语音放大器.docx
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语音放大器
语音放大器
电子电工教学基地
实
验
报
告
实验课程:
模拟电子技术实验实验名称:
语音放大器
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.通过实验总结回顾所学的模拟电子技术基础理论的基础实验,掌握低频小信
号放大电路和功放电路的设计方法。
(1)已知条件:
语音放大电路由“前置放大器”、“有源带通滤波器”、“功率放大器”、“扬声
器”几部分构成。
(2)性能指标:
各基本单元电路的设计条件分别为:
1)前置放大器:
a)输入信号U?
10mV;id
b)输入阻抗R?
100k,;i
2)有源带通滤波器:
a)带通频率范围为300Hz~3KHz;
b)增益:
A=1;u
3)功率放大器:
a)最大不失真输出功率为P?
1W;omax
b)负载电阻RL=8Ω;
c)电源电压+12V,-12V;
4)输出功率连续可调:
a)直流输出电压?
50mV(输出开路时);
b)静态电源直流?
100mA(输出短路时)。
(3)设计要求
1)选取单元电路及元件
根据设计要求和已知条件,确定前置放大器、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)前置放大器电路的组装与调试
AAUdUc测量前置放大电路的差模电压增益、共模电压增益、共模抑制比
KRCMRiBW、带宽、输入电阻等各项技术指标,并与设计要求值进行比较。
3)有源带通滤波电路的组装与调试
AUdBW测量有源带通滤波电路的差模电压增益、带宽、并与设计要求值
进行比较。
4)功率放大器的组装与调试
PPo,maxDC测量功率放大器的最大不失真输出功率、电源供给功率、输出效
、直流输出电压、静态电源电流等技术指标。
率
5)整体电路的联调与试听。
6)用EWB软件对电路进行仿真分析。
语音放大电路由“前置放大电路”、“有源带通滤波器”、“功率放大器”、“扬声器”
几部分构成。
输入前置有源功率信号放大器滤波器放大器
扬
声
器
语音放大电路原理框图
总原理图
输入端采用麦克风和音频线路输入两种形式,声音通过麦克风(或音频线
路)输入前置放大电路,进行一次放大后输入二阶有源带通滤波电路,对通频带
(300Hz-3000Hz)以外的信号进行滤波,以消除杂音,最后将经过放大和滤波的
信号输入功率放大电路,进行功率放大后将声音通过扬声器输出。
前置放大电路可采用两级负反馈放大器、差分放大电路,也可以用集成运放
构成的测量用小信号放大电路等。
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。
比较:
两极负反馈放大器电路比较复杂,而且对共模噪声也会放大,从而使电路
噪音太大影响放大效果。
具有恒流源偏置的差分放大器也适用于设计,但相对于
测量放大器而言,仍显复杂,因此本设计采用集成运放构成的测量用小信号放大
电路。
测量放大电路由两个同相放大器和一个差动放大器组成,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。
电路图如下:
电路差模输入电阻R=2Rid
差模电压增益:
A=(1+R/R)*R/Ruo2053
为了提高信噪比,前置放大电路增益可适当取大,
为20k,R=10k,,R=9.1k,R=100k,,放大倍数为51至150.令Ro=200,,R20345
将R5设为滑动变阻器使放大倍数实现动态可调。
有源滤波电路是由有源器件与RC网络组成的滤波电路。
本实验采用具有Butterworth特性的典型的二阶有源滤波器。
在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下,把相同元件的压控电压源滤
波器的LPF和HPF串联起来,可以实现Butterworth通带响应。
用该方法构成的
滤波器的通带较宽,通带截止频率易于调整,多用作测量信号噪声比的音频带通
滤波器,电路图如下图所示,能抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号。
本电路采用的宽带带通滤波器,在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下,把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串联起来可以实现带通滤波器的功能,而且带通滤波器的低频截止频率fL由HPF的截止频率决定,高频截止频率fH有LPF的截止频率决定。
电路图如下:
与LPF有关的量
12Q1Cf,,C,n12;;;R2QR,,2,RCCnn12
与HPF有关的量
12Q1Rf,,R,n21;;C2QC,,2,CRRnn12
(1)增益:
Au=1
(2)带通频率范围:
300Hz~3kHz
功率放大器用来放大电流,使信号能够驱动负载(喇叭)。
要求输出功率尽可能
大,效率尽可能高,非线性失真尽可能小。
在这个实验中,我们用五端集成功放TDA2003作为单片集成功放器件。
它性能优良,功能齐全,并附加有各种保护、消噪声电路,外接元件大大减少,易于安装。
集成功放工作在甲乙类状态,静态电流在10mA~50mA以内,因此静态功耗很低,
但动态功耗很大,且随输出的变化而变化。
P=U?
/R、Ic=Pc/Uc
电路如图
通过计算得:
C1=1.0uFC2=22uFC3=33pFC4=100nFR1=20kΩ
R2=1kΩR3=20kΩ
1、
NE5532介绍
NE5532是高性能低噪声运放,它具有较好的噪声性能,优良的输出驱动能力及
相当高的小信号与电源带宽。
(1)小信号带宽:
10MHz;
(2)输出驱动能力:
600Ω,10V;
(3)输入噪声电压:
5nV/?
HZ(典型值);(4)DC电压增益:
50000;
(5)AC电压增益:
10KHz时2200;(6)电源带宽:
140KHz;
(7)转换速率:
9V/μS;
(8)大电源电压范围:
?
3~?
20V
管脚图如下
麦克的接入
麦克有一端接到外壳,把这端接地,另一端接到第一级的输入。
LM324介绍
LM324为四运放集成电路,采用14脚双列直插塑料封装。
,内部有四个运算放
大器,有相位补偿电路。
电路功耗很小,lm324工作电压范围宽,可用正电源3~
30V,或正负双电源?
1.5V~?
15V工作。
它的输入电压可低到地电位,而输出
电压范围为O~Vcc。
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,四组运放相互单独。
每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示,它有
5个引出脚。
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
低廉等特点,因此他被非常广泛的应用在各种电路中。
LM324引脚排列见图
TDA2030介绍
TDA2030采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。
该集成电路广泛应用于
汽车立体声收录音机、中功率音响设备,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。
电路特点:
[1].外接元件非常少。
[2].输出功率大,Po=18W(RL=4Ω)。
[3].采用超小型封装(TO-220),可提高组装密度。
[4].开机冲击极小。
[5].内含各种保护电路,因此工作安全可靠。
主要保护电路有:
短路保
护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接(Vsmax=12V)以及负载泄放电压反冲等。
[6].TDA2030A能在最低?
6V最高?
22V的电压下工作在?
19V、8Ω阻抗
时能够输出16W的有效功率,THD?
0.1%。
管脚图如下
扬声器的接入
扬声器负极接地,正极接到输出端。
扬声器采用8Ω,2W。
可以输出放大了的音频信号,而且较清晰,放大倍数良好
有源带通滤波器的测试:
静态调试:
调零和消除自激振荡动态调试:
调节输入信号的频率,使输出电压达到不失真的最大值。
记录此时的
电压值和频率。
不断改变输入信号的频率,(变大和变小),当电压的幅度为最大
值的0.707倍时,分别记录此时的频率,即为上限截止频率和下限截止频率。
由
此可计算出通频带。
测得通频带为下限截频:
303Hz
通频带上限截频:
2.985KHz
功率放大电路的调试:
静态测试:
将输入端对地短路,观察输出是否有振荡,得到结果:
功率放大电路静态没有产生自激振荡;静态输出电压U=48.982mV<50mV;静态电源电流I=45.327mA<100mA;从而可得功率放大电路的静态符合要求。
动态测试:
输入信号频率为1kHz,Vpp=1V
输出电压的有效值为:
Uo=3.577V
动态测试也满足要求
1.在布线时,我们采用的是带面三孔单面电路板,在背面布线,由于我们没有
充分考虑线路的美观,线路排版的比太美观,虽然不影响检查测试,但这给调试、
改正电路留下了潜在的麻烦。
解决方案:
今后应该注意有效利用板上通路,合理布局,保持板面简洁。
2.我们焊完板子初次调试时出现了波形,但后来一直出现同一个问题:
第一二
级电路有正确输出波形,无论怎样调节滑阻、输入信号、前级电路,第三级无输
出。
解决方案:
我们先全面检查了第三级电路,排除了电路布局、焊接短路的问题;
最后我们找到问题是第三级输入端的电容烧坏了,之所以一直没发现,因为我们
一直认为电容烧坏都是“烧爆”的现象,而我们这个烧坏的电容从外观上没有任
何异常,经过了解我们有知道了检测各种器件好坏的方法,此次经历让我们有独
特的收获。
3.接入喇叭时,应该保证喇叭有较长的导线保证它放在较远的位置不影响电路信
号;
解决方案:
接入麦克风时,要保证麦克风的导线接触正常,必须减少与喇叭连接
导线的裸露部分,较少噪声影响。
名称标称值个数电阻2.2(2w)1
10k5
1k3
22k1
100k1
3.3k1
3.9k2
1001
20k2滑动变阻器100K1
10K1电容(F)22n1
10n1
10u2
1u1
100u2
100n2
30p1
22u1芯片TDA20301
NE55321
LM3241喇叭2W8欧1集成座3散热片1导线(m)若干麦克1电路板1焊锡丝若干
1.《电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计》侯建军高等教育
出版社
2.《模拟电子技术》刘颖清华、北京交通大学出版社3.《基础电路分析》清华、北京交通大学出版社4.《电路基础实验》清华、北京交通大学出版社