出共模放大倍数Auc1.

算出共模抑制比KCMR。

.用逐点法测量幅频特性，并作出幅频特性曲线，求出上下限截止频率。

测量差模输入电阻

5.有缘带通滤波电路的调试

（1）.静态调试：

（2）.动态调试：

输出电压的测量以及输出波形同上。

测量幅频特性，作出幅频特性曲线，求出带通滤波电路的带宽BW2。

在通带范围内，输入端加差模输入电压（输入正弦信号、幅值与频率自选），测量输出电压，算出通带电压放大倍数（通带增益）Au2。

6.功率放大的电路的调试

集成功放（如TDA200X）或用运算放大器驱动的功放电路，其静态调试均应在输入端对地短路的条件下进行。

电路静态调试：

输入对地短路，观察输出有无振荡，如有振荡，采取消振措施以消除振荡。

（2）功率参数调试：

集成或分立元件电路的功率参数测试方法基本相同。

测试中应注意输出信号不失真的条件下进行，因此测试过程中，必须用示波器监视输出信号。

7.系统联调

经过以上对各级放大电路的局部调试之后，可以逐步扩大到整个系统的联调。

联调时：

令输入信号Ui=0（前置级输入对地短路），测量输出的直流输出电压。

输入f=1kHz的正弦信号，改变ui幅值，用示波器观察输出电压uo波形的变化情况，记录输出电压Uo最大不失真幅度所对应的输入电压ui的变化范围。

输入ui为一定值的正弦信号（在Uo不失真范围内取值），改变输入信号的频率，观察Uo的幅值变化情况，记录Uo下降到0.707Uo之内的频率变化范围。

计算总的电压放大倍数。

8.试听

系统的联调与各项性能指标测试完毕之后，可以模拟视听效果；

去掉信号源，改接微音器或收音机的耳机输出口即可，用扬声器（8Ω的喇叭）代替RL，从扬声器即可传出说话声或收音机里播出的美妙音乐声，从视听效果来看，应该是音质清楚，无杂音，音量大，电路运行稳定为最佳设计。

七．市场前景分析

功能介绍：

本作品是由集成运算放大器组成的语音发大电路。

接在收音机的耳机接口，从语音放大器的扬声器便可播出美妙的音乐声，音质清楚，无杂音、音量大，电路运行稳定。

若制作一个由功率放大器、听筒放大器、线路放大器、话筒放大器、发送/接收衰减器、电平监测器、噪声检测电路（背景噪声监测器）来构成的语音开关。

当对讲通话设备的扬声器和话筒的距离较近时，因扬声器发出的声音会被话筒再次吸收（声学耦合），故会发生蜂鸣、回声等现象。

为解决此问题，可根据输入信号的强弱判断应优先接收哪种声音，并放大发送音声的音量、降低接收声音的音量，来抑制声学耦合，防止蜂鸣出现。

同时还可通过噪声检测电路检测并降低其周围的噪声，使通话更加清晰。

此类作品可用于可视门铃/对讲机，热水器遥控，会议系统或无线及其等。