北京邮电大学电子电路实验扩音机实验报告.docx

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北京邮电大学电子电路实验扩音机实验报告

电子电路综合设计实验

扩音机电路的设计与实现

实验报告

信通X班

XXX号

XXX

内容摘要

本报告主要由三部分组成。

第一部分为分析设计过程，囊括了本实验的设计任务与要求，以及根据实验要求所设计出的总体的实现计划。

对各个部分进行了层次分化，重点讨论了各个基础层次所要完成的基本要求及实现方法，叙述了关键元器件设计思想和设计过程.

第二部分为实验记录过程，包括实际搭载的电路板所实现的功能，一些必要的测试数据以及在实验过程中的一些记录与故障问题的分析。

最后一部分是对实验的总结与部分参考文献及资料。

关键字：

前置放大音调控制功率放大LF353功放TDA2030A

设计任务与要求

1.基本要求：

A）参考教程所给框图设计实现一个对话筒输出信号具有放大能力的扩音电路，设计指标以及给定条件为：

1）最大输出功率不小于2W。

2）负载阻抗为8

3）具有音调控制功能，即用两个电位器分别调节高音和低音。

当输入信号为1KHz，输出为0dB；当输入信号为100Hz正弦时，调节低音电位器可以使输出电压增益达到10左右；当输入信号为10KHz正弦时，调节高音点位器也可以使输出电压增益达到6左右。

4）输出功率的大小连续可调，即用电位器可以调节音量大小。

2.提高要求

提出其他扩音机设计方案。

设计思路及整体结构框图

扩音设备的通常作用是把从话筒等音频设备输出的微弱的信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号，故主要用到运算放大器和功率放大器。

故次电路可以分为3级。

第1级：

前置放大，主要是完成对小信号无失真的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声小。

第2级：

音调控制，电路的功能不仅仅在于扩音，还有对高低音的抑制或提升。

第3级：

功率放大，决定了最终电路的输出效果，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。

为此将本电路的整体框架图表示如下：

分块电路与总体电路的设计

该电路整体上分为三级,下面分块进行描述:

第一级:

前置放大

前置放大主要运用了集成运算放大器LF353,LF353具有双运放结构

LF353输入阻抗达

，输入偏置电流为50*

，单位增益频率为4MHz，转换速率为13V/us。

由于要求为第一级放大100倍,故可取Au1=1+R3/R2

10,Au2=1+R5/R6

10；又由于输入偏执电流为50pA,可取R3=R5=100K

R2=R6=10K

以满足放大要求.取C2=100pf，很好的抑制了输入信号中带有的高频杂音的放大。

仿真波形如下

带三角符号的是输出波形，可以看出波形平稳不失真。

有上面图中的探针中可以看到输入信号4.95毫伏时输出为591毫伏，增益为120，满足要求

第二级:

音调控制

第二级的功能是：

根据需要按一定的规律控制，调节音响放大器的频率响应，以更好的满足人耳的听觉特性。

这一级只对高频和低频的增益进行提升或衰减，而中音信号的增益不变。

这一级的关键是电阻电容网络的选频作用。

输入信号分成两个支路进入放大器的输入端。

中频段：

C6、C7视为短路，C8视为开路。

等效电路如下：

A=-R14/-R13=1，可见中频并不放大。

低频段：

C8开路，通过调节Rp1可以改变增益。

从左到右移动，增益由大变大小。

两种极限情况的电路图如下：

低频提升电路低频衰减电路

高频段：

C6、C7短路，通过调节Rp2可以改变增益。

从左到右移动，增益由大变小。

仿真波形如下

第一副图为低频情况，f=100hz,由图可得电压增益为10（看下面通道A.B的比例）

第二幅图为中频增益，有比例可得，增益约为1

第三幅为高频增益，由图中数据得约为7

第三级:

功率放大

●

选用TDA2030A型单片集成功率放大电路，其主要特点是a.上升随率高、瞬态互调失真小；b.输出功率比较大，可达18W；c外围电路简单，使用方便；d.采用5脚当列直插的封装形式，体积小；e.内部各种保护电路，工作安全可靠。

首先给三脚五脚加正负12V电压,C11,C12.C13,C14为对称结构,作用是去除电源中的高频成分;另外,该级输出极易出现自激,C15的选择对避免自激极为重要.设计中可把输出部分等效成低通RC串联电路,将高频成分滤除.根据公式:

可得当C取103p时,截止频率w=

=109Hz,可以有效去除自激成分而不会对有用信号产生影响.实际操作中可以根据情况适当再将C的值取小.

MULTISM原理图（下页）

整机波形如下，橙色为最大不失真输出电压，有效值约为5.89v,红色为输入，5MV，负载电阻为8Ω，最大不失真功率约为5.34W

下面是实验室得到的整机波形

所实现功能说明

试验数据：

（输入信号1KHz）

电压取自：

输入端

第一级

第二级

第三级

符号

U0

U1

U2

U3

电压有效值：

4.96mV

591mV

590mv

5.89V

放大倍数：

第一级第一路A11=U1/U0=119

第二级A2=U2/U12=1

第三级A3=U3/U2=9.98

总共放大倍数A=A1*A2*A3=1187

负载R=8

输出功率P=U*U/R=5.89*5.89/8=4.34W>2w满足要求

电路板上从右至左依次为一到三级电路,核心元件为两个LF353和一个TDA2030A,电路基本实现了各项要求

故障及问题分析

实验过程中，第一级是比较简单的，从搭电路到看波形测数据都比较顺利，比较难的是第二级和第三级电路的实现，由于第二级没有原件参数，书上也只是给出了各元件的功能，所以我们小组先进行了讨论，详细了解了各个部分的要实现的功能，再根据实验要达到的指标要求进行了初步的估算，然后再根据每个人已有的原件进行就近选取，之后再进行multism仿真，根据仿真的反馈结果进行参数微调，已有的原件限制，我的高低频增益能达到要求，但中频增益一直无法调到1，最小也是1.5。

在第三级电路中，由于刚开始要求焊电路板，所以浪费了很多时间。

在功放的3腿接的两个电容一大一小，由于刚开始理解错了这两个电容的作用，加上书上错误数据的影响，以为是两个一样大的电容一个正接一个负接，击穿了一个电容。

在及时和老师沟通后纠正了错误，理解了这两个电容的作用是去除高低频干扰，所以需要一大一小两个电容，选择了正确的电容之后，电路的安全性得到了极大的保障。

由于上述问题的纠正全是在焊接的电路板上进行的，所以在修改过程中可能不小心连接了某两条导线，导致了短路，结果输出的最大电压不能满足最低输出功率的要求。

在仔细检查焊接电路无果后我选择在面包板上重搭电路。

在第三级的另一个问题是波形失真严重，明显能觉得输出波形在波峰波谷位置的自激非常严重，出现震颤，重叠等现象，但此时输出电压已经能达到要求，所以我判断应该是电路中选在的原件跨接问题导致了自激，或者是有地线没接好，所以我又认真的对电路进行重新布局搭建。

重新搭建后，发现以前能正常输出的电压几乎跌到了零，功放及散热垫都是凉的，我推测应该是功放烧了，由基础知识可知正常情况下功放的1腿和2腿应该是虚短，压降应几乎为零，但当我那万用表量的时候，之间压降达到12V，故认定功放烧毁，换了功放后，经过调节，第三级终于能输出正常波形。

总结与结论

通过此时实验，对于扩音机基本的内部构成有了很好的理解和感悟，对于这种综合性较强的实验，能学到的挺多，通过动手实践能充分理解各部分理论上讲的功能.通过三级处理前置放大,音调调节,功率放大---最终微弱的声音信号可以被不失真的放大到指定功率大小。

总的来说，此次实验还算成功，基本上到达放大的功能。

另外在和别的小组交流的时候也学到了很多东西，思路得到了拓展，比如报警电路中的对冲激信号的延时电路，利用小电阻充电大电阻放电的思想都是很有用得到。

------------心得与体会--------------

通过本次实验学会了实践的重要性，很多理论上的知识到真正用起来就像纸上谈兵，一到动手时都很手忙脚乱，找不到解决方案，一次实践更加深了对这些知识的理解程度。

而且实验过程中通过自己的思考和与老师同学交流，解决了很多问题，从中得到的不仅仅是知识，还有一些实验中的经验教训，我总结为胆大与心细，不能因为炸了两次电容而不敢做第三次尝试，也不能不做思考的没有改进的炸第三次，要学会反思，把动手跟动脑结合起来。

毕竟是有生以来第一动手完成的综合性较强的实验项目，总体来说还是很成功的。

还有要感谢不辞辛苦的指导老师，总之感受颇深。

元器件及测试表清单

测试仪表清单

函数信号发生器

示波器

晶体管毫伏表

万用表

直流稳压电源