综合电子设计_驻极体话筒放大电路

1、综合电子设计 驻极体话筒放大电路 驻极体语音放大器设计论文姓名 学号 班级 日期 2014.11.29-2014.12.3 目录一、前言：3二、设计目的4三、知识点和设计内容4四、设计思路41、语音放大器的基本构成42、 性能指标53、 设计要求5五、设计原理61、集成直流稳压电源62、前置放大电路73、有源带通滤波器84、 功率放大器95、 系统设计9六、元器件实物及引脚顺序10七、设计步骤111、 电路焊接112、 直流稳压电源的调试113、 前置放大器的调试124、有源带通滤波器的调试125、 功率放大器的调试146、系统联调147、试听15八、实验中的问题提出与解决方法15九、 实验体

2、会15十、市场前景分析16十一、参考文献161 童诗白 华成英 模拟电子技术基础（第四版）. 高等教育出版社162 高晶敏 柴海丽 数字逻辑与数字电路. 科学出版社163 路勇. 电子电路实验及仿真. 北京交通大学出版社164 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计. 电子工业出版社165 彭介华. 电子技术课程设计指导. 高等教育出版社166 毕满清. 电子技术实验与课程设计. 机械工业出版社167 芯片资料查询网站：16十二、附录161、 集成运算放大器LM324的管脚图及基本参数162、元器件符号183.元件清单18语音放大器设计摘要：为了实现语音信号的不失真放大，在设计电路过程中，主要分

3、为三个模块单元电路构成系统，其分别为：电源模块、前级放大加带通滤波模块、BTL功率放大模块。首先，通过全波整流、滤波、稳压，为后续模块提供±12V的直流电压。语音信号通过前级放大电路进行声音信号转化为放大的电压信号。然后，信号经过带通滤波电路得到频率要求为：300Hz3KHz的电压信号。再通过BTL功率放大电路使电信号化为声音信号并放大。运放器选择LM324，功放选择TDA2822。在整个设计的过程中，还需考虑电路自激振荡、噪声消除及其他因素。因此可以通过理论搭建电路，通过multisim、protel等仿真软件进行仿真、调试，来满足各项技术指标的要求。关键字： 语音放大，滤波，功放

4、，LM324，TDA2822一、前言：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

5、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。Abstract:Implementation of speech signal is not distortion amplification, in the process of circuit design, mainly divided into three modules unit circuit system, it is respectively:【 1 】 the power module【 2 】the front-end amplifier with

6、bandpass filter module【 3 】 BTL power amplifier module.Thought process: first, through full-wave rectifier, filter, voltage regulator, for subsequent modules provide + 12 v dc voltage.The second: speech signal through the front-end amplifier voice signal into voltage signal amplification circuit.Thi

7、rd: signal band-pass filter circuit to obtain frequency requirements for: 300 hz - 3 KHZ voltage signal. Travel through the BTL power amplification circuit the electrical signal into sound signal and amplification.Fourth: op-amp selection LM324, choose TDA2822 power amplifier.Fifth: in the process o

8、f the whole design, still need to consider self-excited oscillation circuit, noise elimination and other factors. So can through theoretical structures, circuit, by protel simulation software simulation and debugging, such as to meet the requirements of the technical indexes.Keywords: voice amplifie

9、r, filter, power amplifier, LM324, TDA2822二、设计目的（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。三、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以及基础电焊。四、设计思路1、 信号输入前置放大器有源带通滤波器功率放大器喂，大家好1、语音放大器的

10、基本构成 根据要求，输出功率 P=2W，电阻R=4，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 、同时输出12V的电压 、输出纹波电压小于5mV (2)

11、 前置放大器 、输入信号：Uid.10mV 、输入阻抗：Ri=100k. 、设定增益Auf1=30 (3) 有源带通滤波器 、带通频率范围：300Hz3kHz 、增益：Au=1 (4) 功率放大器 、最大不失真输出功率： Pmax>=2W 、负载阻抗：RL=4 、电源电压：+12V，-12V (5) 输出功率连续可调 、直流输出电压：.50mV（输出开路时） 、静态电源电流：.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

12、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。 五、设计原理1、集成直流稳压电源 稳定的直流

13、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5.1.1 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

14、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

15、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。 图5.1.2 直流稳压电源以及稳压电路整流二极管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

16、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。 图5.2.1 前级放大电路 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

17、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。图5.3.1 带通滤波电路高通滤波器：fH=300Hz =1/(2pi*R*C)C16=C17=C=10nF，算得R18=53K低通滤波器：fL=3KHz =1/(2pi*R*C)，算得R15=5.3 K为满足设计要求，R15和R18分别用100k和10k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

18、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。图5.4.1 功率放大电路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） 图5.5.1 语音放大电路六、元器件实

19、物及引脚顺序七、设计步骤 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+=11.8V，U-=-11.8V 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

20、），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 =10.4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： 、输出电压的测量以及输出波形的观测； 、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； 、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。 实测数据：Ui=10mV，最大输出电压峰峰值：372mv，拐点电压372*0.707=270mvfL=350Hz，f

21、H=3.5kHz， BW=3500-350=2700Hz 频率（kHz）0.160.200.250.300.350.400.500.600.971.101.50输出电压峰峰值（mv）112148188228274308340360372372368频率（kHz）2.502.903.203.704.50输出电压峰峰值（mv）3163042882662405、 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

22、时RL两端输出电压的最大值或有效值。Up-p=11.8v，Up=5.9v，RL=8，Po,max= Up2/RL=4.35w；有效值：Uo=5.9* /2=4.17v 功率有效值：Po=Uo2/RL=2.17w6、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，

23、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。八、实验中的问题提出与解决方法 问题1：稳压电源得不出该有的电压域分析：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。但是再次测试时仍然没有成功，在学长的帮助下，发现是稳压管在测电压的时候烧坏了，换好稳压管后才能得到合适的电压，1.25-18.3问题2：上限截止频率过

24、高，达到9M分析：可能是电路虚焊，或者元件烧坏了在认真分析电路后，换了一个电容，于是就可以得到3M多点的上限截止频率了。问题3：接好喇叭后能出声，但没过一会就不出声了。分析：虚焊，电源有问题或接地有问题。解决：经测试，在接好喇叭后，电源电位出现跑飞，电源带不动负载的现象，于是开始再次检查电源，再次测试时仍然还有之前的问题没有解决。在老师的指导下，检查了接地的几路线，将三面的地线用导线重新旱牢。终于再次测试时不但没有了之前的问题，音质还很好，得到了老师的肯定。九、 实验体会 1、 这次综合电子设计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，用时一周的时间，期间

25、倾注了大量的精力和心血。在设计的过程中，我们通过查阅相关资料以及向学长请教，最终决定在老师给的电路基础上加以修改，确定最终方案。2、 在这次课程设计中，通过回顾所学模拟电子技术基础理论和基础实验，我们小组掌握了低频小信号放大电路和功放电路的一般设计方法，同时让我深刻地体会到自己电焊基础能力的不足，这也许是自己的性格使然，前期焊点焊的不是很近乎人意，出现了虚焊的问题，而且后来的排查过程也非常的麻烦，但我们相信只要足够细心和耐心，我们还是能把电焊这块实践很好地完成的，当然事实也证明了我们是对的。3、通过这次综合电子设计，我们懂得了凡是应该有全局观。比如我们在设计时，应该在布线上持认真态度，先在纸上模拟电路板，把元件按照比较美观的位置合理安置好，因为这样在之后的焊接我们就能顺利很多。4、通过本次课程设计，我们体会到了团队合作的重要性，因为一个完整的项目工程是一个人根本无法完成的，而团队协作就是我们成功的坚实后盾及保障。因此在这里我