1瓦扩音器设计.doc

1瓦扩音器一、 和制作任务 1W扩音机设计，要求具有音调控制，实现信号的放大课程设计目的：通过设计和实践，培养学生综合运用所学的理论知识、实践操作及独立解决实际问题的能力。使学生牢固掌握课堂中学到的电子线路的工作原理、分析方法和设计方法。学会电路的一般设计方法和设计流程，并应用这些方法进行一个实际的电子线路的系统设计。二、 主要技术指标1、额定输出功率：P01W2、负载阻抗：RL43、频率响应：在无高低音提升或衰减时，fLfH806000Hz（3dB）4、音频控制范围：低音100Hz12dB高音10kHz12dB（以1kHz为0 dB时）5、非线性失真度：r 106、输入灵敏度：Vi10mV（增加）三、 确定电路组成方案功 率音调控制前置级 输出本设计包括：前置输入级、音调控制级、功放输出级。其中：1. 前置级主要是同信号源阻抗匹配并有一定的电压增益要求输出阻抗低、输入阻抗高。2. 音调控制电路，实现高低音的提升和衰减。3. 功放级将电压信号进行功率放大，保证扬声器上得到一定的不失真功率输出。四、设计方法 （1）前置输入级电路 由于话筒提供的信号非常弱，一般在音调控制级前加一个前置放大器。考虑到设计电路对频率响应及零输入时的噪声、电流、电压的要求，前置放大器选用由PNP晶体三极管构成的共集电极放大电路（射极跟随器）。 前置级采用跟随器为引导，选用LM324集成运放构成同相放大器作为前级的电压放大。由于前置级输出的噪声电压影响最大，因此增益不宜太高，Av1取5倍。LM324系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。LM324引脚图： 前置输入级电路结构图如右图所示： （2）音调控制电路本设计的音调控制电路选用反馈型电路。虽然调节范围较小，但其失真小。调节W1、W2即可控制高音、低音的提升和衰减。音调控制器是控制、调节音响放大器输出频率高低的电路，其控制曲线如下图中折线所示。 音调控制电路结构图如下图所示（3）功放输出电路采用TBA820功放集成电路。该电路由差分输入级，中间推动级，互补推挽功率放大输出级，恒流源偏置电路等组成，集成电路具有工作电压范围宽（Vcc=3-16V）静态电流小，外接元件少，电源滤波抑制比高的特点。TBA820M是单片集成的音频放大器,8引线双列直插式塑料封装。电源电压范围：3V-16V；主要特点是：最低工作电源电压为3V，低静态电流，无交叉失真，低功率消耗。在9V时的输出功率为1.2W 。TBA820各管脚功能： 功放输出电路结构图如下图所示：五、电路的安装与调试电子电路的安装与调试在电子电路实践和电子工程技术中都占有非常重要的地位。它是把理论付诸于实践的阶段，也是将理论电路转化为实际电路和电子设备的过程。这一过程的实现，为电子技术在人类的社会生活和生产实践中发挥巨大作用提供了实现性和可能性的保证，同时，这一过程也是对理论设计的检验、修改和完善。电路的安装：1. 所有元器件在组装前应尽可能全部测试一遍，以保证所用元器件均合格2. 选用万能板进行安装，根据已设计好的电路图，认真对电路进行布线及选择元件的安装位置，减小各电路线及元件间的干扰。3. 焊接时尽量做到无虚焊、缺焊、多焊等造成电路无法工作的问题。焊接完成后再次认真对电路进行检查，确保电路无因人为失误造成的问题。4. 检查完成后，便可以进行电路性能调试。电路的调试：1. 只输入12V的电压，对三极管9014、集成芯片324、集成芯片820各管脚的直流工作点进行测量，并进行相关的调整，使各参数达到预定值。2. 输入12V电压并输入f=1kHz、幅度ui=530mv的音频信号，分别对各级电路进行测试，逐级排查，解决故障问题。3. 逐级排查完成后，对电路整体进行调试，尽量使电路达到最佳状态。调试过程中可能遇到的故障问题和解决方案：1. 三极管各个管脚的静态工作点达不到要求，出现偏大或无电压等现象。可能是三极管相连电路的某条支路短路导致电压过大，或者是接地线忘了接了，重新检查实际电路是否有误。2. 集成芯片324与820各管脚工作点达不到预期值或者超过预期值。遇到这类情况时，检查相关管脚连线是否有开路、短路等原因，并按照正确连接方式。3. 在三极管、集成芯片直流工作点都达到要求后，电路最终输出端输出电压达不到预定值，输出功率小。这是由于电路在布线时没有合理安排布线，存在几间干扰以及电路产生了负反馈。负反馈回路的故障判断是比较困难的，因为它是把输出信号的部分或全部以某种方式送到模块的输入端口，使系统形成一个闭环回路。在这个闭环回路中只要有一个模块出故障，则整个系统都存在故障现象。查找故障需要把反馈回路断开，接入一个合适的输入信号使系统成为一个开环系统，然后再逐一查找发生故障的模块及故障元器件等。六、测试内容1.直流工作点测量Vcc=12V，测9014，324，820各管脚静态工作点。管脚CBE测量值（V）11.4065.434.79014各管脚测量值820各管脚测量值管脚12345678测量(V)值0.6400.5220.0010.0025.57611.96711.8746.707324各管脚测量值管脚1234567测量值（V）5.845.8375.82411.635.9615.9735.9722.最大输出功率测量ui=530mv，f=1kHz，RL=8Pmax=VL2/RL，要求Pmax1W输入电压Vpp=50mv，测得最大输出=1.35mv3.幅频特性曲线Vpp=50mvf(Hz)5080100200300400500800VL（V）0.680.810.91.111.151.181.201.25Av13.616.218222323.62425Lgf1.701.922.32.482.62.702.90f(Hz)1k1.5k2k2.5k3k3.5k4k4.5k5k6kVL(V)1.351.41.41.51.51.51.451.411.31.25Av2728283030302928.22625Lgf33.183.303.403.483.543.603.653，703.78幅频特性曲线：数据分析：由于电路排版不够合理,所测得的幅频特性曲线与理论值有所偏差。还由于所选电路元件自身的误差、电路的不稳定性等原因也造成了数据的波动很大。因此，要得到理论值的幅频特性曲线，还需要对电路的排版重新布局及电路元件的参数进行更加精确的选择。4.音调控制特性曲线Vpp=50mv测高音提升，高音衰减，低音提升，低音衰减(调整Rw1,Rw2得到)（1）高音提升：f（Hz）1k1.5k2k2.5k3k3.5k4k4.5k5k6KVL(V)1.82.02.12.32.412.603.023.54.14.4Av2640424648.85260.4708088Lgf33.183.303.343.483.543.603.653.703.78(2)低音提升f（Hz）501002003004005006007008009001kVL(V)4.23.93.63.02.52.21.91.801.71.681.65Av84787260504438363433.633Lgf1.7022.32.482.602.702，782.852.902.953(3)高音衰减：f（Hz）1k1.5k2k2.5k3k3.5k4k4.5k5k6KVL(V)0.80.830.790.720.60.550.420.350.30.3Av1616.615.814.412118.4766Lgf33.183.303.343.483.543.603.653.703.78(4)低音衰减：f（Hz）501002003004005006007008009001kVL(V)0.30.30.420.60.680.70.70.710.70.710.72Av668.41213.6141414.21414.214.4Lgf1.7022.32.482.602.702，782.852.902.953提升:数据分析：所测得的音调控制特性曲线参数与理论值间有误差，导致这些误差的原因有电路的负反馈回路的存在及电路本身不稳定性、元件参数与理论值有误差等。在测试调试中，我们知识与实践的不足，无法排查这些故障，因此，受这些故障的影响，所测得的音调控制特性曲线与理论上的误差无法消除。七、结论与心得 通过此次课程设计，一方面锻炼了我们的焊接动手能力，另一方面也让我们加深对电路设计和电路测试的理解。电路焊接时得先对元件进行排版，排版时还要兼顾整体布局，是否恰当。另外，对电路的检查也十分重要。实验测试时就发现有个电阻与导线断开，还有缺少一条接地线。在本次课程设计中，我发现我们的电路分析的基础知识很是缺乏，还需要不断努力学习与通过实践来丰富自己。由于我们知识的不足，在电路布线和排版时不够合理，导致接地线对电路的整体性能影响很大。并且电路连接时出现了“U”型和“O”型接法，出现了负反馈回路，致使最终输出电压过小，保持在0.7V左右，即使增大输入音频信号，输出功率仍变化不大。经分析后知道是电路负反馈导致输出功率稳定且偏小，但由于我们知识的有限，及实践经验的缺乏，虽然对电路各级进行了反复排查，仍旧无法找出负反馈回路所在，此故障无法排除，导致电路的输出功率过小，达不到要求。最后，我们修改了接地线的分布方式，将形成“U”型和“O”型的接地线改变，经再次检测，输出电压有所提升，负反馈有所降低，但是并没有消除负反馈。最终在输入音频信号电压Vpp=50 mv、f=1kHz的情况下，最大输出电压达到1.35V。缺乏对元件的了解，我们将w2、w3的旋转方向与电阻值增大或减小的关系弄反了，导致当顺时针旋转时，幅频特性本应该增大反而减小了。与实验要求有所不符合。考虑到该失误对电路性能测试毫无影响，考虑不做修改。但这也暴露出我们知识的不足，还需要拓宽我们的知识面，防止再次犯此类错误。总结本次课程设计和实践，我们再次复习了模