研究生电类综合实验

研究生电类综合实验（B类）南京理工大学

电工电子教学实验中心内容概要实验目标和要求实验原理实验技术指标实验设计方法实验仿真和调试实验验收实验报告要求实验参考书和资料欢迎你,同学实验目标和要求通过学习和训练，掌握基于计算机和现代EDA技术的电路系统设计、仿真和实验调试方法。要求：能够运用Multisim等EDA软件对常规模拟、数字电路进行设计、性能仿真和分析，掌握基于EDA技术的电路设计基本方法和步骤。掌握小型模/数综合电路的设计、硬件电路搭建、实验调试和参数测试方法。实验原理小型音响放大器的设计、仿真与调试嘿，知道什么是音响吗？音响系统是指用传声器把声波信号转换为电信号，经过一些电路的处理，最终用扬声器将电信号再转换为声波信号重放的系统。简单音响系统的组成实验原理本实验音频放大器的组成有一定增益、输入阻抗比较高（远高于话筒输出阻抗）、输出阻抗比较低（不影响音调控制电路的正常工作）、噪声系数尽可能小，可采用基于集成运放的同相输入比例运算电路实验原理本实验音频放大器的组成对低音（几十几百赫兹）或高音（几千几十千赫兹）的增益进行提升或衰减，而保持中音（几百几千赫兹）的增益不变，达到补偿声学特性，美化音色等目的。音频范围：20Hz-20kHz实验原理本实验音频放大器的组成使输出电压和电流都得到放大，输出足够大的功率，驱动喇叭发声实验原理前置放大器实验原理音调控制器这部分有些小难度，耐心阅读喔！10uF10uF实验原理音调控制器的频率响应fL1：低音转折频率，一般为几十赫磁fL2：中音转折频率，fL2=10fL1f0：中音频率或称中心频率f0=1KHzfH1：中音转折频率fH2：高音转折频率，fH2=10fH1，一般为几十千赫磁实验原理音调控制器中频区等效电路设

C1

＝C2>>C3

；R1

＝R2；并且在低、中音频区C3

可视为开路，在中、高音频区C1

、C2

可视为短路，在整个音频区C4

、C5

可视为短路实验原理音调控制器低频区等效电路C3

可视为开路，C4

、C5

可视为短路，Rw1

的滑臂在左端实验原理音调控制器低频区等效电路C3

可视为开路，C4

、C5

可视为短路，Rw1

的滑臂在右端实验原理音调控制器低频提升区频率特性通常情况下，取1/

2=f

L1/f

L2=0.1实验原理音调控制器低频提升区频率特性当<<1

时，当=

1

时，考虑到1/

2=0.1，得：其模为：可见，当=1

（f=fL1）时，电压增益Au1相对于AuL下降了3dB实验原理音调控制器低频提升区频率特性当<<1

时，当=

2

时，考虑到2/

1=10，得：其模为：可见当=2

（f=fL2）时，电压增益Au2相对于AuL下降了17dB实验原理音调控制器低频提升区频率特性当fL1<

f<fL2时，电压增益的衰减速率为－20dB/10倍频，即－6dB/倍频实验原理音调控制器低频衰减区频率特性衰减区频率特性可以用和提升区类似的方法得到实验原理音调控制器高频区等效电路设

C1

＝C2>>C3

；R1

＝R2；并且在低、中音频区C3

可视为开路，在中、高音频区C1

、C2

可视为短路，在整个音频区C4

、C5

可视为短路实验原理音调控制器高频区等效电路采用星形三角形连接转换，并假设：则有：实验原理音调控制器高频提升区频率特性Rw2

的滑臂滑到最左端时：实验原理音调控制器高频提升区频率特性通常情况下，取3/

4=f

H1/f

H2=0.1实验原理音调控制器高频提升区频率特性当<<3

或f<<fH1时，(0dB)当=

3

或f=fH1时，(3dB)当=

4

或f=fH2时，(17dB)当>>4

或f>>fH2时，6dB/倍频实验原理音调控制器高频衰减区频率特性Rw2

的滑臂滑到最右端时，可以用和提升区类似的方法得到衰减区频率特性实验原理音调控制器转折频率计算假设低频区频率为fLX

处对应的提升或衰减为XdB，则:假设高频区频率为fHX

处对应的提升或衰减为XdB，则:求出fL1、fL2、fH1和fH2后，再确定相关阻抗和容抗器件值实验原理功率放大器TDA2030是意法半导体公司生产的音频功放电路，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，其电路体积小，采用超小型封装（TO-220），可提高组装密度。同时输出功率大，Po=18W(RL=4Ω)，Po=12W(RL=8Ω)（VCC=±16V）；谐波失真和交越失真小（±14V/4Ω，THD=0.5%）；较宽频响，能有10Hz~140kHz；并具有完善的内部保护措施，因此工作安全可靠。实验原理TDA2030典型外围接线路实验原理附加电路--音量调节器实验中，采用基于X9511W芯片的数字电位计实现扬声器音量的调节。X9511内部由计数器、存储器、译码器、模拟开关和电阻阵列等电路组成，其中计数器对控制信号PU（或PD）进行加（或减）计数，该数值经过32选1译码器译码后用于控制32路模拟开关的通和断，模拟开关一端连接电阻阵列，另一端并联构成数字电位器的滑动端（VW）。该电路计数器的计数值还可以在ASE的控制下存储进可改写只读存储器（E2PROM）中。实验原理X9511内部原理图原理讲完啰！实验技术指标音频放大器使用12V双电源供电，扬声器阻抗8Ω，其它技术指标如下：输入信号幅度峰值为10mV时，输出功率Po>1W

输入信号频率范围fL

～fH＝40Hz～20kHz；音调控制器特性1kHz处增益为0dB，100Hz和10kHz处有±12dB的调节范围，AuL=AuH=±20dB前置放大器输入电阻Ri>20kΩ实验设计方法电压增益的分配10mV250mV5V25倍20倍1倍A741CP运放的-3dB增益带宽积约为：1MHzTDA2030-3dB增益带宽积约为：50kHz同学们，开始加油啰！250mV实验设计方法前置放大器设计要点电路总输入阻抗电路开环输入电阻电路开环增益电路反馈系数实验设计方法音调控制器设计要点1、转折频率点计算实验设计方法音调控制器设计要点2、由各频段增益确定电阻值阻值一般取几十千欧姆到几百千欧姆比较合适实验设计方法音调控制器设计要点3、由转折频率点确定电容值隔离直流耦合交流的C4、C5一般取10F实验设计方法功率放大器设计要点其余电容、电阻和二极管等元器件尽量采用厂家推荐值实验设计方法音量调节器设计要点X9511外围接线示意图①3、6管脚接声源信号，5、6管脚接前置放大器输入端②5V供电电源可以采用电阻分压或集成稳压芯片7805提供实验仿真和调试电路的仿真使用Multisim软件，对电路进行分级和整体仿真：(1)编辑前置放大器原理图，信号源选择峰值10mV的正弦信号，频率为1kHz，使用示波器观察前置放大电路的输入、输出波形，并计算电压增益。(2)编辑音调控制器原理图，改变电位计RW1和Rw2的指针位置，使用交流分析，得到音调控制器高、中、低频段的频率特性曲线，确定电路转折频率，并检验音调控制器特性：1kHz处增益为0dB，100Hz和10kHz处有±12dB的调节范围。实验仿真和调试电路的仿真(3)编辑功率放大电路的原理图，输入信号幅度调至前置放大器输出信号幅度，频率为1kHz，使用示波器观察输出信号波形，在波形不失真的前提下检验输出功率是否大于1W。(4)将各级电路连接起来，整体调试，确保电路最终输出波形不失真，并检验频率特性参数是否达标。实验仿真和调试电路的调试硬件调试时先分级调试，最后联调，具体步骤和仿真类似，电路连接和测试时要注意以下几点：(1)电路连接前，电阻、电容、二极管等元件要先测试参数值，确保没有损坏；集成器件要注意引脚标号，确保外围元器件和正负供电电源连接正确；(2)注意面包板上各个插孔之间的通、断路，电路在面包板上排布时：窄条用于正负供电电源线、地线；宽条用于电路主体；导线排布要尽量横平竖直。元器件时要垂直插入插孔并确保元器件管脚和面包板接触紧密。注意喔实验仿真和调试电路的调试(3)每位同学要确保自己会正确使用电源、信号源、示波器、毫伏表等测量仪器，通过助教的检验，方可开展电路测试；(4)功放电路调试和测试时，输入信号幅度和直流供电电源值都要缓慢加大，并随时注意观察输出信号波形。实验中，如果出线散热板过热、水泥电阻过烫或有较大的电流声时，应立即关闭电源，检查线路。注意喔实验验收指标参数验收电路连接完整，负载采用8/20W水泥电阻：(1)输入信号峰值10mV，频率1kHz，测试输出信号波形，要求波形不失真，峰值大于4V；(2)输入信号峰值1mV，频率分别为100Hz、10kHz，改变电位计指针RW1和Rw2的指针位置，测试输出信号波形，要求波形不失真，峰值幅度为(1)情况下的0.4倍或0.025倍。展示实力的时间到了！注：上述测试要求拍下示波器波形照片，放入实验报告中实验验收音乐试听验收电路连接完整，负载采用8/15W喇叭：(1)电路无输入信号时，输出不应有严重的交流声。(2)输入信号改为计算机内指定的音乐输入，调节滑动变阻器Rw1和Rw2，输出高低音应有明显变化，且没有噪声。展示实力的时间到了！实验报告要求给出完整的电路原理图和面包板连接图的照片。简述电路各级的工作原理和设计方法。给出电路Multisim分级仿真测试结果：前置放大器接峰值10mV、频率1kHz的正弦信号时的输出波形图，要求有标尺指示出波峰、波谷的值；音调控制器高、中、低三个频段的频率响应图，要求标示出幅频响应分别为3dB、12dB、17dB对应的频率值。功放电路接峰值10mV、频率1kHz的正弦信号时的输出波形图，要求有标尺指