语音放大器.doc

电子电工教学基地
实
验
报
告
实验课程:模拟电子技术实验
实验名称:语音放大器
语音放大器
设计目的及要求
实验目的
通过实验培养学生的市场素质、工艺素质、自主学****的能力、分析问题解决问题的能力以及团队精神。
通过实验总结回顾所学的模拟电子技术基础理论的基础实验,掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。
设计任务与要求
(1)已知条件:
语音放大电路由“前置放大器”、“有源带通滤波器”、“功率放大器”、“扬声器”几部分构成。
(2)性能指标:
各基本单元电路的设计条件分别为:
1)前置放大器:
a)输入信号Uid≤10mV;
b) 输入阻抗Ri≥100kW;
2)有源带通滤波器:
a) 带通频率范围为300Hz~3KHz;
b) 增益:Au=1;
3)功率放大器:
a) 最大不失真输出功率为Pomax≥1W;
b) 负载电阻RL=8Ω;
c) 电源电压+12V,-12V;
4)输出功率连续可调:
a) 直流输出电压≤50mV(输出开路时);
b) 静态电源直流≤100mA(输出短路时)。
(3)设计要求:
1)选取单元电路及元件
根据设计要求和已知条件,确定前置放大器、有源带通滤波器电路、功率放大电路的方案,计算和选取单元电路的元件参数。
2)前置放大器电路的组装与调试
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、输入电阻等各项技术指标,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
测量有源带通滤波电路的差模电压增益、带宽、并与设计要求值进行比较。
4)功率放大器的组装与调试
测量功率放大器的最大不失真输出功率、电源供给功率、输出效率、直流输出电压、静态电源电流等技术指标。
5)整体电路的联调与试听。
6)用EWB软件对电路进行仿真分析。
总电路框图及总原理图
语音放大电路由“前置放大电路”、“有源带通滤波器”、“功率放大器”、“扬声器”几部分构成。
扬声器
输入
信号
前置
放大器
有源
滤波器
功率
放大器
语音放大电路原理框图
总原理图
设计思想及基本原理分析
输入端采用麦克风和音频线路输入两种形式,声音通过麦克风(或音频线路)输入前置放大电路,进行一次放大后输入二阶有源带通滤波电路,对通频带(300Hz-3000Hz)以外的信号进行滤波,以消除杂音,最后将经过放大和滤波的信号输入功率放大电路,进行功率放大后将声音通过扬声器输出。
前置放大电路
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。
测量放大电路由两个同相放大器和一个差动放大器组成,具有输入阻抗高、电压增益容易调节、输出不包含共模信号等优点。
电路图如下:
参数设计:
电路差模输入电阻 Rid=2R
差模电压增益:Au=(1+Ro/R20)*R5/R3
为了提高信噪比,前置放大电路增益可适当取大,
令Ro=200W,R20为20k,R3=10 kW, R4=,R5=100kW,。
2、有源滤波器
有源滤波电路是由有源器件与RC网络组成的滤波电路。
本实验采用具有Butterworth特性的典型的二阶有源滤波器。在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下,把相同元件的压控电压源滤波器的LPF和HPF串联起来,可以实现Butterworth通带响应。用该方法构成的滤波器的通带较宽,通带截止频率易于调整,多用作测量信号噪声比的音频带通滤波器,电路图如下图所示,能抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号。
设计原理:本电路采用的宽带带通滤波器,在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下,把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串联起来可以实现带通滤波器的功能,而且带通滤波器的低频截止频率fL由HPF的截止频率决定,高频截止频率fH有LPF的截止频率决定。
电路图如下:
性能指标:与LPF有关的量
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与HPF有关的量
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电路参数:
(1)增益:Au=1
(2)带通频率范围:300Hz~3k