扩音机电路的设计与实现.doc

北京邮电大学实 验 报 告实验名称：扩音机电路的设计与实现 学 院： 班 级： _ 姓 名： _ 学 号： _ 日 期： 2012年3月 一、报告概要1、课题名称扩音机电路的设计与实现2、报告摘要本实验报告首先给出实验目的和该实验的基本要求，然后讨论电路设计思路和实验原理，并列出所需的电子器件，随后附上所设计的电路图，以及实验过程中所遇到的困难和问题及其解决问题的途径，最后是对该实验的心得体会。3、关键字音频前置放大 功率放大二、实验目的和基本要求1、实验目的 了解扩音机电路的形式和用途 掌握音频放大电路的一种实现方法 提高独立设计电路和验证实验的能力 2、基本要求设计一个对话筒输出信号具有放大能力的扩音电路，设计指标和给定条件为：(1)最大输出功率为0.5W(2) 负载阻抗为8(3) 输出功率的大小连续可调，即用电位器可以调节音量的大小 (4) 前置放大电路电压放大倍数为100 (5) 音调控制中频电压放大倍数为1三、所需电子元器件及测试仪表 集成运算放大器LF353（2个）、单片集成功率放大电路TDA2030A（1个）、面包板（1个）、功率电阻10W 8（1个）、电位器 10K（2个）、二极管1N4001（2个）、电阻和电容若干、导线若干、直流稳压电源、函数信号发生器、数字万用表、示波器、晶体管毫伏表四、电路设计思路和实验原理 1.电路设计思路 各级主要功能和要求：前置放大主要完成小信号放大，要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声小；功率放大器决定整个电路的输出效率、非线性失真等指标，要求效率高、失真小、功率大。各级增益的分配：前置放大100 倍，功放级电压放大4倍，总放大倍数为400 倍。2.实验原理：（1）前置放大电路前置放大级放大微弱信号，对零输入时的噪声、电流、电压有较高要求，考虑选用集成运放LF353，LF353是一种双路运算放大器，属于高输入阻抗低噪声的集成器件。其输入阻抗达到104 M，输入偏置电流极为50*10(-12) A，单位增益频率为4M HZ，转换速率为13V/us。 前置放大电路由LF353 组成的两级放大电路。第一级放大电路的 Au1=10，即1+R3/R2=10。取R2=10K，R3=100K。取Au2=10，同样R5= 10K，R6=100K。耦合电容C1与C2取10uf，C4与C11取100uf，以保证扩音电路的低频响应。其他元器件的参数选择为C3=10uf，R7=22K （2）音量控制器的设计音调控制器的关键是电阻电容网络的选频作用。输入信号是分成两个支路送到放大器的输入端的。一条是经R8、RP1、C6、R9到输入端，并经过C7、R10到输入端形成负反馈。另一条是经过RP2、R11、C5到输入端，这两条支路的电容容量相差很大，C6、C7容量大，对低频信号影响大，C5容量小对高频信号起作用。 （3）功率输出级的设计功放要求功率尽可能大，失真尽可能小，效率尽可能高。此处选用TDA2030A 型集成功率放大电路，该芯片手册上给出了外部常规接法，如图8 所示。该器件主要特点为：上升随率高、瞬态互调失真小；输出功率较大；外围电路简单，使用方便；5脚单列直插封装，体积小；内含保护电路，安全可靠。图中连接至3脚和5脚的四个电容以及二极管都是启到保护电路的作用。五、数据分析和处理（1）前置放大电路测试输入信号频率F=1000.150Hz, 输入信号为5.02mV,所接直流电压分别为+12.03V、-11.96V时Au1 = U1/Ui = 524mV/5.02mV = 104.38 倍同时示波器上所显示的波形与输入波形同向2、音调控制器电路测试当输入信号频率F=1000.150Hz，输入信号为5.02mv,所接直流电压分别为+12.03V、-11.96V时，放大倍数Au2 = U2/Ui = 513mV/5.02mV =102.19倍； 同时示波器上所显示的波形与输入波形反向。3、功率放大电路测试当输入信号频率F=1000.150Hz，输入信号为5.02mv,所接直流电压分别为+12.03V、-11.96V时， 输出电压Uo = 2.04V； 放大倍数N = 2.04V/5.02mV = 406倍； 所测负载电阻R = 8.260；输出功率 P = （2.04）2/8.260 = 0.494W六、故障及问题分析(1)器件接触不良：部分电容由于管脚问题与面包板接触不良，导致输出波形不稳定，甚至出现时有时无的情况，故采取更换电容的措施。(2) 短路现象：通上电流后电源为工作，显示电路某处出现短路，经检查发现是由于搭建电路时，有部分器件的导线发生不必要的接触导致短路。(3)器件参数误差：由于部分色环电阻上的色环不易辨认，或部分电阻的阻值有误差，导致前置放大电路的放大倍数不准确。故用数字万用表检测电阻，并更换了问题电阻。(4) 集成功放易损坏：当输入信号的幅值过大时，极易导致集成功放TDA2030A烧坏而无法正常工作。故在进行实验时一定要注意函数发生器的幅值，且电路一次性不宜工作太长时间。(5) 函数信号发生器：曾经发生过波形突然失真，然后示波器显示乱波的情况，多次检查电路并未发现原因，最后重新启动函数信号发生器，波形恢复正常。七、实验总结与结论 通过本次实验，了解了运算放大器组成的加法器实际应用，在具体的实验中，我遇到了一些问题，比如电路的连接过程中出现错误，这提醒我以后的实验中一定要仔细.还遇到的问题是在连接电路后并没有按照要求进行一级一级的测量，而是直接将示波器连接到最后一级导致波形不正确，我认识到在今后的实验中一定要严格按照要求，做到严慎细实。通过本次实验学习,我复习巩固了示波器原理和使用的相关知识，提高了独立设计电路和验证实验的能力。八、PROTEL绘制的原理图以及PCB制版九、所需电子元器件及测试仪表清单 集成运算放大器LF353（2个）、单片集成功率放大电路TDA2030A（1个）、面包板（1个）、功率电阻10W 8（1个）、电位器 10K（2个）、二极管