1w扩音机设计与调试.

1、1w扩音机设计与调试 1w扩音机设计与调试一、绪论1意义掌握半导体三极管的结构，理解半导体三极管的电流放大作用；熟悉放大电路的组成和基本原理，掌握基本放大电路的分析方法。了解多级放大电路的组成和频率响应，理解常用功率放大电路的工作原理，掌握集成功放的应用。目的（）进一步熟悉扩音机各功能电路的组成与工作原理。（）熟练使用电子焊接工具，完成电路装接。（）熟练使用电子仪器仪表。（）能完成电路的静态工作点调整与动态调试。（）能分析电路故障及排除。指标要求（）额定输出功率Po1W。（）负载阻抗RL=4。（）频率响应：在无高低音提升或衰减时f=50HZ-20KHZ（±3dB）。（）音调控制范围：

2、低音100HZ±12dB，高音10KHZ±12dB。（）失真度10%。（）输入灵敏度< 10mV。要解决的主要问题能解决话筒、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的问题。二、模型的建立，实验方案的拟定前置级功 率音调控制 图1 扩音机结构框图电路各部分的功能及性能要求如下：前置级：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。音调控制：音调控制电路主要实现高低音的提升和衰减。功放级：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。三、基本概念和理论基础各级电压增益分配根据额定的输出功率Po

3、和PL ，求出输出电压2；整机中频电压增益：前置级时输出的噪声电压影响最大，一般增益不宜太高，通常可取5-10倍，取=5。根据音调电路对中频电压增益的要求，所以=1。功率的增益应根据电路的总增益来确定：， ， 。确定电路形式及选用器件集成模拟运算放大器在模拟电路中应用广泛，本设计电路主要选用适用的LM324集成运放构成前置级。音调控制级另外选用专用的集成功率放大器，既保证功率输出又能得到高保真度，使设计简单。输入级：输入阻抗要适合信号源的要求1。输出要同次级相匹配，噪声系数要求小。选用同相放大器作为前级的电压放大；采用跟随器为引导，以适合信号源拾音和收音输入的要求。同相放大器：因为=5，而取5

4、1K，去R1为10K，同向到地端电阻=，以减小运算误差。 图2 扩音机输入级结构图（）音调控制电路 常用的音调控制电路有三种：一是衰减式RC音调控制电路，其调节范围较宽，但容易失真；另一种是反馈型电路，其调节范围小些，但失真小，第三种是混合式音调控制电路，其电路较复杂，多用于高档收音机中。为使电路简单，信号失真又小，本级采用反馈型音调控制电路。其原理如图2，、是由RC组成的网络，放大单元为LM324所以。当信号频率不同时，、的阻抗值也不同，所以随频率的改变而改变。假设和包括的RC元件不同，可以组成四种不同形式的电路，如下图3。 图3 反馈型网络结构框图 如图3（），值较大，只在频率很低时起作用

5、。则高信号频率在低频区，时，则， 所以低音得到提升。 图4 高、低衰减(提升)结构图如图3（）中，若较小，只在高频时起作用，当信号频率在高频区时，。因此高音可以得到提升。同理可论证低音衰减，高音衰减的电路。如图这四种形式电路组合起来，即可得到反馈型音调控制电路，如图4。为了分析方便，先假设：R9R>> 图5 音调控制电路图 四、设计计算的主要方法和内容信号在低频区因为很小，、支路可视为开路，反馈网络主要由上半边起作用，又因为F007开环增益很高，放大器输入阻抗又很高，所以(虚地)3。因此，的影响可以忽略当电位器的滑动端移到A点时，被短路，其等效电路如下所示，与图3(a)很相似，可以

6、得到低频提升，现在来分析电路的幅频特性。图6 音调控制低频等效电路图Z1R1 ；令 ；则；。根据前边假设条件：，；当，即信号接近中频时当，时当时，综上所述，可以画出其幅频特性。在和时，曲线变化较大，本文称和为转折点频率。设转折点频率之间曲线斜率为-6dB/倍频，若用折线近似表示此曲线，则和为折线的拐点，此时低音最高提升量为20dB。表示为同样方法可知，在滑动端至B点时可以得到如图6的衰减曲线。转折点频率为：； 。最大衰减量为： 4。图7 音调控制曲线图信号在高频区和对高频可视为短路，此时和支路已起作用。等效电路见下图7。为分析方便电路中Y型接法的、和变换成型接法的如图7右所示。其中：；。图8

7、音调控制高频去等效电路图因为前级输出电阻很小(<500)，输出信号Vo通过反馈到输入端的信号前级输出电路所旁路，所以的影响可忽略，视为开路。当滑到端至C和D点时，等效电路可以画成如下电路形式，其中数值很大视开路。 图9 音调控制高频提升（左）、衰减（右）等效电路图通过幅频分析。可以得到高音最大提升量为：；高音最大衰减时为：；高频转折频率为： 若将音调控制电路高、低音提升和衰减曲线画在一起，可以得到如下曲线。 图10 音调控制曲线图参数选择与计算根据以上的公式再求得相应元件参数的最大提升衰减量。,选用线性电位器150K由 可求计算P28参考电路音调电路各元件参数。 由公式(1)(2)可得：

8、(取0.022f)(取=20K)由公式：可求：=8.5（Ra=3R1），取R4为8.2；耦合电容计算：低频时音调控制电路输入电阻近似等于20K为了控制音量，输出端通过耦合电容按电位器经分压再由送入集成功放，W3数值一般根据放大单元等负载能力来选择5。本电路采用F007，可选为47K电位器，取10f设计校核。因此，得到转折频率： 提升量：（）功率放大器设计采用TBA820M功放集成电路。该电路由差分输入级、中间推动级、互补推挽攻防输出级以及恒流源偏置等电路组成，集成电路具有工作电压范围宽（3-16V）、静态电流小（典型值为9V、4mA）、外接元件少、电源纹波抑制比高的特点。各管脚功能为：补偿；反

9、馈；输入；接地；输出；电源；自举；滤波。典型电路如下：图11 功放输出电路图五、总体放大电路图10图12 1w扩音机参考电路图六、实验方法、内容及其分析1.（）扩音机的输出在额定输出功率以内，并保证输出波形不产生失真。（）输入信号频率为1KHZ的正弦波，记录输出和输入数据。表1放大参数表前置级音调控制级功率放大级整机Vi110mvVi260mvVi360mvVi10mvVo160mvVo260mvVo32.09vVo2.09vAV16AV21AV335AV2092.在输出端加额定负载（4功率电阻），逐渐增大输入信号，用示波器观察输入、输出信号，当输出波形刚好不出现失真时，用交流毫伏表测输入和输

10、出电压。此时输入电压最大就是最大输入灵敏度Vimax(Vimax<100mV);输出电压就是最大不失真输出电压Vomax。同时可得最大输出功率Po=（Vomax）*（Vomax）/RL。（）测得各项指标最大不失真输出电压Vomax为2.09V。输入灵敏度Vimax为10mV。最大输出功率Po为1.1W。七、结果的讨论通过公式得到了实验的数据输出电压，整机中频电压增益，。通过对比前面理论得到的值发现在最大输出功率Po和数据与理论值有较大的偏差。所以我又通过查找资料明白了理论值中的是在时得出的结果，而我的所以和理论值发生了偏差。而最大输出功率的偏差是因为我在布线中用了太多的导线，而且排布的非

11、常乱，电阻或者电容之间产生了干扰，所以最大输出功率发生了偏差。八、结论通过本次的课程设计，我巩固了上学期模电所学到的知识，同时也更加深刻的理解到了放大电路的作用。在实验的过程中我明白了理论与实践相结合的重要性，单纯的靠理论是没有办法做出我们想要的电路的，必须要在理论的基础上去实践，从理论中得出结论，这样才能真正的提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在这次课程设计中还遇到了许多的问题，发现了自己的不足之处，再接下来的学习过程中要更加的细心、努力。此次课程设计中出现的问题：1一开始波形没出来，经过问老师和自己的反复排查下发现有很多处地方线路接错了，造成电路的短路和开路。2在第二级实现的基础上，第三级始终是出不了放大的波形，经过老师的指点应该是接电源的线路出现了短路和开路的原因。3在最后测量数据中发现波形不稳定有失真，可能是在排线中用了太多的导线相连，导线相互交错发生了干扰。参考文献1 童诗白.模拟电子技术基础（第四版）.北京:高等教育出版社,200