《模拟电子技术》课程实验报告-语音放大器的设计.docVIP

《模拟电子技术》课程实验报告 语音放大器的设计 语音放大器的设计 实验目的 掌握分立或集成运算放大器的工作原理及其应用。 掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。 了解语音识别知识。 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。 通过实验总结回顾所学的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。 设计任务与要求 设计任务 1）已知条件： 语音放大电路由“输入电路”、“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： 前置放大器： 输入信号：Uid ≤ 10 mV 输入阻抗：Ri ≥ 100 k(。 有源带通滤波器：频率范围：300 Hz ～ 3 kHz 增益：Au = 1 功率放大器：最大不失真输出功率：Pomax≥1W 负载阻抗：RL= 8 (（ 4 ( ） 电源电压：+ 5 V，+ 12V，- 12V 输出功率连续可调 直流输出电压 ≤ 50 mV 静态电源电流 ≤ 100 mA 要求 选取单元电路及元件 根据设计要求和已知条件，确定前置放大电路、有源带通滤波电路、功率放大电路的方案，计算和选取单元电路的原件参数。 前置放大电路的组装与调试 测量前置放大电路的差模电压增益AU、共模电压增益AUc、共模抑制比KCMR、带宽BW、输入电压Ri等各项技术指标，并与设计要求值进行比较。 有源带通滤波器电路的组装与调试 测量有缘带通滤波器电路的差模电压增益AUd、带通BW，并与设计要求进行比较。 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、输出效率η、直流输出电压、静态电源电流等技术指标。 整体电路的联调与试听 应用Multisim软件对电路进行仿真分析 总电路框图及总原理图 实验总体电路图 麦克→前置放大电路→RC有缘滤波器→功率放大电路→喇叭 各部分电路 前置放大电路 前置放大电路由2个同向放大电路组成，如上图所示。该电路具有输入阻抗高，电压增益容易调节，输出不包含共模信号等优点。本电路主要起放大电压幅度的作用。 带通滤波电路 宽带通滤波器，在满足LPF的通带截止频率高于HPF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Butterworth通带响应。用该方法构成的带通滤波器的通带较宽，通带截止频率易于调整，因此多用于测量信号噪声比的音频带通滤波器。 功率放大电路 功率放大电路主要起放大电流的作用。其中TDA2030为集成功放器件，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。 设计思路 依照原理框图，输入端可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。 单元电路设计与参数计算 前置放大电路 前置放大电路采用集成运放LM324构成两级放大电路。为增强对输入信号的保持性，故两级放大电路均采用同相放大电路组态。放大电路的增益可以通过改变反相端的输入电阻与反馈电阻的笔直来调节，即。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同等重要。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。输入信号：，输入阻抗：。实验中，实际设计放大倍数1000倍，可通过电位器调节。 通过计算得元件参数如下：R1=110kΩ，R2=100kΩ，R3=1MΩ， R4=100Ω，R5=10kΩ（滑变），R6=100Ω RC二阶有源带通滤波电路 在滤波电路设计时采用LM324设计了具有Butterworth特性的二阶有源带通滤波器。在满足LPF的通带截止频率高于HLP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。本实验设计带宽2.7kHz（300Hz~3000Hz），理论上能够抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号。实际与前级放大电路使用同一个LM324的其余两个运放。 通过计算得元件参数如下：R7=8.2kΩ（滑变），R8=8.2kΩ（滑变），R9=20kΩ， R11=3.5kΩ（滑变），R12=3.5kΩ（滑变），R13=20k