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1、模拟电路课程设 1w扩音机设计与调试 绪论 1课题的意义 扩音机不仅仅是音响设备，这类放大器还广泛用于控制系统和测量系统中。就是用电子原件，通过一定的组合，把微信号放大，就是扩音器的原理。说穿了就是当然是把接收进来的信号，经过电子元件的组合，把信号放大。其动作原理是把电气讯号转换为声音讯号的转换器。本实验课题介绍了一种具有收音、拾音等输入的功率扩音机的设计。通过完成本课题，要求掌握音响电路的前置级，音调级，集成分立元件功放的设计与主要性能参数的测试方法，并掌握小型电子电路的装调技术。 2课题的目的 1W扩音机设计,要求具有音调控制,实现信号的放大。 课程设计目的：通过设计和实践,培养学生综合运
2、用所学的理论知识、实践操作及独立解决实际问题的能力。使学生牢固掌握课堂中学到的电子线路的工作原理、分析方法和设计方法。学会电路的一般设计方法和设计流程,并应用这些方法进行一个实际的电子线路的系统设计。 3技术要求： 额定输出功率P。1W； 负载阻抗RL=4； 频率响应：在无高低音提升或衰减时f=50Hz20kHz； 音调控制范围：低音100 Hz12 dB；高音：10kHz12 dB； 失真度10%； 输入灵敏度UiC3 A.信号在低频区 C3很小，C3、C4支路可视为开路，反馈网络主要由上半边起作用，又因为F007开环增益很高，放大器输入阻抗又很高。 VEVE0(虚地)因此R3的影响可以忽略
3、。 当电位器W2的滑动端移到A点时，C1被短路，其等效电路如下所示，与图4很相似，可以得到低频提升。现在来分析电路的幅频特性。 - 5 - 1w扩音机设计与调试 图6 音频控制低频等效电路图 1Z1R1 Zf=R2+W2| jWC2R2W2C2ZfR2+W2R2+W2 AVf=-=Z1R11+jwW2C21+jW令 wL1=2pfL1=1R2+W2wL2=2pfL2= W2C2R2W2C2w-R2+W2wL2 则AVf=wR11+jwL11+jW1+R2+W2WL2根据前边假设条件R2+W2=10， =2R1R1W1+WL12AVfw2=10wL1 当wwL2，即信号接近中频时 AVf=R2+
4、W2wL11=10=120lgAVf=0dB R1wL210()AVf=当w=wL2 时R2+W2R11+1WL21+WL1 22(20lgAVf当3dB) - 6 - 1w扩音机设计与调试 当WWL1 时AVf=10(20lgAVf=20dB) 综上所述，可以画出其幅频特性，在f=fL2 和fL1时曲线变化较大，我们称fL1和fL2为转折点频率。在转折点频率之间曲线斜率为-6dB/倍频，若用折线近似表示此曲线，则fL1和fL2为折线的拐点，此时低音最高提升量为20dB。表示为 R+W2AvB=2=10(20dB) R1同样方法可知，在W2滑动端至B点时可以得到如下衰减曲线。 转折点频率为fL
5、1=最大衰减量：Avc=R+W21=fL1；fL2=1=h2 2pC1W22pC1W2R1R21=(-20dB) R1+W210图7 音频控制曲线图 B.信号在高频区 C1和C3对高频可视为短路，此时C3和C4支路已起作用。等效电路见下图。为分析方便电 路中Y型接法的R1、R2和R3变换成型接法的Ra、Rb、Rc如图所示。 R1R3=3R(QR1=R2=R3=R) R2RRRR Rb=R2+R3+23=3R Rc=R1+R2+12=3R R1R3其中 Ra=R1+R3+ - 7 - 1w扩音机设计与调试 图8 音频控制高频区等效电路图 因为前级输出电阻很小(500)输出信号Vo通过Rc反馈到输
6、入端的信号前级输出电路所旁路。Rc的影响可忽略。视为开路。当W1滑到端至C和D点时，等效电路可以画成如下电路形式，其中W1数值很大视开路。 图9 音频控制高频等效电路图 通过幅频分析。可以得到高音最大提升量为：AVT=音最大衰减时为：AVTC=fH1=RbR+3R；高=4Ra|R4R4Rb|R4R4=；高频转折频率为 RaR4+3a11，fH2= 。 2pC3(Ra+R4)2pC3R4将音调控制电路高、低音提升和衰减曲线画在一起，可以得到如下曲线。 C.参数的选择和计算 QfL2=fLX=2=400HZ,fH1=fHX/2=2.5KHZ 选择电位器W1和W2，选用线性电位器W1W2150K R
7、+W211由WL1=2pfL1=可得：C2=0.021uf；WL2=2pfL2=22pW2fL1W2C2R2W2C212/612/6 - 8 - 1w扩音机设计与调试 由公式(1)(2)可得(取C1C20.022uf),R2=W2fL2-1fL1=21KW,取R1=R2=R3=20K。 由公式：fH1=R4=Ra11可求 及fH2=2pC3(Ra+R4)2pC3R4fH2-1fH1 =8.5KW 1C3=970Pf(取C3为1000pf) 2pfH2R4耦合电容计算：低频时音调控制电路输入电阻近似等于R120K 10C34pf(取C3为10uf) 2pfLR1为了控制音量，输出端通过耦合电容C
8、10按电位器W31经分压再由C15送入集成功放，W3数值一般根据放大单元等负载能力来选择。 本电路采用F007，可选W2为47K电位器，C10取10f设计校核。 1fL1=48HZ2pW2C8fL2=1. 转折频率 fH1W2+R10410HZ2pC8W2R101=2.3KHZ2pC9(R11+3R8)1=19KHZ2pC9R11fH2=2. 提升量 功率放大器设计 采用TBA820M功放集成电路。该电路由差分输入级，中间推动级，互补推挽功率放大输出级，恒流源偏置电路等组成，集成电路具有工作电压范围宽静态电流小。外接元件少。电源纹波抑制比高的特- 9 - 1w扩音机设计与调试 点。各管脚功能为
9、：补偿、反馈、输入、接地、输出、电源、自举、滤波。典型应用电路如下： 图10 TBA820M电路图 二、总体电路结构 图11 输入级 - 10 - 1w扩音机设计与调试 图12 音调控制 图13 功放输出 三、数据分析 表1 放大参数表 前置级 Vi1 Vo1 AV1 10mV 52mV 5.2 音调控制级 Vi2 Vo2 AV2 52mV 52mV 1 功率放大级 Vi3 Vo3 AV3 52mV 2.20V 42.3 Vi Vo AV 整机 10mV 2.20V 220 1各项指标： 最大不失真输出电压Vomax =2.20V 输入灵敏度Vimax =10mV - 11 - 1w扩音机设计
10、与调试 最大输出功率Po =Vo2max/RL=1.24W 2整机电路的频率响应 在高低音不提升、不衰减时，保持输入信号幅度不变，并且改变输入信号Vi的频率。 随着频率的改变，当输入电压下降到中频输出电压Vo的0.707倍时，所对应的频率fL和fH。 3通过计算理论估算值得出前置级的放大倍数约为5倍，实测值5.2比理论值略大一些，LM324上的反馈电阻Rf由于焊接过程中导线等原因使得其变大，而Rr比实际值小，导致了放大倍数高于实际值。在功率放大级的放大倍数小于理论估算值，可能是负载电阻小于内阻时放大器大部分功率将消耗在内阻上，不仅不会增加输出功率，反而会降低放大器的效率，增加电源消耗。 - 1
11、2 - 1w扩音机设计与调试 四、结论 在本次实验过程中，需要注意以下问题： 1检查电路原理图。在实验之前要先检查电路的原理图，改正教程中的错误，不仅有利于实验的正常顺利进行而且可以更深入的了解电路结构及其原理。 2分级搭建电路、调测。由于本实验电路共有三级，在实验过程中为了及时发现并解决问题采用分级搭建并调测的办法，利于电路的模块化功能设计调试。 3注意正确加偏置电压。在为运放及功放加偏置电压时要格外小心不要加反，否则会烧坏运放。加好偏置后等待一会观察运放没有法热冒烟想象再加信号。 4增益的设置。建议第一级中的两个运放扩大倍数在满足要求的基础上尽量改小一点，可以提高声音的清晰程度，因为声音失
12、真情况多发生于第一级。第三级反馈大一点完全没有问题，可以把总体增益补偿回来。 5设计搭建电路结构清晰合理。本实验的电路较为复杂，在搭建的过程中要对整体布局有一个比较清晰的思路，这样搭建起来的电路才能清晰美观，最重要的是当出现问题时能够快速有效的发现问题，这一点至关重要。比如可以利用不同颜色的导线来标记电路，地线用黑色导线、正电源用红色导线、负电源用蓝色导线、信号输入用绿色导线、输出用黄色导线、其余的普通电路连接用白色导线等等。这样连接起来的电路很方便排查，是顺利进行试验的有效保障。 6胆大心细。这一点算是做本次试验的一点点体会。在实验过程中肯定会出现很多问题，不可能一次性成功。这时候不要慌张，
13、仔细的一级一级的检查电路的各个点位，明确电路实在哪个部分出现了问题，要大胆怀疑问题所在并勇于尝试，这样才能收到良好的实验效果。大胆假设，小心求证的实验态度是做好实验的关键。 - 13 - 1w扩音机设计与调试 参考文献 1 姜燕钢, 付平, 李春雷.电子技术实验.北京.电子工业出版社.2003,133136. 2 谢自美，罗杰，赵云娣，杨小献.电子线路设计.华中科技大学出版社.2006.230235. 3 康光华.电子技术基础.高等教育出版社,2006，5679 4 郑开青通讯系统模拟及软件：硕士学位论文北京：清华大学无线电.1987.100120. 5 傅丰林.电子技术基础.西安:电子科技大学出版社.1997.133140. 6 彭介华.电子技术课程设计指导.商业教育出版社.1990.110130. - 14 -
