综合电子设计驻极体话筒放大电路.docx
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综合电子设计驻极体话筒放大电路
实验报告
课程名称综合电子设计
实验项目驻极体话筒放大电路
实验环境
学院信息与通信工程学院
专业电子信息工程
班级/学号
学生姓名
实验日期
成绩
指导教师苏进
目录
一．实验目的3
二．知识点和设计内容3
三．设计思路3
1、语音放大器的基本构成3
2、性能指标3
3、要求4
四．实验原理4
1、集成直流稳压电源4
2、前置放大电路6
3、有源带通滤波器7
4、功率放大器8
5、系统设计8
五．元器件实物及引脚顺序9
六．实验步骤10
1、电路焊接10
2、直流稳压电源的调试10
3、前置放大器的调试11
4、有源带通滤波器的调试11
5、功率放大器的调试11
6、系统联调12
7、试听12
七．实验中的问题提出与解决方法13
八．实验体会13
九．市场前景分析13
十．附录14
1、集成运算放大器LM324的管脚图及基本参数14
2、元器件符号15
3.元件清单15
实验目的
（1）通过实验培养学生的市场素质、工艺素质、自主学习的能力、分析问题解决问题的能力以及团队精神。
（2）掌握分立或集成运放放大器的工作原理及其应用。
（3）通过实验总结回顾所学模拟电子技术基础理论和基础实验，掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。
（4）了解语言识别知识。
知识点和设计内容
本实验的知识点为分立元件放大器或集成运放、有源滤波器、功率放大器；涉及电子电路各个模块之间的联合调试技术。
设计思路
1、语音放大器的基本构成
根据要求，输出功率P=2W，电阻R=4Ω，由功率公式可得U=2.8V，对TDA2030
输入100mv电压时，可达到设计要求。
另外，由于语音通过话筒输入信号为5mv，放大后要求达到100mv，放大倍数需
在20倍以上，由电路设计要求得知，该放大器由三级组成，其总的电压增益
AUf=AUf1AUf2AUf3。
应根据放大器所需的总增益AU，来合理分配各级电压增益（AUf1.AUf3）。
为了提高信噪比S/N，前置放大器的增益要适当取大。
为了使输出波形不致产生饱和失
真，输出信号的幅值应小于电源电压。
2、性能指标
（1）集成直流稳压电源
①同时输出12V的电压
②输出纹波电压小于5mV
（2）前置放大器
①输入信号：
Uid.10mV
②输入阻抗：
Ri=100k.
③设定增益Auf1=30
（3）有源带通滤波器
①带通频率范围：
300Hz～3kHz
②增益：
Au=1
（4）功率放大器
①最大不失真输出功率：
Pmax>=2W
②负载阻抗：
RL=4Ω
③电源电压：
+12V，-12V
（5）输出功率连续可调
①直流输出电压：
.50mV（输出开路时）
②静态电源电流：
.100mA（输出短路时）
3、要求
（1）选取单元电路及元件
根据设计要求和已知条件，确定集成直流稳压电源、前置放大电路、有源
带通滤波器电路、功率放大电路的方案，计算和选取单元电路的元件参数。
（2）前置放大电路的组装与调试
测量前置放大电路的电压增益AUd、输入电阻Ri等各项技术指标，并与设
计要求值进行比较。
（3）有源带通滤波器的组装与调试
测量有源带通滤波电路的电压增益AUd、带宽BW，并与设计要求值进行比
较。
（4）功率放大电路的组装与调试
测量功率放大电路的最大不失真输出功率Po,max、电源供给功率PDC、输出
功率.、直流输出电压、静态电源电流等技术指标。
（5）整体电路的调试与试听
（6）应用Multisim软件对电路进行仿真。
分析一下内容：
前置放大器差模电压增益、共模电压增益、差模输入电阻、共模抑制比、
有源带通滤波器的幅频响应。
实验原理
1、集成直流稳压电源
稳定的直流电源供电，小功率稳压电源一般是由电源变压器、整流、滤波和稳
压等四部分电路组成。
其基本电路框图及经各电路变换后，输出的波形如图所示。
图3.3.1直流稳压电源电路原理框图和波形变换
a）电源变压器
电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。
b）整流电路
整流电路一般采用具有单向导电性的二极管组成，经常采用单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。
图所示的整流电路为应用广泛的桥式整流电路。
电路中采用了四个二极管，组成单相桥式整流电路。
整流过程中，四个二极管轮流导通，无论正半周或负半周，流过负载的电流方向是一致的，形成全波整流，将变压器输出的交流电压变成了脉动的直流电压。
c）滤波电路
在整流电路的输出端并联电容即可形成滤波电路。
加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其冲放电特性，使输出波形平滑，减少脉动成分，以达到滤波的目的。
为了使滤波效果更好，可选用大容量的电容为滤波电容。
因为电容的放电时间常数越大，放电过程越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。
d）稳压电路
经过滤波后输出的直流电压仍然存在较大纹波，而且交流电网电压容许有±10%的起伏，随着电网电压的起伏，输出电压也会随之变动。
此外，经过滤波后输出的直流电压也与负载的大小有关，当负载加重时，由于输出电流能力有限，使得输出的直流电压下降。
因此，当需要稳定的直流电源时，在整流、滤波电路后通常需要配有稳压电路。
在此我们选用7812和7912分别作为+12V和-12V的稳压芯片。
整流二极管IN4007。
滤波电容选取两只4700uF/50V的电解电容作为滤波电容。
2、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。
在测量用的放大电路中，一般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。
典型情况下，音频信号的最大幅度可能仅有若干毫伏，共模噪声可能高达几伏。
所以放大器输入漂移和噪声等因素对于总的精度致关重要，放大器本身的共模抑制比特性也相当重要。
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。
我们采用的是同相比例电路的方式作为前置放大电路。
输入信号模拟音频Uid=5mV.10mV满足对指标的设计要求；输入电阻Ri..即满足高输入电阻的要求，跟性能指标中Ri=100K.的设计思路吻合；前置放大电路的电路增益Auf1=1+R11/R1满足对指标的设计要求。
3、有源带通滤波器
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。
高通滤波器：
fH=300Hz=1/（2pi*R*C）
C16=C17=C=10nF，算得R18=53KΩ
低通滤波器：
fL=3KHz=1/（2pi*R*C），算得R15=5.3KΩ
为满足设计要求，R15和R18分别用100kΩ和10kΩ电位器来进行微调。
4、功率放大器
功率放大的主要作用是向负荷提供功率，要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高，非线性失真尽可能小。
功率放大器的形式很多,有OCL互补对称功率放大电路，OTL功率放大电路，BTL桥式推挽功率放大电路和变压器耦合功率放大电路等。
这些电路各有优点，可以根据设计要求和设备条件综合考虑选用。
本次在语音放大器的设计中我们选用了五端功放TDA2030应用的电路。
TDA2030是一款hi-fi级的宽频功率放大器，很多有源音箱都是以它作基础的。
它在双电源下的最大输出功率能到18w，而我们这里只采用但电源供电，理论上能达到9w。
5、系统设计
语音放大电路图：
（用5mV的电源模拟语音信号作为输入）
元器件实物及引脚顺序
实验步骤
1、电路焊接
先进行直流稳压电路的焊接与调试，待直流稳压电路调试稳定后，才进行语音放大器的焊接，焊接从左到右，前一部分以LM324为中心，后部分以TDA2030为中心。
通电前认真检查，确定无误后，才可调试与测试。
2、直流稳压电源的调试
调零和消除自激振荡，测量纹波电压，调试。
测量值：
U+=11.96V，U-=-12.25V纹波电压：
正端6mV，负端1V调试，改变滤波电容参数，减小纹波电压。
3、前置放大器的调试
（1）静态调试：
调零和消除自激振荡。
（2）动态调试：
（3）输出电压的测量以及输出波形的观测；
（4）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。
测量差模输入电阻测量值
Auf1=Uo1/Ui=30.24与理论值吻合。
4、有源带通滤波器的调试
（1）静态调试：
调零和消除自激振荡。
（2）动态调试：
①输出电压的测量以及输出波形的观测；
②测量幅频特性，作出幅频特性曲线，求出带通滤波器电路的带宽BW；
③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，算出通带电压增益Auf2。
高通滤波器：
fH=1/（2pi*R*C）=300Hz
低通滤波器：
fL=1/（2pi*R*C）=3000Hz
放大倍数：
A=1+10/1=11
因此,理论计算滤波器带通范围:
300~3000Hz。
实测数据：
频率
（Hz\）
100
150
200
250
300
400
500
1000
2000
3000
4000
5000
输出电压峰峰值（v）
0.8
1.16
1.40
1.60
1.76
1.92
1.96
2.20
2.04
1.80
1.56
1.40
频率
（Hz\）
6000
7000
8000
9000
10000
输出电压峰峰值（v）
1.28
1.20
1.12
1.04
1.00
Ui=214mV，Uo=2.40V,放大倍数=2400/214=11.21
fL=250Hz，fH=3.5kHz，所以带宽BW=3500-250=3250Hz
CH1=10.2V，CH2=1.08V，功率P=
1.10W
结论：
实测数据基本符合理论要求。
5、功率放大器的调试
（1）静态调试：
输入端对地短路，观察输出端有无振荡，如有振荡，采取措施以消
除振荡。
（2）动态调试：
测量最大输出功率
输入f=1KHz的正弦输入信号，并逐渐加大输入电压的幅值直至输出电压Uo的波形出现临界削波时，测量此时RL两端输出电压的最大值或有效值。
CH1=10.2V，CH2=1.08V，功率P=
1.10W>1W符合设计要求。
6、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：
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）计算总的电压放大倍数。
7、试听
系统的联调与各项性能指标测试完毕之后，面对话筒说话，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。
实验中的问题提出与解决方法
问题1：
前级放大器焊接完成后再示波器中没有信号输出。
分析：
电路中可能有虚焊短接的情况。
解决：
用万用表仔细检查电路，逐个焊点进行测试，找出虚焊点并将其旱牢。
问题2：
下限截频过低。
分析：
高通滤波器中电流过大。
解决：
调节滑动变阻器。
问题3：
LM324滤波电路后没有输出波形
分析：
芯片管脚没接出去，电路中有短路；
解决：
电路焊接过程出现错误，补焊没有焊接的管脚，找到他，解决它。
问题4：
功率放大管TDA2030不能正常工作
分析：
可能是电路接错，或是芯片问题
解决：
查找电路问题未果，更换芯片，一切正常
经验教训：
在焊接这种封装的芯片是，一定要控制管脚温度对芯片的影响，尽量缩短烙铁与管脚接触的时间。
实验体会
1、在上学期电子工艺实习焊接电路，当时的电路图是老师给的现成的，并且电路是用导线进行连接，没有任何错误。
而这次实验是我们第一次真正意义上的从设计、仿真、选择原件、焊接、调试独立完成的实验。
在设计的过程中，我们查阅了相关资料，最终终于确定出了一套小组都很认同的方案。
通过这次课程设计,让我深刻地体会到了在电子设计过程中应该十分细心,而且应该有全局观.我在设计时因为没有考虑到后面的电路,只看眼前,不顾后面.结果搞的后面布线布得一团糟。
2、焊接技术对我们来讲是一个考验，尽管焊接的过程中我们已经很认真地焊接了，可是仍然出现了本不该相连的管脚被误焊、虚焊的问题，而且后来的排查过程也非常的麻烦，俗话说的好:
"磨刀不误砍材工。
所以这让我们懂得，做技术还是做工程，要脚踏实地，每一个环节必须都要做好。
首先，应该对电路的布局有一个整体的考虑，做到元件的布置合理，避免出现短路，断路等情况，而且应尽量使元件均匀地分布在整个电路板上，注意对称。
其次,在焊接过程要谨慎，避免出现接点之间的粘连和虚焊等情况。
最后，要认真检查电路,在确认准确无误后接通电源进行调试.。
但是，结果还是没有想象中的那么完美，
3、这次试验让我知道了一名理科生除了懂理论知识外，还得有一定的动手能力，这次试验让我知道了焊接电路就应该要仔细认真，不可马虎，更不能求简单而对焊工没有要求，比如虚焊的问题，应该在焊接的时候有所注意，虚焊会引发许多问题，严重了还会引起短路造成元器件烧毁。
4、在本次的实验中，这次设计所设计的内容贯穿了之前学过的所有有关电子类课程，特别是模电。
这让我们学以致用，充分挖掘了我们的知识内容，不过通过这次设计我也发现自己以前所学的知识很不扎实，很多学过的东西都忘记了，而通过此次实验我学会了很多东西和技能，真的很感谢包括任课教师在内的各位老师的这学期的指导。
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。
附录
1、集成运算放大器LM324的管脚图及基本参数
2、元器件符号
3.元件清单
名称
参数
9
电阻
10k
1
240
1
120
1
2k
1
5.1
1
51k
1
100k
2
4.7k
2
4.7
1
20k
1
电位器
10K
1
20K
1
2K
1
电容
0.1u
4
0.01u
4
电解电容
10u
2
1u
3
100u
3
4700u
2
其他
LED
1
IN4004
3
LM317
4
LM337
1
TDA2822+芯片座
1
LM324+芯片座
1
变压器
1
驻极体话筒
1
扬声器
1
跳线帽
六条
插针
一条
升级会员 