模拟电子技术课程设计 扩音器的设计

模拟电子技术课程设计报告模拟电子技术课程设计题目：扩音器的设计

模拟电子技术课程设计报告目录TOC\o"1-3"\h\u目录 摘要 第1章 绪论 绪论1.1设计背景扩音器是1915年发明的，从那以后一代又一代的技术人员为它的完善做出了不懈的努力。扩音器的问世使得人们不仅在乘坐地铁或去郊外远足时能够欣赏自己喜爱的音乐和广播节目,而且还能聆听以电子手段保存下来的早已与世长辞的人的声.音以及大自然中根本不存在的种种奇妙声音。在电影院里，扩音器所营造的声的世界将观众们带入一个想象的世界。扩音器亦是本世纪所有具有个性魅力的公众人物与大众沟通的重要工具。扩音器目前不仅局限于喊话器，扩音器现分为无线扩音器与有线扩音器。体积大小各不同，各有各的用途，体积较小的犹如烟盒烟大小，外观时尚轻巧，非常适合教师老师还有导游用，挂在腰间解脱了双手，发挥更自由，一.上市就受到了业界的好评，挂在腰间的功率在3W-8W。体积大的适用于室外活动，夏令营，课外演讲等人流量大的地方，功率在35W95w1I。1.2研究意义音频功率放大器是功率集成电路中的一个重要组成部分,并且广泛应用于消费类电子.产品中。我国是全球最大的消费类电子商品市场和生产基地,音频功放的需求日益增加,因此研究音频功率放大器具有非常重要的意义。1.3设计任务与要求设计5W的双声道功率扩音机，不失真功率为5W,频率响应在20

Hz和20kHz之间，输入阻抗大于50千欧，输入电压小于5毫伏，音调控制范围低音为100

Hz高音为10kHz。

系统总体设计2.1扩音器电路的基本原理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=RLP

max0=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。其原理如图2-1所示。图2-1总原理图

主要电路设计3.1前置放大器前置放大器的主要功能是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配;由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应.管组成放大器是合理的选择。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。由于话筒提供的信号非常弱,

.一般在音调控制器前面加一一个前置放大器。考虑到设计电路对频率响应及零输入时的噪声、电流、电压的要求做电路如图3-1所示。图3-1前置放大器电路图3.2音调控制电路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，达到美化音色的目的。一般音调控制器只对低音和高音信号的增益进行提升或衰减，而中音信号增益不变，音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类，负反馈式音调控制电路的噪音和失真较小，并且在调节音调时，其转折频率保持固定不变，而特性曲线的斜率却随之改变。下面分析负反馈型音调控制电路的工作原理。3.3负反馈式音调控制器的工作原理音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类，负反馈式音调控制电路的噪音和失真较小，并且在调节音调时，其转折频率保持固定不变,而特性曲线的斜率却随之改变。下面分析负反馈型音调控制电路的工作原理。由于集成运算放大器具有电压增益高、输入阻抗高等优点，用它制作的音调控制电路具有电路结构简单、工作稳定等优点，典型的电路结构如图3-2所示。其中电位器R16是高音调节电位器，R13是低音调节电位器，电容Cg、C7是低音提升和衰减电容，一般选择Cj=C,，电容C6起到高音提升和衰减作用，要求C6的值远远小于Cg。电路中各元件一般要满足的关系为:R13=R16，Rs=R11=R12，C-=Cg。图3-2负反馈式音调调控电路在电路图3-2中，对于低音信号来说，由于C6的容抗很大，相当于开路，此时高音调节电位器R16

在任何位置对低音都不会影响。当低音调节电位器R13滑动端调到最左端时，Cg被短路，由于电容C7对于低音信号容抗大，所以相对地提高了低音信号的放大倍数,起到了对低音提升的作用，同样当R13的滑动端调到最右端时，电容C7

被短路，由于电容Cg对输入音频信号的低音信号具有较小的电压放大倍数，所以该电路可实现低音衰，减。从定性的角度来说，就是在中、高音域，增益仅取决于R12与R11的比值，即等于1;在低音域，增益可以得到衰减。3.4功率放大级设计功率放大的主要作用是向负载提供功率。要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。功率输出级电路结构有许多种形式，选分立元件组成的功率放大器或单片集成功率放大器均可，下面是用TDA2030构成的功率放大电路图。图3-3功率放大级电路图

3.5总电路仿真图及问题图3-4总电路图

第4章设计结果及分析、调试在调试安装前，首先将所选用的电子元器件测试和筛选一遍，以确定元器件的质量符合设计要求，然后，严格按照元器件的安装、焊接、布线工艺规程，进行元器件的插装和焊接，合理排布，连线应尽可能短而直，做到既了牢固可靠，美观大方，又维护方便。4.1前置级的调试当无输入交流信号时，用万用表分别测量LF353的输出电位，正常时应在0

V附近。若输出端直流电位为电源电压值时，则运算放大器可能已坏或工作在开环状态。输入端加入UI=

5

mV，f

=1000Hz的交流信号，用示波器观察有无输出波形。如有自缴振荡，应首先消除;当工作正常后，用交流毫伏表册测量放大器的输出，并求其电压放大倍数。输入信号幅值保持不变，改变其频率，测量幅频特性，并画幅频特性曲线。图4-1波形图由于话筒提供的信号非常弱，要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，前置放大器选用集成运算放大器ua741。前置放大电路是由ua741放大器组成的一级放大电路，放大倍数，即1+R2/R1，取R2=100KQ电位器,R1=2KQ,所用电源Vcc=+12V，Vee=-12V。经过前级运，放的放大，放大倍数由R2可调。4.2音调控制器的调试先对其进行静态测试后进行动态调试:用低频信号发生器在音调控制器输入端输入400mV的正弦信号，保持幅度不变;将低音控制电位器调到最大提升，同时将高音控制电位器调到最大衰减，分别测量器幅频特性曲线;然后将两个电位器的位置调到相反状态，重新测量其幅频特性曲线。若不符合要求，应检查电路的连接、元器件值、输入输出耦合电容是否正确和完好，纠正错误或排除故障，重新调试，直到符合设计要求为止。4.3功率放大器的调试4.3.1静态调试首先将输入电容C

8输入端对地短路，然后接通直流电源，用万用表测试Uo，调节电位器R

(p3)使输出地电位近似为零。图4-2静态调试图4.3.2动态调试在输入端接入400mV、1000Hz的正弦信号，用示波器观察输出波形的失真情况，调节电位器R

(p3)使输入端波形交叉失真最小;调节电位器R(p3)使输入电压的峰值不小于11

V，以满足输出功率的要求。图4-3动态调试图4.4整机调试将三级电路连接起来，在输入端连接-一个受话器。

此时，调节音量控制电位器R

(p4)

，应能改变音量的大小;调节高、低音控制电位器，应能明显听出高、低音调的变化;敲击电路板应无声音间断和自缴现象。图4-4整机调试图结论用将近--周的时间进行课程设计,经过理论和实践的努力，本小组成功设计出一个扩音器，实现了设计的基本要求，并且喇叭声音清晰，说话过程中没有回音。虽然还是有一些瑕疵，但是基本要求都达到了。在项目制作完成之后，有很多心得体会。在完成项目的过程中最大的感受就是课堂上的理论可能看起来并不是很难，但是要想活学活用却还有很长的路要走。在实际的项目制作中要严谨，--个细节的出错都可能会造成不可预估的错误，而且还会给调试带来很大的难度。在设计项目的时候我们在保证严谨的同时还要有足够的自信，相信自己的判断力，当然这要是在有理论支撑的基础上的。我们要敢于尝试，敢于测试，原件的功能，参数，使用的效果都从测试中得来。遇到困难的时候要敢于不断尝试，有足够的耐心去寻找错误，适当的时候还可以寻求老师同学的帮助，万万不能自暴自弃。这些经验我们要在以后的项目制作中多加利用。我们在整个制作过程遭遇到了更多的麻烦，但同样这也是一-次考验，让我们从中得到了磨练，增长的知识，也提高了技术(焊接的技术)。知识是学不完的，能力是不断增长的，在团队的共同努力下，成长、收获，势在必得。单单掌握理论的知识是完完全全不够用的，到了社会中，也许学到的理论知识只用上了一小部分，可实践知识、技能却跟不上，这怎么能是一-个合适的大学生。所以必须多动手才行。

参考文献华成英，童诗白.模拟电子技术基础(第四版)

[M].北京:高等教育出版社,2016郭永贞.电子技术实验与课程设计指导(模拟电