语音放大电路课程设计.docx
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语音放大电路课程设计
辽宁工业大学
电子技术基础课程设计(论文)
题目:
语音放大电路
课程设计(论文)任务及评语
院(系):
电气工程学院教研室:
电子信息工程
、
。
1
第1章语音放大电路设计方案论证...........................................1
1.1语音放大电路的应用意义.............................................1
1.2语音放大电路设计的要求及技术指标...................................1
1.3设计方案论证......................................................1
1.4总体设计方案框图及分析.............................................2第2章语音放大电路各单元电路设计.........................................3
2.1前置放大电路的设计.................................................3
2.2滤波电路的设计....................................................4
2.3功率放大电路的设计.................................................5第3章语音放大电路整体电路设计...........................................7
3.1整体电路图及工作原理...............................................7
3.2电路参数计算及整机电路性能分析.....................................9第4章设计总结...........................................................9参考文献.................................................................9附录:
器件清单...........................................................10
2
第1章语音放大电路设计方案论证
1.1语音放大电路的应用意义
在电子电路中,输入信号常常受各种因素的影响。
即含有一些不必要的成分(即干扰),或者输入信号是不同频率信号混合在一起的信号,对前者应设法将不必要的成份衰减到足够小,而后者应设法将需要的信号提取出来。
这时我们就需要一种技能放大语音信号又能降低外来噪声的仪器。
1.2语音放大电路设计的要求及技术指标
设计要求:
1.分析设计要求,明确性能指标。
必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等,广开思路,构思出各种总体方案,绘制结构框图。
2.确定合理的总体方案。
对各种方案进行比较,以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较,并考虑器件的来源,敲定可行方案。
3.设计各单元电路。
总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,逐个设计。
4.组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局,通常是按信号的流向,采用左进右出的规律摆放各电路,并标出必要的说明。
技术指标:
采用全部或部分分立元件设计一种语音放大电路额定输出功率Po≥5W
负载阻抗RL=4Ω频率响应:
300HZ~3KHZ
1.3设计方案论证
语音放大电路主要有信号输入、前置放大电路、有源带通滤波电路、功率放大电路和输出组成。
1.3.1前置放大电路
前置放大电路以为测量用小信号放大电路。
在测量用的放大电路中,一般传感器送
1
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
度可能仅有若干毫伏,而共模噪声可能高到几伏,故放大器输入漂移和噪声等因素对于总精度至关重要,放大器本身的共模抑制特性也是同等重要的。
因此前置放大电路是一个高输入阻抗,高共模抑制比,低漂移的小信号放大电路。
1.3.2有源带通滤波电路
二阶有源带通滤波电路基本原理:
当低通滤波电路的通带截止频率高于高通滤波电路的通带截止频率时,串联高、低通滤波电路,即获得带通滤波电路。
它是为了允许某一频带内的信号通过,而将此频带以外的信号阻断,为了干扰以便接收某一频带范围内的有效信号消除高低频段的干扰和噪声。
电路的带通BW即为带通滤波电路能通过的规定范围的频率,滤波电路的最大输出电压峰值出现在中心频率fo的点上。
带通滤波电路的带宽越窄,电路品质Q(选择性能)越高,输出电压越大;反之低Q值,滤波电路有较宽的带宽,势必输出电压小。
1.3.3功率放大电路
功率放大电路的主要作用是向负载提供功率,要求输出功率尽可能大,非线性失真尽可能小,效率尽可能高。
功率放大器常见电路形式有OTL电路和OCL电路。
有用集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器,也有专用集成功率放大器。
因集成功率放大器性能好,安装方便,这里运用集成功率放大器。
功率放大器设计条件:
额定输出功率Po≥5W,负载阻抗RL=4Ω
1.4总体设计方案框图及分析
语音放大电路主要有信号输入、前置放大电路、有源带通滤波电路、功率放大电路和输出组成。
信号输入前置放大电路有源带通滤波电路
功率放大电路
图1-1总体设计方案框图
2
第2章语音放大电路各单元电路设计
2.1前置放大电路的设计
用两个同相放大电路的简单串联组合进行设计。
信号从两个放大器同相端输入,可以有效的消除两输入端共模分量,获得很高的共模抑制比和极高的输入电阻。
输出电阻(不考虑可调电阻Rp)
(2.1-1)
应满足:
(2.1-2)即(2.1-3)
∴差模闭环增益为:
(2.1-4)可见这个电路有较高的差模增益且能提高有效的共模抑制能力,并联A1,反馈回路
中的可调电阻Rp能调节增益且不影响共模抑制比。
如图2-1前置放大电路:
LM324
LM324
图2-1前置放大电路
3
由(1.3.1-1)(1.3.1-4)选定
则
2.2滤波电路的设计
要求带通频率范围:
300Hz~3KHz
电路Q值:
(2.2-5)电路在满足
的条件下,Q值与中心频率fo分别为:
(2.2-6)
(2.2-7)
式中:
(2.2-8)
电压增益:
(2.2-9)
如图2-2带通滤波电路:
图2-2带通滤波电路
4
1、静态调试:
调零和消除自激振荡
2、动态调试:
(1)在两端加差模输入电压uid(正弦信号:
幅值为10mV,频率为100Hz),测的输出电压Uod为24.44V,则差模抑制比Aud1为:
(2.2-10)
(2)在两端加差模电压uid(正弦信号:
幅值为10mV,频率为1000Hz),测得输
出电压uod为18.4mV,则差模抑制比Aud1为:
(2.2-11)
(3)共模抑制比:
(2.2-12)
(4)测量幅频特性,求得的带通滤波电路带宽为300HZ~3KHZ
2.3功率放大电路的设计
电路输出功率:
(2.3-1)当输入信号足够大,输出电压峰值Uom达到Vcc~Uces时,此时的最大不失真功率为:
(2.3-2)
直流电源提供的功率:
(2.3-3)
电路效率:
(2.3-4)
在选择输出晶体管时,应注意:
每只晶体管的最大允许管耗
5
最大集电极电流
反向击穿电压
如图2-3功率放大电路:
图2-3功率放大电路
1、静态调试:
消除振荡和减小交越失真,一般取
为宜。
2、参数测试(在输出信号不失真的条件下进行)
电路输入f=1KHz的正弦信号,输出电压不失真的最大值为38mV,因此测
试中必须用示波器监视输出波形。
1)测试输出功率
输入f=1000Hz的正弦输入信号,并逐渐增大输入电压的幅值,至输出电压波形出现临界,测量此时两端输出电压的最大值或有效值,则
2)测量电源供给的平均功率
在供电回路串入一只直流电流表测出直流电源提供的平均电流
,即
可求出
。
6
3)计算效率η
4)计算电压增益
第3章语音放大电路整体电路设计
3.1整体电路图及工作原理
语音放大电路主要有信号输入、前置放大电路、有元代通滤波电路、功率放大电路和输出组成。
如图(3.3-1)
前置放大电路以为测量用小信号放大电路。
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。
本设计方案用两个同相放大电路的简单串联组合进行设计。
信号从两个放大器同相端输入,可以有效的消除两输入端共模分量,获得很高的共模抑制比和极高的输入电阻。
有源带通滤波电路,是通过低通滤波电路的通带截止频率高于高通滤波电路的通带截止频率时,串联高、低通滤波电路,即获得带通滤波电路。
以允许某一频带内的信号通过,而将此频带以外的信号阻断,为了干扰以便接收某一频带范围内的有效信号消除高低频段的干扰和噪声。
功率放大电路的主要作用是向负载提供功率,要求输出功率尽可能大,非线性失真尽可能小,效率尽可能高。
因集成功率放大器性能好,安装方便,这里选用集成功率放
大器。
7
图3-1语音放大电路整体电路图
3.2电路参数计算及整机电路性能分析
1、令输入信号,测得输出地直流输出电压为3mV
2、输入f=1KHz的正弦信号,输出电压不失真时,输入电压变化范围为0.05~
0.5mV
使用示波器观察对应的输出电压变化情况,范围125mV~800mV
3、输入为0.5mV的正弦信号时,在300Hz~3KHz范围内改变输入信号频率,则输
出电压变化范围为0.5V~0.8V
4、计算总的电压放大倍数:
第4章设计总结
语音传输系统在当今社会起着非常重要的信息传输媒介作用。
本设计时对不同频率的声音信号进行检测,最后得到一个不带干扰的放大信号。
该电路可以在很多语音传输电路中得到广泛应用。
另外用该方法设计电路简单,成本低,性能稳定,并在300Hz~
3KHz声段的信号进行放大。
参考文献
[1]康光华主编《电子技术基础》(模拟部分)第五版高等教育出版社
[2]黄义源、林俊昌、陈达章、林杰才编著《电子线路基础》1995年10月汕头大学出版社[3]王振红、张常年编著《电子技术基础实验及综合设计》2007年3月机械工业出版社
[4]朱定华、陈林、吴建新编著《电子电路测试与实验》2004年4月清华大学出版社
[5]胡斌、蔡月华编著《放大器电路识图与故障分析轻松入门》2003年9月人民邮电出版社
9
附录:
器件清单
电阻:
阻值
功率
个数
1KΩ
0.25W
2
30~50KΩ
0.25W
1
100KΩ
0.25W
1
8.2KΩ
0.25W
4
47KΩ
0.25W
2
27KΩ
0.25W
2
620Ω
0.25W
1
电容:
阻抗
个数
0.0068μF
2
0.0068μF
2
0.1μF
5
1000pF
1
10μF
1
集成块:
型号
个数
LM741
2
LM324
1
TDA2003
2
扬声器:
阻抗
个数
4Ω
1
10
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