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语音放大器
引言
随着集成技术的发展,尤其是中、大规模和超大规模集成电路的发展,模拟电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门,并将产生越来越深刻的影响。
在多级放大电路中,输出的信号往往都是送到负载,去驱动一定的装置。而语音放大电路的主要功能就是放大微弱的声音信号,一个正常的语音放大电路应该实现以下功能:
。通过传感器将声音信号转变成微小的电压信号,再利用集成运放的放大功能将其放大成比较大的电压信号,以作为后一级的输入信号电压,保证后级电路的正常工作。
。前置放大级输出的放大了的电压信号作为功率放大级的输入信号,经此级电路之后得到的输出应具有较高的功率,能驱动本实验中的负载——4Ω/8W的喇叭,将从输入级输入的声音信号不失真地进行放大。
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前置放大电路为测量用小信号放大电路。在测量用的放大电路中,一般传感器送来的直流或低频信号,经放大后多用单端方式传送,在典型情
况下,有用信号的最大幅度可能仅有若干毫伏,而共模噪声可能高达到几伏,故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是同等重要的问题。因此前置放大电路因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。
前置放大电路可采用两级负反馈放大器、差分放大电路,也可以用集成运放构成的测量用小信号放大电路等。
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是同等重要的问题。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。
比较:两极负反馈放大器电路比较复杂,而且对共模噪声也会放大,从而使电路噪音太大影响放大效果。具有恒流源偏置的差分放大器也适用于设计,但相对于测量放大器而言,仍显复杂,因此本设计采用集成运放构成的测量用小信号放大电路。
有源带通滤波电路
滤波器是一种具有频率选择功能的电路, 它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信处理、数据传送和抑制干扰等, 目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。
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以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L 和C组成, 60 年代以来,
集成运放获得迅速发展,由它和R、C 组成的有源滤波电路, 具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外, 由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高, 输出阻抗比较低, 构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应, 常把能够通过信号的频率范围定义为通带, 而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带, 通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应, 而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布, 滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
以下为几种滤波器的频率特性:
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低高带带
(1)二阶有源低通滤波器(二阶压控电压源LPF)
低通滤波器的特点是使低频信号(或直流成分通过、抑制或衰减高频信号,主要用于削弱高次谐波或频率较高的干扰和噪声信号,例如整流电路中的滤波电路。
典型的二阶有源低通滤波器电路如图(a)所示
图中将C1接地端改接到输出端是为了改善??1附近的滤波器性能。因为在?0
??1且接近1的范围内,uo和ui相位差小于90?,C1起正反馈作用,因而有利
?0
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于提高这段范围内的输出幅度,而在频带外即???1时,uo和ui基本相同,C1起?0
促进带外衰减的作用。
RFA?1?VP通带电压放大倍数: Rf
当R1?R2?R时,该滤波器电路的传递函数为
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2K?H(s)?? 021222s?s??0s?s?QRC1RC1C2
截止频率为
1 ?0?R1C2
品质因数为
Q?1C 2C2
通带增益为K0?1。
该电路的优点是改变电阻R即可改变截止角频率而不影响品质因数Q,因此,调整时应先调C1或C2,使Q满足要求,然后通过调节电阻R将?0调准确。电路的选频特性基本上取决于RC网络,电路还兼有同相放大功能,调节RF、Rf即可调节电路增益。由于运算放大器在同相工作时输入端有较高的共模电压,故应选用共模输入电压较高的运算放大器。
该电路特点是在组件前加了二阶RC低通网络,在阻带区能提供-40dB/十倍频程的衰减,其幅频特性如图8-1(b)所示:
(2)二阶有源高通滤波器(二阶压