扩音机电路的设计(修订).doc

扩音机电路的设计 扩音设备的作用是把从话筒、录放卡座、CD机送出的微弱信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号，主要采用运算放大器和集成音频功率放大电路来构成扩音机电路。话筒输入Ui1、电路的基本原理功 率 放 大音 调 控 制前 置 放 大前置放大主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声要小，音调控制主要是实现对输入信号高、低音的提升和衰减；功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。设计时首先根据技术指标的要求，确定各级增益的分配，然后对各级电路进行具体的设计。若P0max=2W,输出电压U0=4V要使输入为5mv的信号放大到输出的4V，所需的总放大倍数为800。 扩音机中各级增益的分配为：前置级的电压放大倍数为100；音调控制中频电压放大倍数为1；功率放大级电压放大倍数为8。2、设计任务和要求采用运算放大器和集成音频功率放大电路设计一个对话筒输出信号具有放大能力的扩音电路，其要求如下： 最大输出功率不小于2w。 负载阻抗为8。 具有音调控制功能，即用两个电位器分别调节高音和低音。当输入信号为1kh时，输出为0db；当输入信号为100hz正弦时，调节低音电位器可以使输出功率变化12db；当输入信号为10khz正弦时，调节高音电位器也可以使输出功率变化6db。 输出功率的大小连续可调，即用电位器可调节音量的大小。 频率响应：当高、低音调电位器处于不提升也不衰间的位置时，-3db的频率范围是80hz6khz,即BW=6KHZ。 输入端端路时，噪声输出电压的有效值不超过10mv。3、主要电路设计、分析与计算3.1前置放大器 由于话筒提供的信号非常弱，一般在音调控制器前面加一个前置放大器。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，前置放大器选用集成运算放大器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104M,输入偏置电流极为50X10-12A,单位增益频率为4MHZ，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=11,即1+R3/R2=10,取R2=10K，R3=100K。取Au2=11,同样R5=10K，R6=100K。耦合电容C1与C3取10f，C4，C5取100f，以保证扩音电路的低频响应。其他元器件的参数选择为C3=100pf，R7=22K 前置放大电路图3.2音调控制器的设计音调控制器的功能是：根据需要按一定的规律控制、调节音响放大器的频率响应，更好的满足人耳的听觉特性。一般的音调控制器只对低音和高音的增益进行提升或衰减，而中音信号的增益不变。 音调控制电路图 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到输出端形成负反馈。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。中频段，此时C6、C7可视为短路，C5视为开路，其等效电路为 中频段等效电路 此时的放大倍数为- R10/ R8=-1。1） 信号在低频区低频时C8很小，C8、R10支路可视为开路.当RP1调置A端时C6被短路，等效电路为a)图，可得到低音最大提升量 AuA=(R9+RP1)/R8=(470+51)/51=10.21(约20dB)低音转折频率fL1=34HZ；fL2=346HZ当RP1调置B端时C7被短路, 等效电路为B)图,低音最大衰减量： AuB=(约-20dB)fL1= fL1=34HZ；fL2= fL2=346HZ； 随着低频区信号频率的提高低音提升和衰减量的幅度均减少。 a) 低频提升电路 b)低频衰减电路 b）信号在高频区：高频时C6 、C7可视为短路，其等效电路如下图。为便于说明，将电路中接成Y型的R8、R9、R11电路接成r型的电路，这里Ra=Rb=Rc=3R(当R8=R9=R11=R时)。调节RP2可使高音的放大倍数得到提升和衰减，RP2旋到 C点时高音提升，旋到D点时高音衰减,其最大提升量和衰减量为： Auc=9.5(约20dB) AuD=0.105(约-20dB)高频转折频率：fH1 =2.82KHZ fH2=26.8ka) 高频提升电路 b)高频衰减电路 若将音调控制电路的高低音提升和衰减曲线画在一起可得到如下特性曲线。3.3功率输出级的设计功率输出及电路结构有许多种形式，这里选用TDA2030A型单片集成功率放大电路，其主要特点是a、上升随率高、瞬态互调失真小。b、输出功率比较大，单片的TDA2030A的输出功率可达18W。C、外围电路简单，使用方便。d、采用5脚单列直插的封装形式，体积小。e、内含各种保护电路，工作安全可靠。参考电路如下：内含各种保护电路（短路、热保护、地线开路、电源反接），工作安全可靠 。 为提高电路的稳定性，减少输出波形失真，功放级引入了深度交直流电压串联负反馈，由于接入C2，直流反馈系数F=1。对于交流信号而言，因C2足够大，在通频带内可视为短路，交流反馈系数F=R2/(R2+R1),而该电路的电压增益Au=1/F,改变R1、R2 可改变电路的增益。R4、C7为输出端校正网络以补偿电感性负载在高频时的特性。 、系统总体电路5、系统调测1) 电源电压EC=10V，按前置级、音调控制级、功率放大级分块搭接电路。2) 在下列条件下测试前置级、音调控制级、功率输出级的电压增益和整机电压增益。a) 音量控制器RP3置于最大位置。b) 音调控制电位器置中心位置。c) 输入信号为频率1KHZ 前置级音调控制级功率放大级整机 UiUi2Ui3UiUo1Uo2UoUoAu1Au2Au3Au3) 整机电路的频率响应在高低音不提升、不衰减时（即将音调控制电位器RP1、RP2处中心位置），保持输入信号幅度不变，并改变输入信号频率。随着频率的改变，测出当输出电压下降到中频（1KHZ）输出电压U0的0.707倍所对应的频率fL和fH。5）整机高低音控制特性 先将RP1、RP2旋置中间位置，减小输入信号幅度Vi=10mv（f=1khz），并保持ui的幅度不变，测出中频时的Au。a) f=100hz时