變調(diào)音頻放大器,方波三角波發(fā)生器

1、百度文庫課程設(shè)、計(jì)報(bào)告課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：變調(diào)音頻放大器，方波、三角波發(fā)生器系另上電氣工程系專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 變調(diào)音頻功率放大器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求/1、任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)可以改變輸入音頻音調(diào)的音頻放大電路。2、實(shí)驗(yàn)要求：本實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)從語音輸入、放大、變調(diào)到功率放大并通過喇叭進(jìn)行輸出的具有完整功能的電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 話筒采用駐極體話筒，喇叭采用8 Q紙杯喇叭，其他電路根據(jù)具體設(shè)計(jì)確定。要百度文庫求，電路簡潔，輸出音量較大，噪音小，變調(diào)明顯且可調(diào)。另外，電源可采用實(shí)驗(yàn)箱提供的直流電源，無需另行設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)方案分析根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求，該音頻功率放大器可由如圖所示框圖實(shí)現(xiàn)。

2、 下面主要介紹各部分電路的特點(diǎn)及要求。圖1音頻功率放大器組成框圖前置放大主要完成小信號(hào)的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低， 頻帶寬，噪聲要小。音調(diào)控制主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)高、低音的提升 和衰減，功率放大器決定了整機(jī)的輸出功率、非線性失真系數(shù)等指標(biāo)， 要求效率高、失真盡可能小，輸出功率大，設(shè)計(jì)時(shí)首先根據(jù)技術(shù)指標(biāo) 的要求，確定各級(jí)增益的分配，然后對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。如 果采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成前置放大器，一定要選擇低噪聲、低漂移的集成運(yùn)算放大器。對(duì)于前置放大器的另外一要求是要有足夠?qū)挼念l 帶，以保證音頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。因?yàn)槔纫蟮淖畲蠊β蕿?所以最后輸出的最大電壓為：uO Jpo

3、ma八反 公。1、前置放大電路：/百度文庫如圖所示：運(yùn)算放大器uA741、Rp1、R2、R3和C2為電路的驅(qū)動(dòng)級(jí)，目的在于提高電路的電壓放大倍數(shù)。Rp1+R3為反饋電阻，R2交流接地（C2的作用）。顯然，驅(qū)動(dòng)級(jí)是一個(gè)同相輸入交流反饋的電壓放大器。在Uin=0時(shí)，由于反相段經(jīng)R2和C2交流接地，Uc=0, Uo （交 流零點(diǎn)）一定為零。為保證功率放大器的輸出功率，驅(qū)動(dòng)級(jí)應(yīng)保證足夠的電壓放大倍數(shù)。前置放大電路的電壓增益為：，Au 1 R3 Rp1 ,一般情況下/R1的R2值應(yīng)遠(yuǎn)大于電位器的值，這里選擇 R1=47K。前置級(jí)放大電路的仿真 結(jié)果如下：百度文庫由圖可知：幅度大的波為輸出電壓的波形，幅度

4、小的波為輸入電壓的 波形，當(dāng)輸入電壓為：Vi=時(shí)，輸出電壓為：Vi=,顯然前置級(jí)放大器 電路起到了電壓放大的作用，有仿真數(shù)據(jù)可以計(jì)算出放大倍數(shù)約為 35倍。這與理論算出的電壓放大倍數(shù)相接近，因此該級(jí)放大電路設(shè) 置合理。前置放大電路中所用的運(yùn)算放大器 uA741的有關(guān)參數(shù)如下：，/#運(yùn)算放大器屬于使用反饋電路進(jìn)行運(yùn)算的高放大倍率型放大器，其 放大倍率完全由外界組件所控制，透過外接電路或電阻的搭配，即可 決定增益（即放大倍率）大小。通常放大器的理想增益為無窮大，實(shí) 際使用時(shí)亦往往相當(dāng)高（可放大至105或106倍），故差動(dòng)輸入跟增益 后輸出比較起來幾乎等于零。百度文庫# , 741放大器為運(yùn)算放大器

5、中最常被使用的一種，擁有反相與非反 相兩輸入端，由輸入端輸入欲被放大的電流或電壓信號(hào)，經(jīng)放大后由輸出端輸出。放大器工作時(shí)的最大特點(diǎn)為需要一對(duì)同樣大小的正負(fù)電 源，具值由土 12Vde至± 18Vdc不等，而一般使用土 15Vde的電壓。741運(yùn)算放大器的外型與接腳配置分別如圖所示。UA7411 - Qffselnul 1g2 - Inverting input3 - f,cn-irverNngi input75 -null 26 * Output67 一r“a-M.c,5# uA741M uA741I, uA741C芯片和工作說明：1和5為偏置（調(diào)零端），2為正向輸入端，3為反向輸入

6、端，4接地,6為輸出，7接電源，8空腳。2、音調(diào)控制電路：音調(diào)控制電路的主要功能是通過對(duì)放音頻帶內(nèi)放大器的頻率響應(yīng)曲線的形狀進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制放音音色的目的，以適應(yīng)不同聽眾對(duì)音色的不同愛好。此外還能補(bǔ)償信號(hào)中所欠缺的頻率分量， 使音質(zhì) 得到改善，從而提高放音系統(tǒng)的放音效果。在高保真放音電路中，一百度文庫般采用的是高、低音分別可調(diào)的音調(diào)控制電路。一個(gè)良好的音調(diào)控制 電路，要求有足夠的高、低音調(diào)節(jié)范圍，同時(shí)有要求在高、低音從最 強(qiáng)調(diào)到最弱的整個(gè)過程中，中音信號(hào)（一般指1kHz）不發(fā)生明顯的幅值變化，以保證音量在音調(diào)控制過程中不至于有太大的變化。音調(diào)控制電路大多由RC元件組成，利用RC電路的傳輸

7、特性，提升或衰減 某一頻段的音頻信音調(diào)控制電路一般可分為衰減式和負(fù)反饋式兩大 類，衰減式音調(diào)控制電路的調(diào)節(jié)范圍可以做得較寬，但由于中音電平也要作很大的衰減，并且在調(diào)節(jié)過程中整個(gè)電路的阻抗也在變化，、所 以噪聲和失真較大。負(fù)反饋式音調(diào)控制電路的噪音和失真較小， 并且 在調(diào)節(jié)音調(diào)時(shí)，其轉(zhuǎn)折頻率保持固定不變，而特性曲線的斜率卻隨之 改變。下面分析負(fù)反饋型音調(diào)控制電路的工作原理。音調(diào)控制電路具有音調(diào)控制功能：低音 100Hz處有正負(fù)12dB的 調(diào)節(jié)范圍，高音10KHz處有正負(fù)12dB的調(diào)節(jié)范圍。由于集成運(yùn)算放 大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)，用它制作的音調(diào)控制電路 具有電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)

8、點(diǎn)，典型的電路結(jié)構(gòu)如下圖所示： 其中電位器Rp1是高音調(diào)節(jié)電位器，Rp2是低音調(diào)節(jié)電位器，電容C5 是音頻信號(hào)輸入耦合電容，電容 C& C4是低音提升和衰減電容，一 般選擇C3=C4電容C6起到高音提升和衰減作用，要求/C6的值遠(yuǎn)遠(yuǎn) 小于C3電路中各元件一般要滿足的關(guān)系為：Rp1=Rp2R=R=R,G=O, Rp1=9R。其中uA741的用法如上所述。/百度文庫-12VRp1 200kQ 50% Kev=A音調(diào)控制電路計(jì)算低音調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率和高音調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率。根據(jù)Rp1=Rp2=9R的條件，該音調(diào)控制電路的最大提升和衰減量為:20lg Rp2 R6 20dB, 20lg 丁 20dBR4

9、Rp2 R6°音調(diào)控制電路的幅頻響應(yīng)波特圖根據(jù)圖可知，f S, f L2、f H1、f H2為轉(zhuǎn)折頻率，且幅頻特性是按正負(fù)百度文庫6dB/倍頻程的斜率變化的。已知要求在低音100Hz處的提升或衰減士12dB,所以低音調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率：20 12/、12 0fLi 100/2 39.68 (Hz), fL2 100 2k 400 (Hz)。同理，根據(jù)高音10kHz處的提升或衰減士 12dB,可得高音調(diào)節(jié)轉(zhuǎn) 折頻率：. 12 020 12fH1 (10 103)/2丁 2.5 (kHz), fH2 10 103 2k 25.2 (kHz)。，(1)音調(diào)調(diào)節(jié)電位器選擇因?yàn)閡A741集成運(yùn)算放大

10、器的輸入阻抗很高，電位器RP1、RP2的阻值可適當(dāng)高一些。現(xiàn)選 RP1=RP2=200kQo(2)低、高音調(diào)整電容及電阻的選擇1 fH2R4225.2 103 7.5 1033 0.02 (pD,可采用兩個(gè) 口 239.68 200 10電容并聯(lián)。電阻 R4 R5 R6 RP2/9 200/9 22.22 (kQ),選標(biāo)稱值 22kQ。當(dāng)f=fH2=時(shí)，高音提升20dBR7 3R4/9 3 22/9 7.3 (kQ),取標(biāo)稱值Qo840 (pF),取標(biāo)稱值 C6=1000pF音調(diào)控制電路的仿真結(jié)果如下：當(dāng)用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器給該級(jí)電路直接輸入頻率為10kHz的方波時(shí)，其慮波效果明顯，顯然達(dá)到了濾波

11、 的目的。百度文庫3、功率放大器電路功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載 （一般是揚(yáng)聲器）提供所需 要的輸出功率。功率放大器的主要性能指標(biāo)有最大輸出不失真功率、 失真度、信噪比、 頻率響應(yīng)和效率。目前常見的電路結(jié)構(gòu)有 OTL型、OCL型、DC型和 CL型。有全部采用分立元件晶體管組成的功率放大器；也有采用集/ 成運(yùn)算放大器和大功率晶體管構(gòu)成的功率放大器；隨著集成電路的發(fā)展，全集成功率放大器應(yīng)用越來越多。 由于集成功率放大器使用和調(diào) 試方便、體積小、重量輕、成本低、溫度穩(wěn)定性好，功耗低，電源利 用率高，失真小，具有過流保護(hù)、過熱保護(hù)、過壓保護(hù)及自啟動(dòng)、消 噪等功能，所以使用非常廣泛。百度文庫采用

12、集成功放設(shè)計(jì)功率放大器不僅設(shè)計(jì)簡單，工作穩(wěn)定，而且組裝、調(diào)試方便，成本低廉，所以本設(shè)計(jì)選用集成功放實(shí)現(xiàn)。目前常用 的集成功放型號(hào)非常多，本設(shè)計(jì)選取 SGS司生產(chǎn)的TDA2030/2030A 集成功放，該器件具有輸出功率大、諧波失真小、內(nèi)部設(shè)有過熱保護(hù)， 外圍電路簡單，可以作 OTL使用，也可作OCL用。TDA2030/2030A的外引線如下圖所示。1腳為同相輸入端，2腳 為反相輸入端，4腳為輸出端，3腳接負(fù)電源，5腳接正電源。電路 特點(diǎn)是引腳和外接元件少。其主要特點(diǎn)為：電源電壓范圍為6V 18V,靜態(tài)電流小于60 A,頻響為10Hz 140kHz,諧波失真小于 ，在VC廣14V, R=4時(shí)，輸

13、出功率為14W在8負(fù)載上的輸出功率為9WI心 Conneckd to pin 3TDA2030管腳圖10百度文庫由集成功率放大器組成的功放電路如下圖R9-68QfrnVEE ;：孑心口n U-lil!il4H-i ldl!l IIGI-iH » »«! VI4ll!l iai liai!i ldi!l lliisf I二 4 a l!'1 n i , v i , n i 9 r i n kiiHriiani'iara HaniiiiHr !)ariiariiHRJ) -.TDA2030組成的OCL功率放大器電路TDA2030/2030A構(gòu)成的 OC

14、L功率放大器電路如圖所示。該電路由TDA2030組成的負(fù)反饋電路，具交流電壓放大倍數(shù) R 22Avf 1 -10 1 - 33 (倍)，滿足設(shè)計(jì)要求。Ri、G組成輸出相移 Rg、0.68校正網(wǎng)絡(luò)，使負(fù)載接近純電阻。電容C是輸入耦合電容/其大小決定功率放大器的下限頻率”為了達(dá)到一定的仿真效果，這里用電阻R16暫時(shí)代替喇叭，其阻值與喇叭的阻值相同，/電位器R是音量調(diào)節(jié)電位 器。ii百度文庫功率放大電路的仿真結(jié)果由圖可知A通道為輸入電壓的大小，對(duì)應(yīng)的波為幅度小的正弦波， B 通道為輸出電壓的大小，對(duì)應(yīng)的波為幅度大的正弦波，放大倍數(shù)約為 8倍，與理論值存在一定的差異，不過起到了一定的電壓放大作用， /

15、 能夠滿足設(shè)計(jì)要求。綜上所述為電路的前置放大電路，音調(diào)控制電路，功率放大電路，下 面為整體的電路圖：12百度文庫47koKey=A即50%AR147k。13C2=T10uFRJ 10kO30R2IkQ281Q0kQKeyAHpl 200kQ 5MRp354%變調(diào)音頻功率放大器總體電路圖總體電路圖的仿真結(jié)果如下:1: 1百度文庫當(dāng)輸入頻率為1KHz正弦波時(shí)，輸入電壓為 5=時(shí)，輸出電壓大小為Uo=，顯然電壓放大了，放大倍數(shù)約為 256倍，功率為。當(dāng)輸入頻率為10KHz的方波時(shí)，其仿真結(jié)果如下:14百度文庫方波、三角波發(fā)生器設(shè)計(jì)15百度文庫一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)可以改變輸出頻率的方波、,三

16、角波產(chǎn)生電路。2、任務(wù)：本實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方波、三角波波形的產(chǎn)生電路，其頻 率可以調(diào)整，可通過數(shù)字輸入量選擇輸出波形的類型， 可通過數(shù)字輸 入量選擇輸出頻率進(jìn)行2倍頻、4倍頻等，可顯示倍頻系數(shù)。波形產(chǎn) 生可使用555定時(shí)器，也可使用集成運(yùn)算放大器或比較器， 顯示電路 使用八段LED數(shù)碼管（帶74LS48譯碼器），其他電路根據(jù)具體設(shè)計(jì)確 定。要求，電路簡潔，輸出波形穩(wěn)定，噪聲小，顯示倍頻系數(shù)即可。另外，電源可采用實(shí)驗(yàn)箱提供的直流電源，無需另行設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)方案分析根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求，該音頻功率放大器可由如下圖所示框圖實(shí)現(xiàn)。F面主要介紹各部分電路的特點(diǎn)及要求本實(shí)驗(yàn)的方波產(chǎn)生電路采用555定時(shí)器，倍

17、頻電路用74LS161計(jì)數(shù)器,三角波形變換電路用 RC積分電路，顯示控制電路使用八段 LED數(shù)碼16百度文庫管(帶74LS48譯碼器)，輸出選擇電路用CD405秋現(xiàn)。用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖所示。 接通電源后，電容G被充 電，當(dāng)電容。上端電壓Vc升至U 2Vcc/3時(shí)使555第3腳V。為低電平， 同時(shí)555內(nèi)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C通過R、Rp放電，Vc下 降。當(dāng)Vc下降到Vcc/3時(shí)，V。翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器 G放電所需的 時(shí)間為 t%= ( R 2+Rp)Cln2 。/當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止，Vcc將通過R1、R2、Rp向電容器C1充電， Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需

18、的時(shí)間為,/tpH= (R i+F2+ Rp) Ciln2=(R i+R+Rp)C當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是,17百度文庫在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波。 電路的工作波形如下圖 所示，其振蕩頻率為：f=1/ (t%+tpH)=(Ri+2R+2Rp)C當(dāng)Rp=100千歐時(shí)，頻率f為最小，f=,當(dāng)Rp=0時(shí)，頻率f為最大,何示渡罪AK?反向保存 |日t.T4殖 觸發(fā),ii?s nr壬 4 日i外部 電平oP-類理正弦I標(biāo)準(zhǔn)I自動(dòng)|反"f=。時(shí)回 通道/ 通追270.010 ms500.000 mV226.730 mV270.010 ms50

19、0.000 mV225.730 mV0.00&S0.000V0X00 V喝同軸通道4通酒q比例 pFms/Diu比例 | 100 rrrV/&iv比例 |100 inV/Ov乂位置 0T位置所H立量臼所那戴 I 眠 I 例 I Ac| 0 用 Ac| 0 pc- - I »由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器工作波形2、顯示控制電路:18百度文庫XFG14VCC5h11U6,CUL-LflMI74LS161Dm kc mmc11R16，禮B】一二IM 二74LS48D2X8DIP200 UCC U23d-1L_ 65顯示控制電路如圖所示：74LS161防計(jì)數(shù)器，其輸出端 Q

20、A QB QC QD勺方波分 別進(jìn)行了二分頻，四分頻，八分頻，十六分頻。 74LS48D為譯碼驅(qū)動(dòng) 器，它驅(qū)動(dòng)LED顯示器發(fā)光，輸出不同的數(shù)字。3、輸出選擇電路：如下圖所示。其中74LS153防多路模擬選擇開關(guān), 通過A、B輸入端高低電平的控制，使輸出端得到不同的波形。其中R1, C1組成積分電路，使輸出的方波波形變換為三角形波形。下圖 為輸出選擇電路。19百度文庫74LS161D1DkQC1 470nFKey = AVCCVCCycQi5VS153D輸出選擇電路:例如其輸出8分頻的波形:以上分析為各部分的電路，現(xiàn)將各部分的電路組合到一起便得到總的20百度文庫電路圖?？偟碾娐穲D如下:ULS16

21、1D5VlOOkQU2d BB1 LatF i fl-rL-z7X8DIP200 USl5iD I C5士 “小住波 形 的 仿真 結(jié) 果：21百度文庫4 分 頻 波 形的' 仿 真 結(jié) 果22百度文庫23百度文庫/x24百度文庫輸出與十六分頻方波對(duì)應(yīng)的三角波形三、實(shí)驗(yàn)中用到的有關(guān)器件的介紹:2,1 CI沖應(yīng)的介紹CD4O52 g個(gè)雙4選的多雌選擇開關(guān),其使用真假表如表1所示 表IINHIBFTBAQ00Qu. Oy001lx.ly0102x.2y。11雙3y1XJLNon。應(yīng)用附可以通過單片機(jī)對(duì)A/B的控制來選擇輸入哪一制例女：；要從4路輸入中 選排第3輸入.假設(shè)使用的是Y扎那么單片

22、機(jī)照要分別給A和B送1和0即可 it中該跖 麻進(jìn)行相府的處第矗出h融他能品 時(shí)為o %才會(huì)有通殿由中鼬25百度文庫Vdo7 1 X CHANNELS1 r IN/OUTCOMMON 口*內(nèi) OUTflNf) MGHANNEL& j INIOUTAB 11 1CD4052B (PDIR CDIP, SOP. TSSOPJTOP VIEWY CHANNELS f 0IN/OUT 1 2COMMOH F OUT/INY CHANNELS f 3INZOUT 1 1INHVEEVss數(shù)碼顯示譯碼器：（1） 七段發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，圖（一）（a）、（b

23、）為共 陰管和共陽管的電路，（C）為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。一個(gè)LED數(shù)碼管可用來顯示一位0-9十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。小 型數(shù)碼管乂了和寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為/ 紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為2，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在510mA LED數(shù)碼管要顯示BC刑所表示的十 進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)網(wǎng)的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功 能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能公/26百度文庫fo VT eoxx di! c o- - 2 1X1hi 一 一。gorT MOMTf hXX f£ a eXX B df c£CH o a（a）共陰連接（&quo

24、t;1"電平鑒動(dòng)）（b）共陽連接（tt0-電平驅(qū)動(dòng)）MS f Qa bIII ae d ©c h MM g i ® a b I I II（）符號(hào)及引腳功能圖C-）回?cái)?shù)碼管（2）BCD碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器此類譯碼器型號(hào)有74LS47 （共陽），74LS48（共陰），CC4511（共陰）等，本實(shí)驗(yàn)系采用'74LS48 BCD碼鎖存/七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管。*2- n-而一*5 *0 GHO-一*cc T-1圖（二）為74LS48弓唧排歹限其中AB、G D - BCD碼輸入端,a、b、c、d、e、圖（二）743站引腳持列f、g譯碼輸出端,輸出“1”

25、有效，用來驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管。LT-燈測試輸入端，LT= "0”時(shí)，譯碼輸出全為“ 1”27R，-滅零輸入端，1、二="0”時(shí)，不顯示多余的零。百度文庫Wrbo -作為輸入使用時(shí)，滅燈輸入控制端;作為輸出端使用時(shí)，滅零輸出端。模電實(shí)驗(yàn)中所用器件的清單:集成運(yùn)算 放大器集成功率 放大器電容電阻駐極 體話筒'8歐姆的 紙杯喇叭2 個(gè) uA741TDA2030C1=10uFR1=47K一個(gè)一個(gè) C2=10uFR2=1KC3=20nFR3=10KC4=20nFR4=22KC5=1uFR5=22KC6=1nFR6=22KC7=10uFR7=C8=22uFR8=22KC9=220nFR9=R10=22KR11 =Rp=47KRp1=200kRp2=200k28百度文庫數(shù)電實(shí)驗(yàn)中所用器件清單:555定時(shí) 器74LS48譯碼驅(qū) 動(dòng)器74LS161計(jì)數(shù)器CD4052 多路模 擬選擇 開關(guān)LED 顯、二皿/、布方電阻電容控 制 開 關(guān)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)R3=10K%C1=10nF2個(gè)R11 =C4=10uFR13=C5=470nFR16=C3=100nFRp=100K四心得體會(huì)：本學(xué)期我們開設(shè)