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小功率语音放大器课程设计.doc

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小功率语音放大器课程设计.doc
文档介绍:
小功率语音放大器课程设计
电子课程设计报告
实验名称语音放大器
专业班级电子科学与技术
姓名学号
同组者姓名
实验日期
指导老师
电子课程设计
小功率语音放大器
电子科学与技术专业 X班指导教师 X
课程性质、目的和任务
课程性质:
课程实习
2、目的和任务
模拟电路是一门应用性很强的专业课基础课,在学习时必须注意理论与实践相结合,其目的是通过本课程设计使我们经历一个简单的模拟系统开发的全过程和受到一次综合的训练,以便能更全面理解、掌握和综合运用所学知识。
二、总体要求
1、完成硬件电路的设计。
2、完成硬件电路的组装和调试。
3、提交课程设计报告。
三、课程设计的内容和具体要求
题目::小功率语音放大电路
具体要求: 见后面语音放大电路的具体内容。
在我们的日常生活和工作中,经常会遇到这样一些问题:如在检修各种机器设备时,常常需要依据故障设备的异常声响来寻找故障,这种异常声响的频谱覆盖面往往很广;又如,我们在打电话时,有时往往因声音太大或干扰太大而难以听清对方讲的话,于是需要一种既能放大声音信号又能降低外来噪声的仪器……诸如以上原因,具有类似功能的实用电路实际上就是一个能识别不同频率范围的小信号放大系统—集成运算放大器组成的语音放大电路。
1、设计任务与要求
1.1 设计任务
设计并制作一个由集成运算放大器组成的小功率语音放大电路。该放大电路的各个基本单元电路的设计条件分别为:
前置放大器
输入信号: Vid ≤10 mv
输入阻抗: Ri ≥100 kΩ
共模抑制比: KcmR ≥ 60 dB
有源带通滤波器
带通频率范围: 300 Hz ~ 3 kHz
功率放大器
最大不失真输出功率: Pom ≥ 0.5 w
负载阻抗: RL = 10 Ω
电源电压: +12 V, —12 V, +12 V
输出功率连续可调
直流输出电压: ≤ 50 mV
静态电源电流: ≤100 mV
1.2 设计要求
(1)根据设计要求与已知条件,确定前置放大电路、有源带通滤波电路、功率放大电路的方案,计算和选取单元电路的元件参数。
(2)前置放大电路的组装和调试
测量前置放大电路的差模电压增益、共模电压增益、共模抑制比、带宽、输入电阻等各项指标,并与设计要求值进行比较。
(3) 有源带通滤波电路的组装与调试
测量有源带通滤波的差模电压增益、带宽等各项指标,并与设计要求值进行比较。
(4) 功率放大电路的组装与调试
测量功率放大电路的最大不失真输出功率Pom、电源供给频率Pv、输出功率、直流输出电压、静态电源电流等技术指标。
(5)整体电路的联调和试听
2、电路的设计
2.1 电路框图的设计
输出信号
该语音放大电路原理框图如图2-1所示
信号输入
前置放大器
有源带通滤波器
功率放大器
图2-1 语音放大电路原理框图
前置放大电路亦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输出,在典型情况下,有用信号的最大幅度可能仅有若干毫伏,而共模噪声可能高到几伏,故放大器输入漂移和噪声等因数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。因此前置放大电路应是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。
滤波器是一种选频电路,它是一种能使有用频率信号通过,而同时抑制(或衰减)无用频率信号的装置。
功率放大器的主要作用是向负载提供功率,要求输出功率尽可能大,转换效率尽可能高,非线性失真尽可能小。
2.2模块电路的设计
2.2.1前置放大电路的设计
①电路工作原理
前置小信号放大电路如图2 -2所示。
图2-2 前置小信号放大电路图
该电路是由一个电压跟随器和一个反相比例运算放大电路串联组成的前置放大电路。图2-2中的电压跟随器R2=R1,能很好地用以减小漂移和起保护作用,一般R2取10KΩ的电阻,太小起不到保护作用,太大则影响跟随性能。电压跟随器还有一个最大的特点就是输入电阻无穷大,输出电压等于输入电压。图2-2中的反相比例运算电路,对于理想电路,该电路的输出电压与输入电压之间关系为:
Vo= — R2/R1·Vi (1)
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相端应接入平衡电阻R5≈R3//R4。
则前置放大电路的理论放大倍数为:
A1 = R4/R3 (2)
②参数确定与元件选择
a、确定电阻R1~R5及放大倍数
图2-2中外电路电阻选定
R1=R2=10KΩ
取R3=10KΩ,则由R5≈R3//R4可知
R5=10KΩ,R4=180KΩ
则放大倍数Ao1=R4/R3=18
b、选择集成运算放大器和电阻元件
选用集成运算放大器时,首先查阅产品手册,分析所选用的集成运放的性能指标能否满足设计要求。对于该电路设计,可以选用LM324型运算放大器,其内部原理图及主要参数见附录
7.2。
电阻的选择应注意电阻的精度,要求选配精度仅可能高,最好选用高精度电阻,但这种电阻价格较贵,该电路选用误差1%的金属膜电阻。
2.2.2 有源带通滤波电路的设计
①电路工作原理
Ⅰ、二阶有源高通滤波器
二阶有源高通滤波电路如图2-3所示。
图2-3 二阶有源高通滤波器电路图
其幅频响应表达式为:
︳A(jw)/Avf︱=1/√{[1-(WL/W)2]2 +(WL/WQ)2} (3)
式中
Avf=1+R7/R6
WL=1/RC (4)
Q=1/(3﹣Avf)
上式中的特征角频率WL=1/RC就是3dB截止角频率。因此,下限截止频率为
fL=1/2ΠRC (5)
当Q=0.707时,这种滤波器称为巴特沃斯滤波器。
则二阶有源高通滤波电路的理论放大倍数Av1=1+R7/R6 (6)
Ⅱ、二阶有源低通滤波器
二阶有源低通滤波电路如图2-4所示。

图2-4二阶有源低通滤波器电路图
其幅频响应表达式为:
︳A(jw)/Avf︱=1/√{[1-(W/WH)2]2 +(W/WHQ)2} (7)
式中
Avf=1+R13/R12
WH=1/RC (8)
Q=1/(3﹣Avf)
其上线截止频率为
fH=1/2ΠRC (9)
则二阶有源低通滤波电路的理论放大倍数Av2=1+R13/R12 (10)
Ⅲ、二阶有源带通滤波器
二阶有源带通滤波电路的原理图只要将高通图2-3与低通图2-4串联起来就形成带通如图2-5所示。
图2-5 二阶有源带通滤波器电路图
图2-5所示的带通滤波器较好地抑制低于300HZ和高于3000HZ的频率信号,整个通带增益为8dB,运算放大器为LM324,其内部原理图及主要参数见附录7.2。
则二阶有源带通滤波电路的理论放大倍数Ao2=Av1.Av2 (11)
②参数确定与元件选择
Ⅰ、二阶有源高通滤波器
a、选择电容C1、C2的容量,计算电阻R8、R9 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.