扩音机实验报告

电子测量与电子电路实验实验报告课题名称：扩音机电路的设计与实现二，摘要：实验报告的内容包括电路设计，电路原理分析，软件测试，搭建电路，调试电路的过程，对电路参数以及性能的检测和分析。对扩音机的功能进行的测试与调整。总结了实验过程中出现的一些问题以及解决方法。并附加了电路设计图，软件仿真图以及实物图。三，关键字：扩音机功率放大音量控制音调控制四，设计任务要求：a〕设计实现一个对话筒输出信号具有放大功能的扩音机电路，设计指标以及给定条件为：1〕最大输出功率2W2〕负载阻抗为8Ω。3〕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1KHz时，输出为0dB；当输入信号为100KHz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，调节高音电位器可以使输出功率变化±12dB。4〕输出功率的大小连续可调，即用电位器可调节音量的大小。5〕频率响应：当高、低音调节电位器处于不提升也不衰减的位置时，-3dB的频率范围是80Hz~6KHz，即BW=6KHz。6〕输入端短路时，噪声输出电压的有效值不超过10mv，直流输出电压不超过50mv，静态电源电流不超过100mA。b〕设计该电路的电源电路〔不要求实际搭建〕，用PROTEL软件绘制完整的电路原理图〔SCH〕及印制电路板图〔PCB〕。五，设计思路：首先分析，了解书上给出的参考电路图，对各局部的功能，特点，需要注意的地方进行细致的了解。对整体电路有一个初步的把握，并抓住重点，在设计电路的过程中多加注意。对各级的增益及频率响应有一个初步的估计。然后利用软件模拟的方式对原始电路进行逐级测试，看能否满足各级的要求参数。对于不能满足的要修改相应的元件参数，反复调试，直到参数合格。第一级实现前置放大，电压放大倍数应到达100倍。第二级实现音调控制，当输入信号为1KHz时，输出为0dB；当输入信号为100KHz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，调节高音电位器可以使输出功率变化±12dB。第三级实现功率放大，输出功率的大小连续可调。搭建实际电路测试其参数，与要求值相比拟，找到参数不符的原因并提出相应的改良方案，修改后重新测试，知道参数满足要求。六，总体结构框图：七，分块电路和总体电路的设计第一级〔前置级〕：扩音机电路的增益很高，所以扩音机的噪声主要取决于前置放大器的性能。为了减小前置级放大器的噪声，第一级要选用低噪声的运放。第一级仿真电路：第二级〔音调调控〕：低频信号在低频区，因为C3很小，所以C3、R4支路可视为开路，反应网络主要由上半局部电路起作用。又因运放的开环增益很高，所以R3的影响很小，当电位器RP2的活动端移至A点时，C1被短路，此时低音增益最大。以同样方式可以说明在RP2滑动到B点时，低音的衰减最大。当信号在高频区时在高频区，因为C1和C2较大，对高频可视为短路，而C3较小，故C3、R4支路已起作用。高音提升作用，其最大提升量为12dB高音衰减电路，其衰减量为：-12dB第二级仿真电路：音调控制器频率响应曲线如下：第三级〔功率放大级〕：本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A连成OCL电路输出形式。TDA2030A的电源电压为±6V－±22V，静态电流为50mA〔典型值〕；1脚的输入阻抗为5MΩ〔典型值〕，当电压增益为26dB、RL=4Ω时，输出功率Po=15W。频带宽为100KHz。源为±14V、负载电阻为4Ω时，输出功率达18W。第三级仿真电路：总体电路仿真设计图：八，所实现功能说明已完成的根本功能和扩展功能：输入信号为100Hz正弦波时，调节低音电位器RP1可以使输出功率变化约为±12dB。输入信号为10kHz正弦波时，调节高音电位器RP2可以使输出功率变化约为±12dB。输出功率的大小连续可调，即用电位器RP3可调节音量的大小。主要测试数据如下：电压增益：前置级(有效值)音调控制级(有效值)功率放大级(有效值)Vi15mVVi20.5VVi30.5VVo10.5VVo20.5VVo30～6.1V音调调节功能：在输入信号频率为100Hz〔正弦〕时，电压增益的变化范围为0.45至1.25倍。在输入信号频率为10kHz〔正弦〕时，电压增益的变化范围为0.30至2.5倍。频率响应：当高、低音调电位器处于0dB的位置时，3dB的频率范围是11Hz～20kHz。负载阻抗：Rl=8Ω。最大输出功率：Po＝Uo2/Rl＝6.22/8W=4.805W>2W直流输入功率：PDC＝2×UCC×IDC＝2×12V×0.41A＝9.84W最大效率：ηmax＝Po/PDC×100%＝48.8%噪声功率：输入端短路时，噪声功率约为0.5mW<10mW直流输出：直流输出电压为12.0mV<50mV静态电源电流为40mA到45mA<100mA九，故障及问题分析实验过程中出现过第一级，第二级完全没有波形的情况，经检查发现是LF353已经损坏，更换了LF353后波形显示正常。由于音量调节变阻器Rp3的接入阻值不适宜时会导致直流电源无法接入，波形严重失真等问题。但经过简单地电阻调整就可以解决这个问题，从而使输出波形在一个正常的范围内发生变化。在第三级功率放大级的测试中，将输入信号及音量调节调到使波形最大不失真状态时，功率放大只能到达1.2W。通过几种方式试图提高功率放大倍数都没有奏效。这其中包括修改电路，调整输入信号，调整提供的直流电压。后来更换了一套直流稳压电源，在其他参数没有改变的情况下，功率输出可以到达4.8W。到达了实验要求。推测可能是由于稳压电源故障导致了功率放大倍数不够。功率放大级的TDA2030元件在使用过程中会大量放热。所以在接通电源不久后，TDA2030元件的性能会发生一些改变，响应输出波形会发生变化，直流输入电流会增大到一定数值。导致放大的效率降低。所以为了准确测量电路的参数，接通电源的时间不宜过长，每次测量后应隔一段时间再接通电源进行新一轮的测试。十，总结和结论在本次实验中，经历了确定电路功能，设计实现电路，计算机模拟仿真，实际电路搭建，实际参数测试这几个阶段。对于简单扩音机的构造，原理与功能有了较为深刻的理解。对于电路开发实现的流程也有了较深的认识。实验过程培养了工程的思想，例如对电路参数的大概估计，对元件的挑选与测试，对电路的测试。对动手能力是一个很大的提高。将书本上的概念知识转化为了实际中的可操作的实验。并在实验过程中加深对相关知识的理解。本次实验是一个在电路学习过程中的大的飞跃，有很多的收获，也积累了许多经验，总结了一些教训。对于今后的电路设计与实现方面的学习和工作打下了良好的根底。十一，PROTEL绘制的原理图实际电路图：电路制幅员〔PCB板生成图〕：SHAPE十二，所用元器件及测试仪表清单元件清单：代号名称规格数量代号名称规格数量R1R3R4R6电阻器100K4C6电容器1n1R2R5电阻器10K2C9电容器22μ1R8R9R11电阻器51K3C10电容器100n1R10电阻器18K1C11C13C15C16电容器100μ4R12电阻器6.8K1C12C14电容器10n2R13电阻器11D1D2二极管1N40012R14电阻器2.2K1A1A2运算放大器LM3532RL电阻器81A3功率集成电路TDA2030A1C1C3C7C8电容器10μ4RP1RP2可调电阻器500K2C2电容