电子系统设计与工程实践语音放大器.docx

电子系统设计与工程实践语音放大器.docx

《电子系统设计与工程实践语音放大器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子系统设计与工程实践语音放大器.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电子系统设计与工程实践语音放大器

语音放大器

摘要：

所做设计为语音放大器。

通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后带动扬声器发声。

电路由LM324组成的前置放大电路，OP27EP组成的带通滤波电路电路和TDA2030组成的功率放大电路三部分构成。

本身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。

而TDA2030一款输出功率大，静态电流小，负载能力强，电路简洁，制作方便，性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。

电路功能是将音频信号进行放大，便于携带，适用性强。

关键字：

语音放大LM324OP27EPTDA2030

1、总体设计

A）前置放大电路

前置放大电路采用集成运放LM324构成两级放大电路。

为增强对输入信号的保持性，故两级放大电路均采用同相放大电路组态。

放大电路的增益可以通过改变反相端的输入电阻与反馈电阻的笔直来调节，即

。

放大器输入漂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同等重要。

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。

B）带通滤波器

有源带通滤波器是用有源器件与RC网络组成的滤波电路。

有源滤波电路的种类有低通、高通、带通和带阻滤波器，滤除噪音信号，使正常的语音信号通过。

滤波要求是300Hz~3000Hz且频率衰减至少60db/十倍频的带通滤波器所以滤波器设计至少三阶的高通和低通串联形成带通滤波器根据设计要求参数用FilterLab软件设计出四阶的高通和四阶的低通滤波器。

两部分电路串联形成所需要的带通滤波器。

C）功率放大电路

功率放大的主要作用是向负载提供所需的功率，在信号不失真的前提下，要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高。

我们在设计时采用了TDA2030作为功率放大芯片。

TDA2030是目前音质较好、价格较低、外围元件较少、应用较方便的一款性价比较高的集成功放。

它的电气性能稳定、可靠、能适用长时间连续工作，集成块内部具有过载保护和热切断保护电路，不会损坏器件。

在单电源使用时，散热片可直接固定在金属板上与地线相通，无需绝缘，使用十分方便。

2、电路设计

（1）前置放大电路模块电路设计

前置放大电路以集成芯片LM324为核心，由2个同向放大电路组成，如图所示。

该电路具有输入阻抗高，电压增益容易调节，输出不包含共模信号等优点。

本电路主要起放大电压幅度的作用。

由于在第二级使用电位器作为反馈电阻，因此整个前置放大电路的增益可调。

图1前置放大电路原理图

附1前置放大电路仿真

（2）带通滤波电路模块电路设计

滤波要求是300Hz~3000Hz且频率衰减至少60db/十倍频的带通滤波器，所以滤波器设计至少三阶的高通和低通串联形成带通滤波器。

根据设计要求参数用FilterLab软件设计出如图以OP27EP为核心的四阶的高通和四阶的低通滤波器，两部分电路串联形成所需要的带通滤波器。

图2带通滤波电路原理图

附2滤波电路仿真

（3）功率放大电路模块电路设计

功率放大电路主要起放大电流的作用。

其中TDA2030为集成功放器件，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。

并具有内部保护电路。

电路图如图所示。

图3功率放大器电路原理图

附3功率放大电路仿真结果

3、测试及结果

（1）测试方案及平台

整体电路焊接完成之后，分别从每一级的输入端用信号发生器输入适当幅度与频率的正弦信号，然后从该级的输出端用示波器观察波形，一方面看输出是否有失真，一方面对增益与截频进行调节。

分级调试完成并确定每一级都运行正常之后，将三级连接起来，在前级用信号发生器接入50mVpp，3KHZ左右的正弦信号，功放输出端接示波器进行统调，这时观察波形是否正确，改变频率看截频是否合适。

统调完成后，就可以将扬声器接入输出端，输入端同样适用信号发生器，这时扬声器输出声音的音调应当随着信号发生器输入信号的频率而改变，如果将mp3的音乐接入输入端，扬声器应当就可以播放出没有失真，没有杂音的音乐。

若上一步没有问题，那么可以基本确定音频放大电路没有问题，这时可以调节麦克风电路。

给麦克风供5V左右的电压，其输出端接示波器，调节电位器以调节麦克风的工作点，如果工作点合适，对麦克风说话可以看到示波器有相应的波形，且波形应当清晰易辨，幅度大约在几十到几百毫伏。

麦克风电路调节好后，将其接入放大电路输入端，如果不出意外就能听到清晰的语音信号了。

否则，则将扬声器换成示波器，观察波形，检查电路继续调试。

（2）电路测试及结果

对前置放大电路进行测试，加+12v，-12v电压，输入50mVpp，3KHZ正弦电压，输出波形峰峰值为800mV左右，可计算出前置放大电路电压放大倍数为16倍。

对功率放大电路进行测试，测得可将电压放大6倍。

4、心得及体会

制作过程中通过查阅相关资料，使我们认识了一些常用的集成运放芯片，功率放大芯片等，熟悉了它们的使用与参数；对运放及运放电路的了解也更加深入，从之前的理论学习过渡到实际应用中来；掌握了电路调试的方法与技巧，对各种仪器的使用更加熟练。

在实验过程中可能会引起波形的失真，其中原因有：

削波失真——原因是输入信号没有隔直，造成的信号中点不对称，放大后单边削波；还有可能是放大器放大不对称，也是单边削波;若两头都削波，则放大器增益太大；还有可能是阻抗不匹配造成的。

要避免上述问题的产生就应找其相对应的办法解决。

语音放大器实验电路繁多复杂，实验综合考察了实验课上所学到的各种电子电路的连线、调试和设计，每一个环节都需要认真仔细地完成。

在进行实验设计中，我也遇到了很多的困难。

首先，在实验电路的设计上，我们花费了大量的时间搜集资料，仿真和修改，这一过程使我对所学的电路知识进一步加强和巩固，通过咨询老师和同学之间的相互交流，使我对很多知识点又重新掌握和学会运用，学会处理连接电路的问题，以及在进行仿真时如何调试可使得波形正确清晰易观察，这次制作给我上了最有意义的一课.

注意：

1、滤波器电路用FilterLab软件进行设计，然后用Multisim进行仿真调整到所需参数，然后再进行实际的焊接调试。

2、在我实际调试中出现的问题是，用OP07连成的滤波电路不出波形，而全部换成OP27就可以，OP27比OP07价格高好几倍，所以大家根据实际需求进行选型与调试，看别的芯片是否也可以。

附件1整机电路图

附件2实物照片