擴音機電路—模電課程設計

1、 模擬電子技術課程設計說明書 擴音機 院 系： 電氣與信息工程學院 學生姓名： 指導教師： 職稱 講師 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 完成時間： 2012年6月2日 摘 要擴音機是生活中很常見的一類電子產(chǎn)品，使用非常廣泛。擴音機電路是把微弱的聲音信號放大成能推動揚聲器的大功率信號，電路結(jié)構(gòu)主要分為前置放大，音調(diào)控制兩部分。前置放大主要完成小信號的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲要小。在本次設計中前置放大級分為兩級，第一級為共源放大電路，整個電路的放大倍數(shù)主要靠第一級；第二級為射級跟隨器，保證音調(diào)控制電路有較好的效果，給音調(diào)控制電路以較小的信號源內(nèi)阻。音調(diào)控制主要是實

2、現(xiàn)對輸入信號高、低音的提升和衰減；由于集成運算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點，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)點。關鍵詞：擴音機；前置放大；音調(diào)控制ABSTRACT Megaphone is very common life of a class of electronic products, the use of it is very extensive. Amplifier circuit is put the faint sound amplification can push into the high-powered signal, circuit str

3、ucture is mainly divided into the preamplifier, tone control two parts. Preamplifier main perform small signal amplifier, general requirement high input impedance, output impedance low, wide frequency band, the noise is small. In the design of preamplifier level are divided into two levels, the firs

4、t level for common source amplifier circuit, the whole circuit amplification depend mainly on the first level; The second grade level is shot with, ensure tone control circuit has good effect, to the tone control circuit with a small signal source resistance. Tone control mainly is the realization o

5、f the input signal is high, the bass ascension and attenuation; Due to the integrated operational amplifier has voltage gain high input impedance, higher advantages, and use it to make the tone of the control circuit has simple structure, stable circuit, etc.Key words: Megaphone; Preamplifier; tone

6、control目 錄一、設計任務與要求4 二、設計原理分析5 2.1 擴音機原理52.2 設計思路分析5 三、總體設計方案6 3.1 總體方案63.1 前置放大器73.2 音調(diào)控制電路73.3 有源濾波電路9 四、擴音器的調(diào)試94.1 輸入級及音調(diào)控制電路的調(diào)試94.2放大倍數(shù)調(diào)試10 4.3 測試頻率特性與音調(diào)控制特性10 五、實驗總結(jié)與結(jié)論10 參考文獻11. 致謝11 附錄12一、 設計任務與要求1.1 設計目的：通過理論設計和實物制作解決相應的實際問題，鞏固和運用在模擬電子技術中所學的理論知識和實驗技能，掌握模擬電子系統(tǒng)的一般設計方法，提高設計能力和實踐動手能力，為以后從事電子電路設計

7、、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎。1.2 設計任務 1.2.1設計一個擴音機 1.2.2畫出擴音機電路 1.2.3仿真測試 1.2.4組裝測試擴音機1.3 設計要求 放大倍數(shù)，輸入電阻，頻率范圍為20Hz-20KHz，音調(diào)控制范圍：低音為100Hz，高音為10KHz，音調(diào)控制電路信號源內(nèi)阻。二、設計原理分析2.1擴音機原理擴音設備的通常作用是把從話筒等音頻設備輸出的微弱的信號放大成能推動揚聲器發(fā)聲的大功率信號，由前置放大器、音調(diào)控制器、功率放大器這幾個部分組成。前置放大器對輸入信號進行適當?shù)姆糯?放大后的信號送入音調(diào)網(wǎng)絡,信號經(jīng)過音調(diào)網(wǎng)絡,其幅度有所減小.一般單調(diào)網(wǎng)絡的特性是:中音(1000HZ)

8、時變化小于3DB,低音(100HZ)時調(diào)節(jié)的范圍為+_12DB,高音(10KHZ)時的調(diào)節(jié)范圍為+12DB,根據(jù)放音節(jié)目的不同,可以用”音調(diào)選擇器”選擇不同的位置.最后送入功率放大級進行功率放大后的信號送入揚聲器,在揚聲器上得到了放大后的音調(diào)信號. 2.2設計思路分析由于輸出電阻很高，故輸入級第一級采用由場效應管組成的共源放大電路。為了保證音調(diào)控制電路有較好的效果，給音調(diào)控制電路以較小的信號源內(nèi)阻，輸入級第二級采用射級跟隨電路。雖然要求音調(diào)調(diào)節(jié)范圍不是太寬，但為了信號衰減、失真小，采用反饋式音調(diào)控制電路，音調(diào)調(diào)節(jié)的放大級采用uA741。為了使用統(tǒng)一的電源，并給輸入級更小的紋波，電路中加入有源濾

9、波電路。三、總體設計方案3.1 總體方案 根據(jù)設計課題的要求和原理分析，該音頻功率放大器電路可以分為3級:第一級：前置放大，主要是完成對小信號無失真的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲小。 第二級：音調(diào)控制，電路的功能不僅僅在于擴音，還有對高低音的抑制或提升。 第三級：功率放大，決定了最終電路的輸出效果，要求效率高、失真盡可能小、輸出功率大。擴音電路可由圖3.1所示框圖實現(xiàn)。音量調(diào)節(jié)音調(diào)控制前置放大語音信號輸入 揚聲器 圖3.1 擴音機組成框圖3.2 前置放大器前置放大器的主要功能是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；由于場效應管的噪聲系數(shù)一般比晶體管小，而且它幾乎與

10、靜態(tài)工作點無關，在要求高輸入阻抗的前置放大器的情況下，采用低噪聲場效應管組成放大器是合理的選擇。對于前置放大器的另外一要求是要有足夠?qū)挼念l帶，以保證音頻信號進行不失真的放大。 由于話筒提供的信號非常弱，一般在音調(diào)控制器前面加一個前置放大器。考慮到設計電路對頻率響應及零輸入時的噪聲、電流、電壓的要求。電路如圖3.2所示：圖3.2前置放大電路 3.3 音調(diào)控制電路音調(diào)控制器的功能主要是根據(jù)設計需要按一定的規(guī)律控制和調(diào)節(jié)音頻放大器的頻率響應，以更好地滿足人耳的聽覺特性。一般音調(diào)控制器只對低音和高音信號的增益進行提升或衰減，而中音信號增益不變，音調(diào)控制電路一般可分為衰減式和負反饋式兩大類，負反饋式音調(diào)

11、控制電路的噪音和失真較小，并且在調(diào)節(jié)音調(diào)時，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。下面分析負反饋型音調(diào)控制電路的工作原理。3.3.1負反饋式音調(diào)控制器的工作原理：由于集成運算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點，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)點，典型的電路結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。其中電位器Rw1是高音調(diào)節(jié)電位器，Rw2是低音調(diào)節(jié)電位器，電容C4是音頻信號輸入耦合電容，電容C5、C6是低音提升和衰減電容，一般選擇C5=C6，電容C7起到高音提升和衰減作用，要求C7的值遠遠小于C5。電路中各元件一般要滿足的關系為：Rw1=Rw2，R8=R9=R10，C5=C6。圖

12、3.3 負反饋式音調(diào)控制電路圖 在電路圖3.3中，對于低音信號來說，由于C7的容抗很大，相當于開路，此時高音調(diào)節(jié)電位器Rw1在任何位置對低音都不會影響。當?shù)鸵粽{(diào)節(jié)電位器Rw2滑動端調(diào)到最左端時，C5被短路，由于電容C6對于低音信號容抗大，所以相對地提高了低音信號的放大倍數(shù)，起到了對低音提升的作用，同樣當Rw2的滑動端調(diào)到最右端時，電容C6被短路，由于電容C5對輸入音頻信號的低音信號具有較小的電壓放大倍數(shù)，所以該電路可實現(xiàn)低音衰減。 從定性的角度來說，就是在中、高音域，增益僅取決于R8與R10的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到衰減；同理，圖3.4電路對于高音信號來說，電容C5、C6的容抗很

13、小，可以認為短路。調(diào)節(jié)高音調(diào)節(jié)電位器Rw1，即可實現(xiàn)對高音信號的提升或衰減。3.4 有源濾波電路 有源濾波電路串聯(lián)在多級放大器輸入級的電源電路中，它可減少由于電源內(nèi)阻的存在使電源不穩(wěn)定對輸入級的影響。由于濾波電容接在基極而不接在主流電路集電極或發(fā)射極而基極電流比主電路電流?。?1）倍，所以基極電阻R12可以用得很大即濾波電路的時間常數(shù)可以很大，使基極對地的紋波電壓很小，發(fā)射極只比基極差0.7V而具有相同的紋波這樣電壓Ue的穩(wěn)定性比Uc的穩(wěn)定性將大大提高。 圖3.4 有源濾波電路四、擴音器的調(diào)試4.1.輸入級及音調(diào)控制電路的測試 （1）反復調(diào)節(jié)R2,R6，R12使輸入級電源電壓為10V靜態(tài)工作點

14、為設計值。 （2）當運放反向輸入端接地時，輸出應為0，若輸出不為零應調(diào)節(jié)電位器Rw4 使輸出為零4.2放大倍數(shù)測試 Rw1，Rw2放在中間位置，Rw3放在最大位置，接1KHz、50mV的輸入信號測量輸出Uo，看能否有大于500mV的不失真波形，若放大倍數(shù)不夠時，可調(diào)整第一級的R3使之滿足放大倍數(shù)，若輸出波形有失真應從第二級開始調(diào)整兩級的靜態(tài)工作點使失真消除。4.3測試頻率特性與音調(diào)控制特性Rw1，Rw2放在中間位置，Rw3放在最大位置，測出上限頻率與下限頻率，看是否滿足fl<20Hz、fh>20KHz的要求。五、實驗總結(jié)與結(jié)論1. 此次實驗從設計到實現(xiàn)，每一步都伴隨著問題的不斷的產(chǎn)

15、生與解決，經(jīng)過艱辛的調(diào)試、測量，最終完成實驗，除了極個別的參數(shù)與設計要求稍有差距之外，其余參數(shù)均滿足設計指標。實驗總體是成功的。2. 綜合性實驗涉及了幾乎整個電路設計與實現(xiàn)的過程，嚴謹完成實驗將很有意義，而且這是學習模擬電路以來第一次完整體驗實際電路的實現(xiàn)，這個過程讓我獲益頗多。通過這次實踐，我對擴音機電路有了有了更深入的了解，對模擬電路設計過程和方法有了基本了解和認識，能夠?qū)唵坞娐废到y(tǒng)中出現(xiàn)的故障和問題提出解決方案,學習并熟悉了 Protel 軟件的基本使用。參考文獻1康華光.電子技術基礎模擬部分.第五版.華中科技大學出版社.2005.72李萬臣模擬電子技術基礎實驗與課程設計M哈爾濱：哈爾

16、濱工程大學出版社，2001.1。致謝通過這些天的設計，使我深深的感受到了，理論聯(lián)系實際的必要性及其重要性. 在課程設計期間，要感謝老師教導，感謝同學幫助，通過不斷學習理論知識和參與實踐，感覺自己的綜合素質(zhì)在很大程度上得到了提升，努力將自己塑造成為一個專業(yè)功底扎實、知識結(jié)構(gòu)完善、適應能力強的合格大學生。這次課程設計，不僅讓我們大開眼界，也是對以前所學知識的一個初審，從這次實習中，進一步鞏固和深化了所學的理論知識，彌補了單一理論教學的不足，并為后續(xù)專業(yè)課學習和畢業(yè)設計打下了堅實的基礎。附錄 表1 元件清單序號元件名稱規(guī)格與型號數(shù)量1電阻1M12電阻3K13電阻2.2K14電阻20K35電阻300K