电子系统设计实验报告.docx
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电子系统设计实验报告
编号：
2013-2014学年第2学期
实验报告
实验课程名称电子系统设计/单声道助听器
专业班级电信1202
学生学号
学生姓名陈晓琳高莹
实验指导教师顾智企
实验课程名称：
电子系统设计
PART1
一、实验项目名称：
单通道助听器（分立元件）
二、实验目的和要求：
1.学习单声道助听器（分立元件）电路的设计与调整方法
2.掌握电子仪器和仪表的使用
三、实验内容和原理：
1、系统组成框图：
2、单元电路设计：
1）.声音采集
这里的声音采集是采用驻极体电容式咪头。
咪头，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，是和喇叭正好相反的一个器件（电→声）。
声音信号经过咪头变成电信号，经过C1，C1作为耦合电容允许交流信号正常通过，而隔断直流电流，使之对下一级放大电路工作点不会产生影响。
2）.一级放大
9014三极管是一种小电压，小信号，小电流的NPN型硅三极管。
信号经过三极管一级放大，经过C2耦合电容允许交流信号正常通过，而隔断上一级放大电路的直流电流，使之对下一级放大电路工作点不会产生影响。
此为共射极放大电路，交流小信号通过耦合电容C1以电压的形式加到三极管的B~E之间，以电流的形式通过B~E。
电子（负电荷）的传递方向为E~B。
R2用来提供B~E接面适当的正向偏压以及可使三极管进入线性工作区的电流。
这个部分称为输入回路。
R3用来提供B~C接面适当的反向偏压。
电子（负电荷）的传递方向为B~C。
集电极收集大量电子（负电荷），少数空穴（正电荷）漂移到基极与基极的空穴一起复合掉一部分E向C的电子（负电荷）。
被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给。
由于E的电子浓度大于B，电位小于B，电源Eb在补充空穴的同时带来了从E~B~C的大量电子。
三极管完成放大电流作用。
放大了的信号电流通过Rc在C极上产生压降。
这个压降就是输出端信号电压，是交流，可以通过电容C2耦合出去。
3）.二级放大
此为共集电极放大电路，输入信号与输出信号同相，无电压放大作用，电压增益小于1且接近于1。
4）.信号输出
喇叭将电信号转换成声音信号输出
3、总电路图及工作原理：
工作原理：
它是一个由晶体三极管构成的多级音频放大器。
9014（左）与外围阻容元件组成了典型的阻容耦合放大电路，担任前置音频电压放大；9014（右）、3AX31组成了两级直接耦合式功率放大电路，其中：
3AX31接成发射极输出形式，它的输出阻抗较低，以便与8Ω低阻耳塞式耳机相匹配。
咪头接收到声波信号后，输出相应的微弱电信号。
该信号经电容器C1耦合到9014（左）的基极进行放大，放大后的信号由其集电极输出，再经C2耦合到9014（右）进行第二级放大，最后信号由3AX31发射极输出。
电路中，C4为旁路电容器，其主要作用是旁路掉输出信号中形成噪音的各种谐波成份，以改善喇叭的音质。
C3为滤波电容器，主要用来减小电池G的交流内阻（实际上为整机音频电流提供良好通路），可有效防止电池快报废时电路产生的自激振荡，并使喇叭发出的声音更加清晰响亮。
4、调试过程及测试结果：
（1）、检查电路有否连接错误；
（2）、用万用表“通断档”测量电源正极---与正极连接的各点是否欧姆连接（即0欧姆）；
（3）、用万用表“通断档”测量电源负极---与负极连接的各点是否欧姆连接（即0欧姆）；
（4）、用万用表“*K档”测量电源正、负极之间电阻应大于8K；
（5）、连接电源3V，用手触摸咪头，听喇叭有无声音；
（6）、如有声音，进入输入-输出波形调节程序；如无声音，则检查电路；
（7）、输入-输出波形调节：
将信号发生器连接在咪头两端（注意探头正、负极的连接），示波器连接在Q1集电极和地之间（注意探头正、负极的连接），调节信号发生器输出频率1KHz、Vp-p=20mV正弦信号，观察示波器波形和读出Vout，记录波形和Vout；然后，将示波器连接在Q2集电极和地之间，记录波形和Vout；最后，将示波器连接在喇叭两端记录波形和Vout;
（8）、放大倍数调节：
①改变R2值（由原68K改为33K），用示波器测量Q1集电极和地之间两端波形和Vout，测量Q2集电极和地之间两端波形和Vout，②改变R4值（由原100K改为51K，200K），用示波器测量Q2集电极和地之间两端波形和Vout，记录R5、R7值和测得的运放1脚、14脚和喇叭两端波形和Vout，列表表示；
（9）、测量整机的静态和动态电流，切断电源连线，串联接入万用表，置“直流电流档”，记录电流值，并计算整机功秏W。
5、主要原件清单：
名称
规格
数量
说明
名称
规格
数量
说明
实验PCB
12*10cm
1
电阻
220Ω
21
10K
1
电容
30P
2
10μ/16V
1
单片机
AT89C51
1
单片机管座
1
达林顿管
ULN2003A
3
达林顿管座
3
LED数码管
3
共阳极
连接导线
若干
三色以上
四、实验主要仪器设备：
电源、信号发生器、示波器、万用表
五、操作方法与实验步骤
先了解电路图的各个部分电路，了解各元器件的作用，再清点和检测元器件，再根据电路图，在电路板上合理地安排各个元器件的位置，要求简单好看，再对各元器件进行焊接，细心处理好每一个焊点，保证焊接质量，焊好后剪掉多余的引线，对焊好的电路板要进行检查，检查有没有短路或者断路，最后再根据实验要求进行调试。
六、实验数据记录和处理：
1.用示波器测量Q1集电极和地之间两端波形和Vout
2.测量Q2集电极和地之间两端波形和Vout
3.测得喇叭两端波形和Vout
七、实验结果与分析：
1.用示波器测量Q1集电极和地之间两端波形和Vout
从图片中可以看出Q1集电极和地之间的电压为624mv，符合实验要求，但是图片中波形不稳定，很乱，说明电路连接不稳定。
2.测量Q2集电极和地之间两端波形和Vout
Q2集电极和地之间的电压为2.84v,符合实验要求，但波形不稳定，电路连接有松动
3.测得喇叭两端波形和Vout
喇叭两端的电压为2.24v，波形比较好看，也比较稳定
PART2
一、实验项目名称：
单通道助听器（运算放大器）
二、实验目的和要求：
1.学习单声道助听器（分立元件）电路的设计与调整方法
2.掌握电子仪器和仪表的使用
三、实验内容和原理：
1、系统组成框图：
2、单元电路设计：
1）.音频采集
声音采集是采用驻极体电容式咪头。
咪头，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，是和喇叭正好相反的一个器件（电→声）。
声音信号经过咪头变成电信号，经过C1，C1作为耦合电容允许交流信号正常通过，而隔断直流电流，使之对下一级放大电路工作点不会产生影响。
2）.一级放大
采用LM324集成运算放大器第一级放大，放大的信号增益为A=R5/R4，C3为极性电容有滤波作用
3）.二级放大
进行二级放大，放大的信号增益为A=R7/R6
4）.信号输出
喇叭将电信号转换成声音信号输出，Rp作为调节电路使用，调节输出的信号大小，起到调节输出音量的作用。
3、总电路图及工作原理：
工作原理：
由音频采集电路，一级放大电路，二级放大电路和信号输出电路构成。
采用LM324集成运算放大器对信号进行放大，设置Rp，可以对输出的信号进行调节，即可调节音量的大小。
4、调试过程及测试结果：
1、检查电路有否连接错误；
2、用万用表“通断档”测量电源正极---与正极连接的各点是否欧姆连接（即0欧姆）；
3、用万用表“通断档”测量电源负极---与负极连接的各点是否欧姆连接（即0欧姆）；
4、用万用表“*K档”测量电源正、负极之间电阻应大于8K；
5、连接电源9V，用手触摸咪头，听喇叭有无声音；
6、如有声音，进入输入-输出波形调节程序；如无声音，则检查电路；
7、输入-输出波形调节：
将信号发生器连接在咪头两端（注意探头正、负极的连接），示波器连接在运放1脚和地之间（注意探头正、负极的连接），调节信号发生器输出频率1KHz、Vp-p=10mV正弦信号，观察示波器波形和读出Vout，记录波形和Vout；然后，将示波器连接在运放14脚和地之间，调节电位器由小到大，观察电位器在最小、最大和中间时的示波器波形和读出Vout，记录波形和Vout；最后，将示波器连接在喇叭两端记录波形和Vout;
8、放大倍数调节：
分别改变R5、R7值（1、R5接330K，R7不动；2、R5不动，R7接330K；3、R5、R7均接330K），用示波器测量运放1脚、14脚和喇叭两端波形和Vout，记录R5、R7值和测得的运放1脚、14脚和喇叭两端波形和Vout，列表表示；
9、测量整机的静态和动态电流，切断电源连线，串联接入万用表，置“直流电流档”，记录电流值，并计算整机功秏W。
5、主要原件清单：
名称
规格
数量
说明
名称
规格
数量
说明
实验PCB
12*10cm
1
220μF
1
电阻
2K
1
47μF
1
5K
1
0.047μF
1
10K
3
12K
1
咪头
9745
1
560K
1
IC
LM324
1
1M
1
IC管座
双列14脚
1
1K
2
电位器
100K带开关
1
68K
1
喇叭
64Ω
1
100K
1
电容
0.1μF
1
连接导线
若干
三色以上
1μF
2
4.7μF
1
三极管
9014
2
100μ/16V
1
3AX31
1
四、实验主要仪器设备：
电源、信号发生器、示波器、万用表
五、操作方法与实验步骤
先了解电路图的各个部分电路，了解各元器件的作用，再清点和检测元器件，再根据电路图，在电路板上合理地安排各个元器件的位置，要求简单好看，再对各元器件进行焊接，细心处理好每一个焊点，保证焊接质量，焊好后剪掉多余的引线，对焊好的电路板要进行检查，检查有没有短路或者断路，最后再根据实验要求进行调试。
六、实验数据记录和处理：
1.示波器连接在运放1脚和地之间,观察示波器波形和读出Vout，记录波形和Vout
2.将示波器连接在运放14脚和地之间，观察示波器波形和读出Vout，记录波形和Vout
七、实验结果与分析：
1.示波器连接在运放1脚和地之间,观察示波器波形和读出Vout，记录波形和Vout
从图片中看出，信号输出50mv,1脚和地之间的电压为6.72v，说明一级放大了134.4倍，与信号增益A=R5/R4=112接近。
2.将示波器连接在运放14脚和地之间，观察示波器波形和读出Vout，记录波形和Vout
经过二级放大，14脚和地之间的电压为1.04v。
八、实验心得
对电子工艺的理论有了初步的系统了解。
我了解到焊接普通元件与电路元件的技巧、工作原理与组成元件的作用、进行设计的流程和方法等。
这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义。
自己的动手能力得到很大提高。
实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。
没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。
在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。
初步掌握了产品设计的整个流程和方法。
在这次实习中，焊接挑战了我的动手能力，电路设计挑战了我将理论与实际结合的能力，借鉴和创新的能力。
在这过程中主要是锻炼了我与小组成员合作、共同探讨、共同前进的精神。
不论在电路设计，元器件布局排版时，还是在调试过程中都遇到了大大小小的问题，焊的电路板也不合格，说明我们在这些方面还有待提高。
课程设计工作日自2014年4月11日至2014年5月16日星期五
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