模電擴(kuò)音機(jī)課程設(shè)計(jì).docx

鄭州科技學(xué)院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目 擴(kuò)音機(jī) 學(xué)生姓名 LXLL 專業(yè)班級 11級電氣工程及其自動化班 學(xué) 號 201247159 院 （系） 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 YYYY 完成時(shí)間 2013年6月6日 摘 要擴(kuò)音機(jī)是生活中很常見的一類電子產(chǎn)品使用非常廣泛。擴(kuò)音機(jī)電路是把微弱的聲音信號放大成能推動揚(yáng)聲器的大功率信號，電路結(jié)構(gòu)主要分為前置放大，音調(diào)控制，功率放大三部分。前置放大主要完成小信號的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲要小。在本次設(shè)計(jì)中前置放大級分為兩級，第一級為共源放大電路，整個(gè)電路的放大倍數(shù)主要靠第一級；第二級為射級跟隨器，保證音調(diào)控制電路有較好的效果，給音調(diào)控制電路以較小的信號源內(nèi)阻。音調(diào)控制主要是實(shí)現(xiàn)對輸入號高、低音的提升和衰減；由于集成運(yùn)算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)，用它制作的音調(diào)控制電路具有電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，功率放大的主要作用是向負(fù)載提供功率。要求輸出功率盡可能大，轉(zhuǎn)換功率盡可能高，非線性失真盡可能小。關(guān)鍵詞：擴(kuò)音機(jī)；前置放大；音調(diào)控制；功率放大目 錄1 課程設(shè)計(jì)目的12 設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求12.1 設(shè)計(jì)任務(wù)12.2 設(shè)計(jì)要求13 設(shè)計(jì)方案與論證14 設(shè)計(jì)原理55 總體的制作與仿真65.1 電烙鐵的使用65.2 電子產(chǎn)品仿真圖86 總結(jié)9致謝11附錄一:總體電路原理圖13附錄二:實(shí)物圖14附錄三:元器件清單151 課程設(shè)計(jì)目的通過理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問題，鞏固和運(yùn)用在模擬電子技術(shù)中所學(xué)的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能，掌握常用模擬電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。1. 學(xué)習(xí)擴(kuò)音機(jī)的設(shè)計(jì)方法；2. 掌握擴(kuò)音機(jī)的電路原理；3. 熟悉電烙鐵的使用方法。2 設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一音響放大器，要求具有音量控制，功率放大等功能。2.2 設(shè)計(jì)要求 輸入信號為語音輸入； 最大輸出公路為8W； 負(fù)載阻抗RL=8歐姆； 具有音調(diào)控制功能。3 設(shè)計(jì)方案與論證根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求，該音頻功率放大器電路可以分3級:第一級：前置放大，主要是完成對小信號無失真的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲小。第二級：音調(diào)控制，電路的功能不僅僅在于擴(kuò)音，還有對高低音的抑制或提升。第三級：功率放大，決定了最終電路的輸出效果，要求效率高、失真盡可能小、輸出功率大。盡可能高，非線性失真盡可能小。擴(kuò)音電路可由圖3-1所示框圖實(shí)現(xiàn)。音量調(diào)節(jié)語音信號號輸入音調(diào)控制揚(yáng)聲器前置放大圖3-1 擴(kuò)音機(jī)電路圖（1）前置放大器前置放大器的主要功能是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；由于場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)一般比晶體管小，而且它幾乎與靜態(tài)工作點(diǎn)無關(guān)，在要求高輸入阻抗的前置放大器的情況下，采用低噪聲場效應(yīng)管組成放大器是合理的選擇。對于前置放大器的另外一要求是要有足夠?qū)挼念l帶，以保證音頻信號進(jìn)行不失真的放大。由于話筒提供的信號非常弱，一般在音調(diào)控制器前面加一個(gè)前置放大器?？紤]到設(shè)計(jì)電路對頻率響應(yīng)及零輸入時(shí)的噪聲、電流、電壓的要求做電路如圖3-2所示。圖3-2 前置放大器電路圖（2）音調(diào)控制電路音調(diào)控制器的功能是根據(jù)需要按一定的規(guī)律控制、調(diào)節(jié)音響放大器的頻率響應(yīng)，達(dá)到美化音色的目的。一般音調(diào)控制器只對低音和高音信號的增益進(jìn)行提升或衰減，而中音信號增益不變，音調(diào)控制電路一般可分為衰減式和負(fù)反饋式兩大類，負(fù)反饋式音調(diào)控制電路的噪音和失真較小，并且在調(diào)節(jié)音調(diào)時(shí)，其轉(zhuǎn)折頻率保持固定不變，而特性曲線的斜率卻隨之改變。下面分析負(fù)反饋型音調(diào)控制電路的工作原理。（3）負(fù)反饋式音調(diào)控制器的工作原理音調(diào)控制電路一般可分為衰減式和負(fù)反饋式兩大類，負(fù)反饋式音調(diào)控制電路的噪音和失真較小，并且在調(diào)節(jié)音調(diào)時(shí)，其轉(zhuǎn)折頻率保持固定不變，而特性曲線的斜率卻隨之改變。下面分析負(fù)反饋型音調(diào)控制電路的工作原理。由于集成運(yùn)算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)，用它制作的音調(diào)控制電路具有電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，典型的電路結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。其中電位器R16是高音調(diào)節(jié)電位器，R13是低音調(diào)節(jié)電位器，電容C9、C7是低音提升和衰減電容，一般選擇C7=C9，電容C6起到高音提升和衰減作用，要求C6的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C9。電路中各元件一般要滿足的關(guān)系為：R13=R16，R8=R11=R12，C7=C9。圖3-3 負(fù)反饋式音調(diào)控制電路在電路圖3-3中，對于低音信號來說，由于C6的容抗很大，相當(dāng)于開路，此時(shí)高音調(diào)節(jié)電位器R16在任何位置對低音都不會影響。當(dāng)?shù)鸵粽{(diào)節(jié)電位器R13滑動端調(diào)到最左端時(shí)，C9被短路，由于電容C7對于低音信號容抗大，所以相對地提高了低音信號的放大倍數(shù)，起到了對低音提升的作用，同樣當(dāng)R13的滑動端調(diào)到最右端時(shí)，電容C7被短路，由于電容C9對輸入音頻信號的低音信號具有較小的電壓放大倍數(shù)，所以該電路可實(shí)現(xiàn)低音衰減。從定性的角度來說，就是在中、高音域，增益僅取決于R12與R11的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到衰減。（4）功率放大級設(shè)計(jì)功率放大的主要作用是向負(fù)載提供功率。要求輸出功率盡可能大，轉(zhuǎn)換功率盡可能高，非線性失真盡可能小。功率輸出級電路結(jié)構(gòu)有許多種形式，選分立元件組成的功率放大器或單片集成功率放大器均可,下面是用TDA2030構(gòu)成的功率放大電路圖。圖3-4 功率放大級電路圖4 設(shè)計(jì)原理電路的組成中元器件的選用很重要,就幾種重要元器件進(jìn)行說明：電位器 （英文：Potentiometer）是可變電阻器的一種。通常是由電阻體與轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成，即靠一個(gè)動觸點(diǎn)在電阻體上移動，獲得部分電壓輸出。電位器的作用調(diào)節(jié)電壓（含直流電壓與信號電壓）和電流的大小。電位器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電位器的電阻體有兩個(gè)固定端，通過手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動觸點(diǎn)與任一個(gè)固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。電位器是一種可調(diào)的電子元件。它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成。當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸點(diǎn)之間外加一個(gè)電壓時(shí)，通過轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。它大多是用作分壓器，這時(shí)電位器是一個(gè)四端元件。電位器基本上就是滑動變阻器，在此設(shè)計(jì)中通過電位器R16和R13來控制擴(kuò)音機(jī)的高低音量,實(shí)現(xiàn)可調(diào)功能。TDA2030音頻功放電路能在最低6V最高22V的電壓下工作在19V8阻抗時(shí)能夠輸出16W的有效功率，THD0.1%。無疑，用它來做電腦有源音箱的功率放大分或小型功放再合適不過了。如下4-1圖是關(guān)于TDA2030的介紹:圖4-1 TDA2030功放電路圖有字的那一面對著你，管腳朝下，從左至右依次是1，2，3，4，5腳。1腳是正相輸入端；2腳是反向輸入端；3腳是負(fù)電源輸入端；4腳是功率輸出端；5腳是正電源輸入端。5 總體的制作與仿真5.1 電烙鐵的使用良好的焊接是實(shí)驗(yàn)成功的重要保證；反過來說，焊接不良，往往會使實(shí)驗(yàn)失敗，甚至損毀元器件。雖然焊接技術(shù)并不復(fù)雜，但如果認(rèn)為它操作簡單而掉以輕心，也會造成種種不良后果。所以應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）電烙鐵焊接TDA2030的時(shí)候，一定要等電烙鐵加熱后，拔掉電源插頭，用電烙鐵的余熱焊。否則，溫度過高的焊接，會燙壞TDA2030。（2）焊接揚(yáng)聲器的時(shí)候，一定要將連接電源正、負(fù)極的導(dǎo)線分別焊接在揚(yáng)聲器標(biāo)有“”、“”符號的一端。揚(yáng)聲器的下方還有兩個(gè)類似焊點(diǎn)的地方，如果錯(cuò)將導(dǎo)線焊在那兒，揚(yáng)聲器就會損壞，不能使用了。（3）烙鐵使用日久后，烙鐵頭容易被“燒死”，即在表面出現(xiàn)一層黑色氧化物，而且變得凹凸不平?！盁馈钡睦予F頭很難熔化和沾取焊錫，需用銼刀將它重新挫亮。盡量使用市場上出售的空心焊錫絲，它是將焊錫做成直徑24毫米的細(xì)管狀，在管內(nèi)裝進(jìn)松香粉。使用這種焊錫絲，能保護(hù)烙鐵頭不易被“燒死”。（4）使用電烙鐵一定要注意安全，使用前用萬用表測一下電烙鐵電源插頭兩端的電阻是否為正常值。正常時(shí)20瓦烙鐵的電阻約2000歐，45瓦的為1000歐，75瓦的為600歐，100瓦的約500歐。電源插頭與電烙鐵外殼、烙鐵頭之間的電阻應(yīng)接近無窮大，否則說明這把電烙鐵漏電，不能使用。2、電路的連接在連接電路的時(shí)候，要嚴(yán)格按照電路圖連接電路，焊接器件時(shí),先把各個(gè)器件的一腳焊接住,再去焊接其他器件,要注意烙鐵與電路板接觸的時(shí)間，不要燒壞電路板,并在連好電路以后進(jìn)行測量,即使發(fā)現(xiàn)問題并改正。5.2 電子產(chǎn)品仿真圖圖5-1 仿真圖仿真的過程中確實(shí)存在很多困難,有很多元器件沒有找到,芯片LF353的2腳碼和3腳碼極性接反,導(dǎo)致沒有出現(xiàn)波形,連線路時(shí)由于電路較復(fù)雜,所以在仿真的過程中老連錯(cuò)電路。還好在同學(xué)與老師的幫助下，順利找到了元器件，基本上完成了仿真。圖5-2 波形圖因?yàn)樵诜抡嬷蠰M358的集成芯片沒有輸出波形,故用有運(yùn)放功能的LF353代替即得到輸出波形。且由圖可看出在誤差允許的情況下仿真成功。6 總結(jié)經(jīng)過一周左右的課程設(shè)計(jì)終于要畫上一個(gè)完美的句號。回味這個(gè)過程，確實(shí)充滿著酸甜苦辣。設(shè)計(jì)的過程并非一帆風(fēng)順，遇到了許多困難，但我們努力解決。通過一周的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多，這讓我擁有了一次運(yùn)用我所學(xué)模電知識的機(jī)會。在課程設(shè)計(jì)開始階段，遇到的問題比較多。通過查找資料，我開始漸漸了解擴(kuò)音機(jī)電路的原理，設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。擴(kuò)音機(jī)的種類繁多，技術(shù)含量與復(fù)雜程度也各不相同。我通過了解了各種類型的擴(kuò)音機(jī)電路的原理，然后開始考慮自己應(yīng)該設(shè)計(jì)何種類型的擴(kuò)音機(jī)。據(jù)課題要求,考慮到我所學(xué)的知識有限，難以設(shè)計(jì)復(fù)雜的擴(kuò)音機(jī)電路，最終決定設(shè)計(jì)通過電位器控制的擴(kuò)音機(jī)電路。在設(shè)計(jì)過程中，我參考了網(wǎng)上的一些擴(kuò)音機(jī)電路及其他資料。通過設(shè)計(jì)、查找資料，我了解了一些以前未學(xué)過的元件。如LM358芯片，電位器與揚(yáng)聲器。我知道了很多，也擴(kuò)展了視野。我也收獲很多，我更熟練的掌握運(yùn)用multisim進(jìn)行仿真，雖然multisim不是很難學(xué)，但由于自己對multisim還沒有熟練的掌握，仿真過程中還是會有一定的誤差，此外仿真時(shí)無法插入語音，無法對聲音部分的仿真，所以只能對后面部分電路進(jìn)行仿真。對于一個(gè)女生來說,焊接的過程也是考驗(yàn)我的時(shí)候，不僅要細(xì)心，還要看準(zhǔn)確電路的連接方法，不能把元器件接反，也不能焊短路，注意焊接的時(shí)間和技巧，不能有虛焊、空焊，更要注意溫度的把握和正確的使用方法，注意個(gè)人安全。綜合性實(shí)驗(yàn)涉及了幾乎整個(gè)電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程，嚴(yán)謹(jǐn)完成實(shí)驗(yàn)將很有意義，而且這是學(xué)習(xí)模擬電路以來第一次完整體驗(yàn)實(shí)際電路的實(shí)現(xiàn)，這個(gè)過程讓我獲益頗多。通過這次實(shí)踐，我對擴(kuò)音機(jī)電路有了更深入的了解，對模擬電路設(shè)計(jì)過程和方法有了基本了解和認(rèn)識，能夠?qū)唵坞娐废到y(tǒng)中出現(xiàn)的故障和問題提出解決方案,掌握了仿真軟件仿真實(shí)驗(yàn)電路的方法，重要的是我初步學(xué)會了設(shè)計(jì)電子電路的方法與技巧，這對我而言，確實(shí)是大有裨益的。我相信有這次設(shè)計(jì)作基礎(chǔ)，我以后會設(shè)計(jì)出更好的電子電路。致 謝通過這些天的設(shè)計(jì)，使我深深的感受到了，理論聯(lián)系實(shí)際的必要性及其重要性. 在課程設(shè)計(jì)期間，要感謝老師教導(dǎo)，感謝同學(xué)幫助，通過不斷學(xué)習(xí)理論知識和參與實(shí)踐，感覺自己的綜合素質(zhì)在很大程度上得到了提升，努力將自己塑造成為一個(gè)專業(yè)功底扎實(shí)、知識結(jié)構(gòu)完善、適應(yīng)能力強(qiáng)的合格大學(xué)生。這次課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們大開眼界，也是對以前所學(xué)知識的一個(gè)初審，從這次實(shí)習(xí)中，進(jìn)一步鞏固和深化了所學(xué)的理論知識，彌補(bǔ)了單一理論教學(xué)的不足，并為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 華成英 童詩白. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）M. 北京：高等教育出版社.2006.1941952 江曉安 董秀峰. 數(shù)字電子基礎(chǔ)（第3版）M. 陜西：西安電子科技大學(xué)出版社.2008.1891923 張瑜璞. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)M. 北京：北京理工大學(xué)出版社.1994.234 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M. 華中科