模電擴音機課程設計

1、鄭州科技學院模擬電子技術課程設計題 目 擴音機 學生姓名 LXLL 專業(yè)班級 11級電氣工程及其自動化班 學 號 201247159 院 （系） 電氣工程學院 指導教師 YYYY 完成時間 2013年6月6日 摘 要擴音機是生活中很常見的一類電子產(chǎn)品使用非常廣泛。擴音機電路是把微弱的聲音信號放大成能推動揚聲器的大功率信號，電路結構主要分為前置放大，音調控制，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。在本次設計中前置放大級分為兩級，第一級為共源放大電路，整個電路的放大倍數(shù)主要靠第一級；第二級為射級跟隨器，保證音調控制電路有較好的效果，給音調控

2、制電路以較小的信號源內阻。音調控制主要是實現(xiàn)對輸入號高、低音的提升和衰減；由于集成運算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點，用它制作的音調控制電路具有電路結構簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點，功率放大的主要作用是向負載提供功率。要求輸出功率盡可能大，轉換功率盡可能高，非線性失真盡可能小。關鍵詞：擴音機；前置放大；音調控制；功率放大目 錄1 課程設計目的12 設計的任務與要求12.1 設計任務12.2 設計要求13 設計方案與論證14 設計原理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9致謝11附錄一:總體電路原理圖13附錄二:實物圖14附錄三:元器件清單151 課程設

3、計目的通過理論設計和實物制作解決相應的實際問題，鞏固和運用在模擬電子技術中所學的理論知識和實驗技能，掌握常用模擬電路的一般設計方法，提高設計能力和實踐動手能力，為以后從事電子電路設計、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎。1. 學習擴音機的設計方法；2. 掌握擴音機的電路原理；3. 熟悉電烙鐵的使用方法。2 設計的任務與要求2.1 設計任務設計一音響放大器，要求具有音量控制，功率放大等功能。2.2 設計要求 輸入信號為語音輸入； 最大輸出公路為8W； 負載阻抗RL=8歐姆； 具有音調控制功能。3 設計方案與論證根據(jù)設計課題的要求，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

4、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：音調控制，電路的功能不僅僅在于擴音，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。擴音電路可由圖3-1所示框圖實現(xiàn)。音量調節(jié)語音信號號輸入音調控制揚聲器前置放大圖3-1 擴音機電路圖（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)工作點無關，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

5、足夠寬的頻帶，以保證音頻信號進行不失真的放大。由于話筒提供的信號非常弱，一般在音調控制器前面加一個前置放大器。考慮到設計電路對頻率響應及零輸入時的噪聲、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）音調控制電路音調控制器的功能是根據(jù)需要按一定的規(guī)律控制、調節(jié)音響放大器的頻率響應，達到美化音色的目的。一般音調控制器只對低音和高音信號的增益進行提升或衰減，而中音信號增益不變，音調控制電路一般可分為衰減式和負反饋式兩大類，負反饋式音調控制電路的噪音和失真較小，并且在調節(jié)音調時，其轉折頻率保持固定不變，而特性曲線的斜率卻隨之改變。下面分析負反饋型音調控制電路的工作原理。（3）負

6、反饋式音調控制器的工作原理音調控制電路一般可分為衰減式和負反饋式兩大類，負反饋式音調控制電路的噪音和失真較小，并且在調節(jié)音調時，其轉折頻率保持固定不變，而特性曲線的斜率卻隨之改變。下面分析負反饋型音調控制電路的工作原理。由于集成運算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點，用它制作的音調控制電路具有電路結構簡單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點，典型的電路結構如圖3-3所示。其中電位器R16是高音調節(jié)電位器，R13是低音調節(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的值遠遠小于C9。電路中各元件一般要滿足的關系為：R13=R16，R8=R11=R12，

7、C7=C9。圖3-3 負反饋式音調控制電路在電路圖3-3中，對于低音信號來說，由于C6的容抗很大，相當于開路，此時高音調節(jié)電位器R16在任何位置對低音都不會影響。當?shù)鸵粽{節(jié)電位器R13滑動端調到最左端時，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R13的滑動端調到最右端時，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）功率放大級設計功率放大的主要作用是向負載提

8、供功率。要求輸出功率盡可能大，轉換功率盡可能高，非線性失真盡可能小。功率輸出級電路結構有許多種形式，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構成的功率放大電路圖。圖3-4 功率放大級電路圖4 設計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動或滑動系統(tǒng)組成，即靠一個動觸點在電阻體上移動，獲得部分電壓輸出。電位器的作用調節(jié)電壓（含直流電壓與信號電壓）和電流的大小。電位器的結構特點電位器的電阻體有兩個固定端，通過手動調節(jié)轉軸或滑柄，改變動觸點在電阻體上的位置，則改變

9、了動觸點與任一個固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。電位器是一種可調的電子元件。它是由一個電阻體和一個轉動或滑動系統(tǒng)組成。當電阻體的兩個固定觸點之間外加一個電壓時，通過轉動或滑動系統(tǒng)改變觸點在電阻體上的位置，在動觸點與固定觸點之間便可得到一個與動觸點位置成一定關系的電壓。它大多是用作分壓器，這時電位器是一個四端元件。電位器基本上就是滑動變阻器，在此設計中通過電位器R16和R13來控制擴音機的高低音量,實現(xiàn)可調功能。TDA2030音頻功放電路能在最低±6V最高±22V的電壓下工作在±19V8阻抗時能夠輸出16W的有效功率，THD0.1%。無疑，用它來做電

10、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驗成功的重要保證；反過來說，焊接不良，往往會使實驗失敗，甚至損毀元器件。雖然焊接技術并不復雜，但如果認為它操作簡單而掉以輕心，也會造成種種不良后果。所以應注意以下幾點：（1）電烙鐵焊接TDA2030的時候，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，

11、溫度過高的焊接，會燙壞TDA2030。（2）焊接揚聲器的時候，一定要將連接電源正、負極的導線分別焊接在揚聲器標有“”、“”符號的一端。揚聲器的下方還有兩個類似焊點的地方，如果錯將導線焊在那兒，揚聲器就會損壞，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毫米的細管狀，在管內裝進松香粉。使用這種焊錫絲，能保護烙鐵頭不易被“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20瓦

12、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候，要嚴格按照電路圖連接電路，焊接器件時,先把各個器件的一腳焊接住,再去焊接其他器件,要注意烙鐵與電路板接觸的時間，不要燒壞電路板,并在連好電路以后進行測量,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,導致沒有出現(xiàn)波形,連線路時由于電路較復雜,所以在仿真的過程中老連錯電路。還好在同學與老師的

13、幫助下，順利找到了元器件，基本上完成了仿真。圖5-2 波形圖因為在仿真中LM358的集成芯片沒有輸出波形,故用有運放功能的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 總結經(jīng)過一周左右的課程設計終于要畫上一個完美的句號。回味這個過程，確實充滿著酸甜苦辣。設計的過程并非一帆風順，遇到了許多困難，但我們努力解決。通過一周的課程設計，我學到了許多，這讓我擁有了一次運用我所學模電知識的機會。在課程設計開始階段，遇到的問題比較多。通過查找資料，我開始漸漸了解擴音機電路的原理，設計方法及應用。擴音機的種類繁多，技術含量與復雜程度也各不相同。我通過了解了各種類型的擴音機電路的原理

14、，然后開始考慮自己應該設計何種類型的擴音機。據(jù)課題要求,考慮到我所學的知識有限，難以設計復雜的擴音機電路，最終決定設計通過電位器控制的擴音機電路。在設計過程中，我參考了網(wǎng)上的一些擴音機電路及其他資料。通過設計、查找資料，我了解了一些以前未學過的元件。如LM358芯片，電位器與揚聲器。我知道了很多，也擴展了視野。我也收獲很多，我更熟練的掌握運用multisim進行仿真，雖然multisim不是很難學，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行仿真。對于一個女生來說,焊接的過程也是考驗我的時候

15、，不僅要細心，還要看準確電路的連接方法，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，注意個人安全。綜合性實驗涉及了幾乎整個電路設計與實現(xiàn)的過程，嚴謹完成實驗將很有意義，而且這是學習模擬電路以來第一次完整體驗實際電路的實現(xiàn)，這個過程讓我獲益頗多。通過這次實踐，我對擴音機電路有了更深入的了解，對模擬電路設計過程和方法有了基本了解和認識，能夠對簡單電路系統(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驗電路的方法，重要的是我初步學會了設計電子電路的方法與技巧，這對我而言，確實是大有裨益的。我相信有這次設計作基礎，我以后會設計出更好

16、的電子電路。致 謝通過這些天的設計，使我深深的感受到了，理論聯(lián)系實際的必要性及其重要性. 在課程設計期間，要感謝老師教導，感謝同學幫助，通過不斷學習理論知識和參與實踐，感覺自己的綜合素質在很大程度上得到了提升，努力將自己塑造成為一個專業(yè)功底扎實、知識結構完善、適應能力強的合格大學生。這次課程設計，不僅讓我們大開眼界，也是對以前所學知識的一個初審，從這次實習中，進一步鞏固和深化了所學的理論知識，彌補了單一理論教學的不足，并為后續(xù)專業(yè)課學習和畢業(yè)設計打下了堅實的基礎。參考文獻1 華成英 童詩白. 模擬電子技術基礎（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（第3版）M. 陜西：西安電子科技大學出版社.2008.1891923 張瑜璞. 電子技術課程設計M. 北京：北京理工大學出版社.1994.234 康華光. 電子技術基礎模擬部分M. 華中科技