課程設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)易語(yǔ)音程控放大器設(shè)計(jì)

1、沈陽(yáng)航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)(說(shuō)明書(shū))簡(jiǎn)易語(yǔ)音程控放大器設(shè)計(jì)班級(jí) / 學(xué)號(hào) 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)課 程 名 稱 電子線路課程設(shè)計(jì) 院（系） 電子信息工程學(xué)院 專業(yè) 電子信息工程 班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 課程設(shè)計(jì)題目 簡(jiǎn)易語(yǔ)音程控放大器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)時(shí)間: 2012 年 12 月 31 日至 2013 年 01 月 13 日 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計(jì)說(shuō)明由麥克風(fēng)傳感器，設(shè)計(jì)如下一個(gè)語(yǔ)音放大器：麥克風(fēng)輸出電信號(hào)后進(jìn)行放大濾波處理，使其能夠?yàn)V除干擾噪聲；在進(jìn)行功率放大之前，通過(guò)兩個(gè)按鈕，能夠?qū)σ袅窟M(jìn)行增大或減小設(shè)置；聲音音量所在的檔位用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。二、技術(shù)指標(biāo)1. 濾波器頻帶：20Hz1

2、0kHz；2. 聲音音量分8個(gè)檔位進(jìn)行控制。三、設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)語(yǔ)音放大濾波電路；2. 設(shè)計(jì)音量控制電路，并能夠?qū)σ袅康臋n位進(jìn)行顯示；3. 畫(huà)出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。四、實(shí)驗(yàn)要求1. 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；2. 完成仿真實(shí)驗(yàn)，在條件允許的情況下進(jìn)行實(shí)物硬件電路的實(shí)驗(yàn)；3. 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。五、推薦參考資料1. 李萬(wàn)臣，謝紅編著. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001六、按照要求撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)教師 年 月 日負(fù)責(zé)教師 年 月 日學(xué)生簽字 年 月 日成績(jī)?cè)u(píng)定表評(píng)語(yǔ)、建議或需要說(shuō)明的問(wèn)題：指導(dǎo)教師簽字： 日期：成 績(jī)一、概述功

3、率放大器在家電、數(shù)碼產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，與我們?nèi)粘Ｉ钣兄芮嘘P(guān)系。隨著生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越注重視覺(jué)，音質(zhì)的享受。在大多數(shù)情況下，增強(qiáng)系統(tǒng)性能，如更好的聲音效果，是促使消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品的一個(gè)重要因素。低頻功率放大器作為音響等電子設(shè)備的后級(jí)放大電路，它的主要作用是將前級(jí)的音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大以推動(dòng)負(fù)載工作，獲得良好的聲音效果。同時(shí)低頻功率放大器又是音響等電聲設(shè)備消耗電源能量的主要部分。功率放大器隨著科技的進(jìn)步是不斷發(fā)展的，從最初的電子管功率放大器到現(xiàn)在的集成功率放大器，功率放大器經(jīng)歷了幾個(gè)不同的發(fā)展階段：電子管功放、晶體管功放、集成功放。本實(shí)用低頻功率放大器設(shè)計(jì)最主要的兩部分為前置放大級(jí)

4、和功率放大級(jí)。前置放大級(jí)主要任務(wù)是完成小信號(hào)電壓放大任務(wù)，同時(shí)要求低噪聲、低溫漂。功率放大級(jí)主要任務(wù)是在允許的失真限度內(nèi),盡可能高效率地向負(fù)載提供足夠大的功率，要求是輸出功率要大、效率要高。通過(guò)詳盡的資料查詢和嚴(yán)密的方案論證后，我們選擇通過(guò)集成運(yùn)放NE5532、LM340的配套使用來(lái)使本電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)用并且達(dá)到高增益、高保真、高效率、低噪聲、寬頻帶、快響應(yīng)的指標(biāo)。二、方案論證 由麥克風(fēng)傳感器，設(shè)計(jì)如下一個(gè)語(yǔ)音放大器：麥克風(fēng)輸出電信號(hào)后進(jìn)行放大濾波處理，使其能夠?yàn)V除干擾噪聲；在進(jìn)行功率放大之前，通過(guò)兩個(gè)按鈕，能夠?qū)σ袅窟M(jìn)行增大或減小設(shè)置；聲音音量所在的檔位用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。具體方案：原理框圖如圖

5、1所示信號(hào)源前置放大帶通濾波音量調(diào)節(jié)功率放大調(diào)節(jié)按鈕圖1 語(yǔ)音程控放大電路的原理框圖三、電路設(shè)計(jì)1.前置放大電路一般情況下，有麥克風(fēng)采集的有用信號(hào)幅度比較小，而共模噪聲相對(duì)較大，故放大器的輸入漂移和噪聲等因素對(duì)整體電路的精度至關(guān)重要。因此，前置放大電路應(yīng)該是一個(gè)高輸入電阻、高共模抑制比、低漂移的小信號(hào)放大器。在本電路從用LM324運(yùn)放集成電路。輸出波形如圖2所示圖2 輸出電壓波形原理圖如圖3所示圖3 前置放大原理圖（1）前置放大電路理論計(jì)算如下：輸出電壓 電壓放大倍數(shù) （2）元件選擇設(shè)計(jì)電壓放大倍數(shù)為11，選取, 。平衡運(yùn)放中的電阻，則取。2.有源帶通濾波電路在本電路中，我們用壓控電壓源二階高

6、通濾波器和壓控電壓源二階低通濾波器串聯(lián)組成帶通濾波器。前者的截止頻率為，后者的截止頻率為，則通頻帶為。其框圖如圖4所示。高通濾波器低通濾波器 圖4 帶通濾波器框圖當(dāng)輸入頻率為100Hz時(shí)，輸出波形如圖5所示。圖5 帶通濾波器輸出波形其原理圖如圖6所示圖6 帶通濾波器原理圖（1）高通濾波器相關(guān)參數(shù)計(jì)算令,。則通帶放大倍數(shù)截止頻率品質(zhì)因數(shù)（2）低通濾波器的相關(guān)參數(shù)計(jì)算令, 。則通帶放大倍數(shù)截止頻率 品質(zhì)因數(shù)3.音量調(diào)節(jié)電路我們用74LS192同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)，再用兩個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)控制計(jì)數(shù)信號(hào)的輸入；74LS192輸出端連四端口顯示器，因內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶有譯碼的功能，故可省去用譯碼器去

7、驅(qū)動(dòng)顯示器。74LS192輸出二進(jìn)制數(shù)，通過(guò)CD4066模擬開(kāi)關(guān)對(duì)下級(jí)功放的輸入電阻進(jìn)行選擇，從而達(dá)到音量控制的目的。其原理框圖如圖7所示 。顯示器控制按鈕可逆計(jì)數(shù)器模擬開(kāi)關(guān)圖7 音量調(diào)節(jié)電路框圖其原理圖如圖8所示圖8 音量調(diào)節(jié)原理圖4.功率放大電路功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。它一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，帶負(fù)載能力強(qiáng)。本電路中用的NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)放，它具有較好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動(dòng)能力及相當(dāng)高的小信號(hào)與電源帶寬。主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真（或失真較?。┑妮敵龉β?。其輸出波形如圖9所示。圖9 功放輸出波形其原理圖如圖10所示圖10 NE5532構(gòu)成的功放原理圖本環(huán)

8、節(jié)中，在我們一步步的討論研究中，發(fā)現(xiàn)NE5532常用作前置放大，一般作為末級(jí)放大。因此，我們又查了一部分資料，通過(guò)深入研究，我們選定由TDA2030的單電源接法電路作為我們的功率放大。其電路原理圖如圖11所示圖11 TDA2030構(gòu)成的功放原理圖各部分元件作用：為輸入耦合電容，、構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)，為反饋電阻。、為保護(hù)二極管，防止輸出電壓峰值損壞TDA2030。四、性能的測(cè)試1.前置放大電路的測(cè)試 分別輸入三種不同幅度的波，用萬(wàn)用表測(cè)輸出電壓，圖表1所示。表1 前置放大電路測(cè)試數(shù)據(jù)表輸入輸出放大倍數(shù)14.14mV155.54mV11282.84mV3.11V111.27V13.998V11通過(guò)以上三

9、組數(shù)據(jù)的比較，前置放大電路基本穩(wěn)定，且能實(shí)現(xiàn)放大功能。放大倍數(shù)為11，與理論計(jì)算基本吻合。2.帶通濾波電路的測(cè)試當(dāng)輸入頻率為100Hz時(shí)，輸出波形如圖12所示。圖12 頻率為100Hz時(shí)輸出波形當(dāng)輸入頻率為5Hz時(shí)，輸出波形如圖13所示。圖13 頻率為5Hz時(shí)輸出波形當(dāng)輸入頻率為15KHz時(shí)，輸出波形如圖14所示。圖14 頻率為15KHz時(shí)輸出波形通過(guò)以上三個(gè)波形圖的比較我們可以看出，帶通濾波器很好的濾除了頻率在通頻帶以外的波，這正符合濾波的要求。3.音量調(diào)節(jié)電路的性能測(cè)試 通過(guò)對(duì)按鈕，電路可實(shí)現(xiàn)可加可減的功能。4.功率放大電路的性能測(cè)試輸入不同幅度的正弦波，用萬(wàn)用表測(cè)負(fù)載兩端的電壓，數(shù)據(jù)如表

10、2所示。表2 功率放大電路測(cè)試數(shù)據(jù)表輸入輸出放大倍數(shù)14.137V138.101V9.7728.284V276.31V9.77通過(guò)以上兩組數(shù)據(jù)的比較，可以看出功率放大電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)的放大，且系統(tǒng)基本穩(wěn)定。通過(guò)用示波器觀察波形可以看出，輸入信號(hào)沒(méi)有發(fā)生失真，性能較好。5.整機(jī)電路的性能測(cè)試我們給電路輸入幅度為2V，頻率為100Hz的正弦波，然后在輸出端用示波器觀察波形，如圖15所示。圖15 整體電路測(cè)試波形五、結(jié)論本課程設(shè)計(jì)完成的語(yǔ)音放大器，由前置放大、帶通濾波、音量調(diào)節(jié)、及功率放大四部分構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)了對(duì)麥克風(fēng)輸出電信號(hào)的放大，頻率在20Hz10kHz之外的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾除干擾噪聲的處

11、理，而且在進(jìn)行功率放大之前，用兩個(gè)按鈕，對(duì)音量實(shí)現(xiàn)了增大或減小的設(shè)置，通過(guò)顯示器對(duì)其顯示。六、性價(jià)比 性價(jià)比：全稱是性能價(jià)格比，是一個(gè)性能與價(jià)格之間的比例關(guān)系。它是建立在你對(duì)產(chǎn)品性能要求的基礎(chǔ)上，也就是說(shuō)，先滿足性能要求，再談價(jià)格是否合適。本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的電路，通過(guò)對(duì)其性能、參數(shù)的檢測(cè)可以看出，它已經(jīng)基本達(dá)標(biāo)，有一定的適用范圍，其性價(jià)比較好。七、課設(shè)體會(huì)及合理化建議此次課程設(shè)計(jì)令我受益匪淺，但遇到的困難也不少。在電路設(shè)計(jì)上，讓我深刻體會(huì)到自身在專業(yè)知識(shí)方面的缺乏，一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)還是第一次接觸，這時(shí)互聯(lián)網(wǎng)就很好的發(fā)揮了作用，搜一搜，很快就可以得到答案。由于對(duì)電路設(shè)計(jì)缺乏經(jīng)驗(yàn)，此次設(shè)計(jì)需要大量借鑒

12、相關(guān)專業(yè)知識(shí)的書(shū)籍，并且詢問(wèn)同學(xué)老師，請(qǐng)求指導(dǎo)。不明白的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)和老師的、同學(xué)的討論，總會(huì)或多或少地得到解決問(wèn)題的線索。同學(xué)間的討論，老師的用心指導(dǎo)，是我得以順利完成本次簡(jiǎn)易語(yǔ)音程控放大器的設(shè)計(jì)課題的前提。在這個(gè)過(guò)程中，我體會(huì)到了從耕耘到收獲的快樂(lè)，從遇到困難到解決困難，從提出問(wèn)題到解決問(wèn)題，從茫然到明了，這些過(guò)程都讓我收獲甚多，學(xué)到了一些未曾涉及到的知識(shí)。首先，這次課程設(shè)計(jì)功率放大系統(tǒng)，使我在硬件電路設(shè)計(jì)方面有了許多了解。這也是我大學(xué)前半階段所學(xué)知識(shí)的全面檢驗(yàn)，也是一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)。其次，我做為初學(xué)者，在很多方面的知識(shí)都很貧乏，設(shè)計(jì)過(guò)程中必然存在著很多缺陷和問(wèn)題。在此次課程設(shè)計(jì)中，我找到了自己的不足和知識(shí)的松散之處,這使得我能夠在將來(lái)的學(xué)習(xí)中可以更加有目的學(xué)習(xí)，嚴(yán)格要求自己，提高綜合能力。 參考文獻(xiàn)1 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). M北京：高等教育出版社，2006年2 童詩(shī)白，華成英編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).M北京：高等教育出版社，2006年3 李萬(wàn)臣，謝紅編著.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工程大