模拟电子电路设计报告.docx
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模拟电子电路设计报告
模拟电路课程设计报告
设计课题：
语音放大器设计
专业班级：
自动化09-8班
学生姓名：
赵杰
学 号：
310908020827
指导教师：
李端
设计时间：
2011/6/26
目录
第1章设计方案讨论及分析................................................................................3
1.1总述........................................................................................................3
1.2设计目的、任务和要求..................................................................3
1.3设计方案的选择与分析..................................................................3
1.4电路原理图........................................................................................5
1.5参数与元件清单...............................................................................8
第2章单元电路设计....................................................................................9
2.1直流稳压电路的设计.....................................................................9
2.2前置放大器的设计........................................................................9
2.3功率放大器的设计...............................................................................10
第3章制作与调试.............................................................................................11
3.1运放的调试.......................................................................................12
3.2功放的调试.................................................................................................12
第4章结论与心得........................................................................................13
参考文献
第一章
1.1概述
语音放大器由前置放大电路，直流稳压电路，滤波电路，功率放大电路共同组成，用来对输入的声音信号进行放大处理。
1.2设计目的、任务和要求
1.设计目的
（1）掌握分立或集成运放的工作原理及应用；
（2）掌握低频小信号的放大电路和功放电路的设计方法；
（3）了解语音识别知识。
2.设计任务与要求
（1）通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器；
（2）采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设语音信号的为一正弦波信号，峰峰值为5mV，频率范围为100Hz~1KHz。
1.3设计原理及其方案
本实验是要求制作一个由集成电路组成的具有语音信号放大作用的语音放大电路，其基本原理图如下
图1.语音放大电路原理图
由图可知，话筒输入信号可通过两级放大电路进行放大，再通过功率放大电路放大后输入。
另一方面，线路信号也可以通过混合前置放大器放大输出。
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LM386N-4输入100mv电压时，可达到设计要求。
另外，由于话筒输入信号为5mv，放大后要求达到100mv，放大倍数需在20倍以上，使用两级放大，各级为5倍左右。
两级均采用集成运算放大器，话筒放大倍数设为A1，混合运放的放大倍数设为A2，即放大倍数A=A1*A2。
本设计中A1=8.5，A2=3，A=A1*A2=25.5>20，再通过电位器来调节，使其达到设计的要求，电位器为10KΩ，其放大电路的示意图如下
图2话筒输入信号放大示意图
对于线路信号，同样可以用这种方法，只不过不用话筒放大器直接将信号送入到混合前置放大器中进行放大。
由于线路信号的大小为100mv,在功率放大器的放大范围内，因此混合前置放大器对它的放大倍数约为1倍，如下图所示：
图3线路输入信号放大示意图
1.4电路原理图
整体电路的电路图
LM324原理及应用：
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用左图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图
由于LM324四运放电路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,因此被广泛应用在各种电路中。
集成功率放大器TDA2003的管脚图及其参数
TDA2003是TDA2002的改进型，其输出功率更大，电路特点及内设的各保护电路与TDA2002相同。
它适用于收音机及其它设备中作音频放大
表1集成功率放大器TDA2003的基本参数
参数名称
符号
参数值
单位
备注
峰值电源电压
Vcc
40
V
直流电源电压
Vcc
28
V
工作电源电压
Vcc
18
V
50ms
输出峰值电流（重复）
Io
3.5
A
输出峰值电流（非重复）
Io
4.5
A
功率
Po
20
W
工作环境温度
Topz
–30~75
˚C
Ta=9˚C
贮存温度.结晶
Tstg，T
–40~150
˚C
引脚功能定义：
TDA2003为5脚单引直插式，其引脚功能如下：
\1——同向输入2——反向输入3——地4——输出5——输Vcc
图4集成功率放大器TDA2003的引脚图
1.5语音放大电路的元件清单
表2语音放大电路的元件清单
位置编号
名称
型号
规格
数量
备注
R1.R2
电阻
4.7KΩ
2个
25˚C
R3.R4.R5.R7.R8.R9
电阻
10KΩ
6个
25˚C
R10.R11
电阻
30KΩ
2个
25˚C
R6.
电阻
75KΩ
1个
25˚C
R12
电阻
220Ω
1个
25˚C
R13
电阻
2.2Ω
1个
25˚C
R14
电阻
1Ω
1个
25˚C
Rp1.Rp2
电位器
10KΩ
2个
调节音量
C1.C3.C4.C5.C11.C12.C13
电容
10μ
7个
25˚C.电极正负
C8.C10
电容
0.1μ
2个
25˚C
C9
电容
100μ
1个
25˚C.注意电极
C2
电容
1μ
1个
25˚C.注意电极
A1.A4
集成运算放大器
LM324
2个
25˚C
A
功率放大器
TDA2003
1个
25˚C
O
话筒
1个
25˚C
Y
扬声器
3W.4Ω
1个
25˚C
第二章
2.1直流稳压电压
总体分析
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。
直流稳压电源设计思路
电源变压器:
将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2
整流电路:
将交流电压u2变为脉动的直流电压u3
滤波电路:
将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4
稳压电路:
清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压u0的稳定
整体电路图仿真
2.2前置放大电路
本设计实验中的混合前置放大电路有放大话筒输入信号与线路输入信号的两个作用。
因此它的输入信号有两个均可以放大，下面电路为放大话筒输入信号的电路图，它是紧接着前面一级话筒输入级的输入端
2.3功率放大电路
由混合前置放大电路输入的信号可供给功率运算放大器频率范围为50HZ～20KHZ的语音。
为了提高语音的音质，应该减少输出阻抗，即可在扬声器的两端并联一个1Ω电阻和一个0.1μf的电容串联电路。
另外，在直流电压电路中，可并上两个电路，形成去耦电路，以减少引入运放而产生的干扰
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。
他一般直接驱动负载，带负载能力强。
从能量控制的观点来看，功率放大电路实质上是能量转换电路。
主要任务是使负载得到不失真（或失真较小）的输出功率。
在大信号下工作。
综合以上条件考虑，最优化的电路图如下：
图2.3功率放大器
第三章
3.1运放的调试
安装由左到右，前一部分以LM324为中心，后部分以TDA2003为中心。
通电前认真检查，确定无误后，才可调试与测试。
a静态调试：
调零和消除自激振荡。
b动态调试：
在两输入端加差模输入电压
，测量输出电压
观测与记录输出电压与
输入电压的波形，算出差模放大倍数
。
（2）在两输出端加共模输入电压
，测量输入电压
，算出共模放大倍数
。
（3）算出共模抑制比
（4）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。
（5）测量差模输入电阻。
3.2功放的调试
a静态调试：
集成输入对地短路，观察输出有无振荡，如有振荡，采取消振措施以消除振荡。
b功率参数测试
（1）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幅值直至输出电压
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
，则
（2）测量电源供给的平均功率
近似认为电源供给整个电路的功率即为
，所以在测试
的同时，只要在供电回路串入一只直流电流表测出直流电源提供的平均电流
，即可求出
。
此平均电流
也就是静态电源电流。
（3）计算效率
（4）计算电压增益
调试结果
能输出较清晰的声音信号，还算成功
第四章
过这次课程设计，让我深刻地体会到了在模电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。
这句话应该是我以后在做设计时应该牢记的。
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。
在调试过程中，会遇到许多麻烦。
我发现电位器的调节作用有问题，原来是接线接反了。
还有，应该接在同一个点的线没有接在一起，但是这样还是不行，经过仔细检查后发现，问题是两排接地线没有连在一起。
但是，结果还是没有想象中的那么完美。
焊接是最困难的，参考实验书最后讲的电子线路组装焊接知识（附录六）很多零件买不到，临时改了很多，或许造成电路有瑕疵。
语音放大器的最大缺点是噪音太大，可以多增加几级滤波电路来滤除纹波，还可以通过改进元器件的性能还减少噪音。
相信通过这些改进，这是自己的第一次课程设计，由于时间很紧迫，有些仿真电路图都没画，希望自己下次能做的更加完美吧。
最后给这次设计画上一个句号，期待下次能做出满意的电路设计。
参考文献
1艾永乐、李端主编。
模拟电子技术基础。
北京：
中国电力出版社，2008
2童诗白主编。
模拟电子技术基础。
北京：
高等教育出版社，2001
3阎有运主编。
电工技术实践。
北京：
中国矿业大学出版社，2003
4付家才主编。
电子实验与实践。
北京：
高等教育出版社，2005
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