扩音机电路设计实验报告.docx

1、扩音机电路设计实验报告北京邮电大学实验报告实验名称：扩音机电路的设计与实现学院：班级：学号班序号：日期：一、课题名称扩音机电路的设计与实现二、报告摘要和关键字1.摘要：本实验主要采用运算放大器和集成音频功率放大 电路构成扩音机电路， 将话筒送出的微弱信号放大成能推动扬声 器发声的大功率信号 。报告中首先结合设计任务要求给出设计思 路和总体结构框图， 然后讨论各级电路具体设计和原理图， 后给 出了仿真结果，实际搭建电路测试的数据，所得的波形图，调试 过程中遇到的故障和问题分析，最后对本次实验进行了总结。2 . 关键字：前置放大 音调控制 功率放大 扩音三、设计任务要求 采用运算放大器和集成音频功

2、率放大电路设计实现一个对 话筒输出信号具有放大功能的扩音机电路。1、基本要求：1）最大输出功率不小于 2W2）负载阻抗为 8?3）具有音调调控功能，即用两个电位器分别调节高音和低音。当输入信号为1kHz时，输出为OdB;当输入信号 为100Hz正弦时，调节低音电位器可以使输出功率变化士12dB;当输入信号为10KHz时，调节高音电位器也可以使 输出功率变化士 12dB4）输出功率的大小连续可调，即用电位器可以调节音量 的大小2、提高要求：1） 频率响应：当高、低音调电位器处于不提升也不衰减的位置时，-3dB的频率围是80Hz6KHz即BW=6KHz2） 输入端短路时，噪声输出电压的有效值不超过

3、 10mv3） 输入信号源为话筒输入，输入灵敏度不大于 30mv四、设计思路与总体结构框图图1扩音机电路的原理框图扩音机电路主要采用运算放大器和集成功率放大电路构成， 原理 框图如图1所示。前置放大主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声小；音调控制主要实现对输入信号高低音的提升和衰减；功率放大器决定整个电路的输出功率、 非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。电路设计时首先根据技术指标的要求， 确定各级增益的分配，然后对各级电路进行具体的设计。 Qma=2W负载阻抗为8 Q,最大输出电压UOmax= ( POMAXRL) 1/2。使输入5mV的信

4、号放大到输出的 4V,需放大倍数为800。扩音机中各级增益的分配为：前置放大级的电压放大倍数为100, 音调控制级的中频电压放大倍数为1，功率放大级的电压放大倍数为 8。五、分块电路和总体电路的设计1.前置放大器：由于话筒提供的信号非常弱，一般在音频控制器前面加一个前置放大 器。考虑到设计电路对频率响应及零输入时的噪声、电流、电压的要 求，前置放大器选用集成运算放大器 LF353.前置放大电路如上图所示，由LF353组成的两级放大电路串联，放大倍数为 11*11 = 121倍元件参数为：R1 = 100 R2=10KQ R3=100KQ R4=100K QR5=100 R6=10K Q R7=

5、22K Q R8=3.3 K Q R9=3.9 K QR10=8.2 K QC1 = 10uF C2=100pF C3=10uF C4=100uF C5=10uF2音调控制器音调控制器功能为：调节音响放大器的频率响应，更好地满足人耳的 听觉特性。音调控制器对高音和低音进行提升或衰减， 对中音信号增 益不变。音调控制器幅频率特性曲线如下图所示。音调控制电路如下图所示,音调控制器的关键是电阻电容网络的选频作用，其输入信号分成两个支路送到放大器的输入端。一条经 R8Rp1、C6 R9到输入端。并经过C7 R10到输出端形成负反馈；另一 条经Rp2 R11、C8到输入端。C6 C7容量大，对低频信号影

6、响大， C8容量小，对高频信号起作用。H17KayaA中频段C6 C7短路，C8开路图4.中频等效电路图低频段C8视为开路，Rp1从左端滑到右端，容抗将增大，电路增益也增大。即：调节Rp1可改变低音放大倍数，产生提升和衰减的效果。*12V*上、LFJ5JNIGND高频段C6 C7视为短路，调节Rp2改变高音放大倍数。元件参数为：R8=51 R9=51KQ R10=51KQ R1仁 18K QC6=0.001uF C7=0.001pF C8=680pF3功率输出级TDA2030A外形图和常规外部接法功放要求功率尽可能大，失真尽可能小，效率尽可能高。此处选用TDA2030A型集成功率放大电路，上升

7、速率高、瞬态互调失真小；输出功率较大；外围电路简单，使用方便；5脚单列直插封装，体积小;含保护电路，安全可靠。ORDERING NUMBERS DA2O20AI-TDA2D3CIAV功率放大级电路图4.实际搭建的电路图5.Multisim 仿真电路原理图六、所实现功能说明本实验存在多级电路，所以采用分级搭建分级测试的方法， 最后再进 行总体调测。1.前置放大级：实验要求第一级放大电路放大倍数为 120倍左右，按照前述所选元件 及相应参数连接电路，输入信号为 5mv,频率为1kHZ最后输出信号 为587mv,放大倍数为117，相位与输入信号一致，满足要求，第一级 所得波形图如下图所示：2.音调控

8、制级电路要求对低频和高频的增益进行提升或衰减， 中频增益不变，输入电压 400mv调节Rp1改变低频放大倍数，使得增益为10左右；调节Rp2 改变高频放大倍数，使得增益为 6左右。（1）、低频f=100HZ, Vi=400mv, Vo=4vAu=10I*(2)高频f=10kHZ, Vi=400mv, Vo=2.611vAu=6.5所得波形图如下图所示:3.功率放大级测试：中频测试参数：输入电压输出电压电压增益400mv12.43V31.074.总体电路功能及测试：（1） 最大输出电压峰峰值：Vpp=12.43v负载RL=8Q最大输出电压有效值12.43/（2*1.414）=4.407v最大输出

9、功率值：4.407*4.407/8=2.427W（2） 直流电压输出值9.48mv（3） 噪声测试：当输入端接地短路时，输出噪声为 4.47mv（4） 音量调节测试：调节 Rp3,观察示波器，输出电压连续可调, 接入话筒后发出的声音音量可以控制。所实现功能评价:要求前置放大级电压放大倍数为120,实际放大倍数为117,满足要 求，要求音调控制级中频电压放大倍数为 1，达到要求，功率级放大 倍数为9.6，满足要求，噪声输出小于10mv达到要求，最大输出功 率为5.8W,大于2W达到要求，调节Rp3实现电压连续可调，功率 连续可调，最后实际试验能够将放出的音乐放大且噪声较小， 达到试验目的。七、故

10、障及问题分析：1、 由于刚刚搭建时没有注意面包板的合理分布，导致有些元件连接 位置混乱交叉而短路，通过重新设计使布局比较合理和美观。2、 由于电容正负误接反了，电源极性接反，集成运放的管脚出现错 误，导致实验中出现失误（烧毁元件或无波形输出），及时检查并发 现了错误。3、有些元件之间应有的连接没有用导线接入或者连接错误导致不出 波形或者电压源无输出等，通过反复检查电路发现错误并改正。4、测试时有时候不能输出正确的波形，检查电路连接无误，检查到 是由于电路设计时元件参数有误，改正了这一问题。5、电路中电位器的型号是不相同的，搭建时没有注意到，使电位器 的位置接反了，波形不稳，之后发现了这一问题。

11、6、有时候出现波形不稳，电路可能接触不良，试着将元件慢慢按下 去按紧一点，并且将引出的短线插紧，情况会好一点。7、每级单独测试时均有波形输出，但整机测试时波形就会失真且产 生自激振动，询问老师后，通过减小直流电源的幅值消除自激，改变 第三级电位器的阻值大小使波形不再失真，再接入要求的直流电源， 即可输出正常的波形。八、总结和结论 此次实验从查询资料、设计电路、做电路仿真到电路实际测量， 都历经了艰辛的调试、测量，最终完成了实验。综合性实验涉及了几乎整个电路设计与实现的过程， 而且这是学 习模拟电路以来第一次完整体验实际电路的实现， 这个过程让我获益 颇多。通过这次实验， 我了解了功率放大电路的

12、频率特性及音调控制 原理，熟悉了集成功率放大器的基本使用， 学习了扩音机电路的整机 调测及各项指标的测试方法， 对模拟电路的设计过程和方法有了基本 了解和认识，能够对简单电路系统中出现的故障和问题提出解决方 案，熟悉了 Multsim 软件的基本使用。为发现和解决实际电路问题，我查阅了不少资料，和同学讨论交流，询问老师，一同解决问题，提高了解决实际问题的能力。实际 电路的调试是个很艰难的过程，我们一共去了八次实验室，每级调试 都会遇到各种不同的问题，有的问题很难被发现，每级都能够正常的 输出后，整机调试遇到了很多问题，输出波形有很强的自激振荡和失 真，为了解决这一问题，我们找了很多办法，也问了

13、同学和老师，终 于功夫不负有心人，在多次的调试后终于成功，那时心特别的喜悦和 激动。九、multsim 仿真原理图、波形图十、所用元器件及测试仪表清单电路元器件测试仪器集成运算放大器LF353 （2个）单片集成功率放大电路 TDA2030A（ 1个）面包板（1个）二极管 1N4001（ 2 个）电位器500K（ 2个）电位器10K（ 1个）功率电阻8Q （1个）散热片（1个）电阻、电容若干导线若干其他直流稳压电源 函数信号发生器 万用表示波器毫伏表十一、参考文献1电子测量与电子电路综合设计型实验讲义， 北京：北京邮电大学电路中心，20152宝玲等.电子电路基础，北京：高等教育，2008十一、附录1模拟综合实验过程考核统计表2波形图