语音放大电路的设计与制作.docx

目 录1 设计实验的目的及其任务要求 ……………………………………… 21.1 设计实验目的 …………………………………………………… 21.2 设计实验要求 …………………………………………………… 22 设计原理及其方案 ………………………………………………… 23 单元电路的设计 …………………………………………………… 43.1 话筒放大电路的设计 …………………………………………… 43.2 混合前置放大电路的设计 ……………………………………… 43.3 线路信号输入电路的设计 ……………………………………… 53. 4 功率放大电路的设计 ……………………………………… 53.5 单元电路之间的线路连接 ……………………………………… 64 整体电路原理图………………………………………… 65 安装调试与性能测试 ……………………………………………… 75.1 运放的调试 ………………………………………………… 75.2 功放的调试 ………………………………………………… 85. 3 系统调节 ………………………………………………… 86 器件清单………………………………………………… 86.1 集成运算放大电路 LM324 的管脚图及其基本参数 ………………… 86.2 集成功率放大电路 TDA2003 的管脚图及其基本参数……………………96.3 语音放大电路的元件清单………………………………………… 107 心得体会 ………………………………………………………… 108 参考文献 ……………………………………………………… 111.设计实验的目的及其任务要求1.1 设计实验目的1.1.1 熟悉设计电路的基本方法及其电路的制作、安装、调试1.1.2 学会运用理论知识分析电路，了解 LM324TDA2003 的基本方法1.2 设计实验要求设计并制作一个由集成电路组成的具有话筒放大电路、混合前置放大器，对其输出信号进行扩音的语音放大电路，能够对输入的声音信号进行清晰的放大。

2．设计原理及其方案本实验是要求制作一个由集成电路组成的具有语音信号放大作用的语音放大电路， 其基本原理图如下图 2.1 语音放大电路原理图由图可知，话筒输入信号可通过两级放大电路进行放大，再通过功率放大电路放大 后输入另一方面，线路信号也可以通过混合前置放大器放大输出根据要求，输出功率P=2W，电阻R=4Q,由功率公式可得U=2.8V,对TDA2003输入 100mv 电压时，可达到设计要求另外，由于话筒输入信号为5mv，放大后要求达到lOOmv，放大倍数需在20倍以上，使用两级放大，各级为 5 倍左右两级均采用集成运算放大器，话筒放大倍数设为A1,混合运放的放大倍数设为A2,即放大倍数A=A1*A2本设计中A1=8.5, A2=3, A=A1*A2=25.5>20,再通过电位器来调节，使其达到设计的要求，电位器为10KQ,其放大电路的示意图如下图 2.2 话筒输入信号放大示意图对于线路信号，同样可以用这种方法，只不过不用话筒放大器直接将信号送入到混合前置放大器中进行放大由于线路信号的大小为100m v,在功率放大器的放大范围内，因此混合前置放大器对它的放大倍数约为1倍，如下图所示：图 2.3 线路输入信号放大示意图3．单元电路的设计3.1话筒放大电路的设计由于输入功率放大器的输入电压要求在lOOmv左右，因此放大倍数A>20，设计中话筒放大电路采用同相比例运算放大器，为了使输入的话筒信号最大可能的不失真，采 用两极电阻平衡输入电压，如下图所示：图 3.1.1 话筒放大电路设计图如图所示，R1=R2=4.7KQ, R3=R4=10KQ, C1=10yFAl 为 LM324 中的一个运算放大器。

令R5=10KQ, R6=75KQ，则 A1=1+R6/R5=8.53.2 混合前置放大电路的设计本设计实验中的混合前置放大电路有放大话筒输入信号与线路输入信号的两个作用因此它的输入信号有两个均可以放大,下面电路为放大话筒输入信号的电路图,它是紧接着前面一级话筒输入级的输入端：图 3.2.1 混合前置放大电路图中Rt=R8=10KQ,A2为LM324中的另一个运放，为了稳定电路，提高其抗干扰能 力，电路设计过程中采用两个10KQ的电阻形成比较器由A=A1・A2得 A2=A/A1=20/8.5=2.4 倍，图中的 R9=10KQ, R10=30KQ，则IA2l=R10/R9=3>2.4，则设 计合理3.3 线路信号输入电路的设计由于线路输入信号为100mv，为功率运算放大器的输入信号范围，故电路可采用反 向比例运算放大器，即IA3I=1倍，电路如下：图 3.3.1 线路信号输入电路由图A3=—R10/R11,取R11=3OKQ,贝VIA3I=1倍选Rp=10KQ，可调节电位器来改 变输入信号大小C3=100yF, C4=10yF,它们在电路中起到了以线路输入信号选频的作 用，避免无用信号及干扰信号。

3.4 功率放大电路的设计由混合前置放大电路输入的信号可供给功率运算放大器频率范围为50HZ〜20KHZ 的语音为了提高语音的音质，应该减少输出阻抗，即可在扬声器的两端并联一个1 电阻和一个0.1成的电容串联电路另外，在直流电压电路中，可并上两个电路，形成 去耦电路，以减少引入运放而产生的干扰功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路他一般直接驱动负载，带 负载能力强从能量控制的观点来看，功率放大电路实质上是能量转换电路主要任务 是使负载得到不失真（或失真较小）的输出功率在大信号下工作综合以上条件考虑， 最优化的电路图如下：C-5jonc zTH-&.7O pL—I too工"图 3.4.1 功率放大器3.5 单元电路中的线路连接为了避免各级运算器之间的相互干扰，且过滤掉放大过程中的纹波，各级之间用100 Af的电容进行连接4．整体电路的电路图■LTkrJui3lL■|碱圭.1koh、-卄 1图 4.1 整体电路的电路图5.安装调试与性能测试5.1 运放的调试安装由左到右，前一部分以LM324为中心，后部分以TDA2003为中心通电前认 真检查，确定无误后，才可调试与测试a 静态调试：调零和消除自激振荡。

b 动态调试：（1） 在两输入端加差模输入电压u，测量输出电压U ，观测与记录输出电压与id od 1输入电压的波形，算出差模放大倍数Aud1（2） 在两输出端加共模输入电压u，测量输入电压U ，算出共模放大倍数Aic oc1 uc1（3） 算出共模抑制比KCMR（4） 用逐点法测量幅频特性，并作出幅频特性曲线，求出上、下限截止频率5） 测量差模输入电阻5.2功放的调试a静态调试：集成输入对地短路，观察输出有无振荡，如有振荡，采取消振措施以 消除振荡b功率参数测试（1） 测量最大输出功率 Pom输入f=lkHz的正弦输入信号u，并逐渐加大输入电压幅值直至输出电压u的波13 o形出现临界削波时，测量此时RL两端输出电压的最大值U或有效值U，则om oU 2 U 2P = om = oom 2 R RLL（2） 测量电源供给的平均功率PV近似认为电源供给整个电路的功率即为P，所以在测试U的同时，只要在供V om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I ，即可求出PC（AV ） V此平均电流I 也就是静态电源电流C（AV）（3） 计算效率耳 耳二P : Pom V（4） 计算电压增益A A二U /Uu 3 u 3 o' i 35.3 系统调节经过以上对各级放大电路的局部调试之后，可以逐步扩大到整个系统的联调。

1)令输入信号 u =0，测量输出的直流输出电压i(2) 输入f =1kHz的正弦信号，改变u幅值，用示波器观察输出电压u波形的变化io情况，记录输出电压u最大不失真幅度所对应的输入电压u的变化范围oi(3) 输入u为一定值的正弦信号，改变输入信号的频率，观察u的幅值变化情况，io记录u下降到0.707 u之内的频率变化范围oo(4) 计算总的电压放大倍数A u /uu o i6．器件清单6.1集成运算放大器LM324的管脚图及基本参数1711管脚号功能管脚号功能1输出8输出2反向输入端9反向输入端3同向输入端10同向输入端4接电源正极11接电源负极5同向输入端12同向输入端6反向输入端13反向输入端7输出14输出参数名VccIccVidVicRidRoAvoKCM(dB)参数值10 〜362.83012100020086 〜10670 〜90图 6.1.1 LM324 的管脚图及其参数值6.2集成功率放大器TDA2003的管脚图及其参数TDA2003 是 TDA2002 的改进型，其输出功率更大，电路特点及内设的各保护电 路与TDA2002相同它适用于收音机及其它设备中作音频放大表 1 集成功率放大器 TDA2003 的基本参数参数名称符号参数值单位备注峰值电源电压Vcc40V直流电源电压Vcc28V工作电源电压Vcc18V50ms输出峰值电流（重复）Io3.5A输出峰值电流（非重复）Io4.5A功率Po20W工作环境温度Topz—30〜75°CTa=9°C贮存温度.结晶Tstg， T-40〜150°C引脚功能定义：TDA2003为5脚单引直插式，其引脚功能如下：\1——同向输入 2——反向输入 3——地 4——输出 5——输 Vcc6.3 语音放大电路的元件清单表 2 语音放大电路的元件清单位置编号名称型号规格数量备注R1.R2电阻4.7KQ2个25°CR3.R4.R5.R7.R8.R9电阻10KQ6个25°CR10.R11电阻30KQ2个25°CR6.电阻75KQ1个25°CR12电阻22001个25°CR13电阻2.2Q1个25°CR14电阻101个25°CRp1.Rp2电位器10KQ2个调节音量C1.C3.C4.C5.C11.C12.C13电容10卩7个25°C.电极正 负C8.C10电容0.1卩2个25°CC9电容100卩1个25°C .注意电极C2电容1卩1个25°C .注意电极A1.A4集成运算 放大器LM3242个25°CA功率放大 器TDA20031个25°CO话筒1个25°CY扬声器。