话音放大器设计
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语音信号放大器设计
1. 原理图
一、麦克风放大电路:U1A、R1-R4、C1、C2、MK1
1. R2、C2的作用是什么?
2、设置电路元件参数,使得电路的放大倍数为6倍。
二、带通滤波电路:R5-R12,C3-C6,U1B,U2A
设计参数,使得带通滤波电路的通频带为300-3.4KHz。
并进行软件仿真,给出软件仿真效果。
三、功放电路:U3
1.分析功放芯片LM386的各个引脚功能。
2.C10、R13的作用是什么?
3.R14、C12的作用是什么?
4.C11有什么作用?
四、用DXP2004软件设计电路原理图和PCB电路图。
电阻封装为AXIAL0.4,电解电容:RB.1/.2,磁片电容:RAD0.1,集成块统一用DIP8。
麦克风和喇叭用PIN2。
注:作业上交用电子稿。
包含word文档(回答上边的问题),原理图文件,PCB 电路板文件各一个。
用各自的姓名学号为文件名。
8W的语音放大器电路设计专业:电气工程及其自动化班级:班姓名:学号:指导老师:摘要设计一个对弱的语音信号具有放大能力的放大器电路,其规格如下:1)输入信号源为话筒舒服,幅度大小为0~5mV.2)最大输出公里为8W。
3)负载阻抗为8Ω4)频带宽度 BW=80~6000Hz。
5)非线性失真系≤3%(在BW内满功率下)。
6)设计具有音调控制功能。
在1KHz为0dB;在100HZHE 10kHz处又±12dB 的调节范围。
通过多级放大的方法进行设计和对各级的放大倍数调整,从而得到一个可以消除噪声影响的语音放大系统,要求效率高,对原声的失真程度小,输出的功率大。
语音放大器可以把一些弱小的声音信号进行放大,达到能够清晰辨认其内容。
关键词:多级放大,失真程度,噪声影响。
目录一、语音放大器的方案设计...................4 二、单元电路的设计.............................5 2.1——前置放大级的.. (5)2.2——音调控制器设计设计.....................................6 2.2.1——低频工作时原件参数计算...........................7 2.2.1.1——低频提升.......................................9 2.2.1.2——低频衰减.......................................10 2.2.2——高频工作时的原件计算.............................11 2.2.2.1——高频提升.......................................13 2.2.2.2——高频衰减.......................................14 2.3——功率输出级的设计...................................14 2.3.1—确定电源电压 (16)2.3.2——功率输出级的设计 (16)2.3.2.1——输出晶体管的选择...............................16 2.3.2.2——复合管的选择...................................17 2.3.2.3——电阻17R `R12的估算.............................17 2.3.2.4——确定偏置电路...................................17 2.3.2.5——反馈电阻 1314R R 、的决定 (18)三、语音放大器设计电路的总电路图 (19)四、 设计结论 (20)参考文献................................................20 附录(元件明细表) (21)语音放大器的设计语音放大器实际是一个典型的多级放大器,其原理框图如图1示。
音频放大器(扩音机)的设计论文音频放大器(扩音机)的设计摘要:音频放大器可以用来话音扩音、音乐欣赏、卡拉OK伴唱,其中的电子混响器使声音听起来具有一定深度感和空间立体感。
音响放大器是由话筒放大器、混合前置放大器、电子混响器、音调控制器、功率放大器几部分组成。
设计首先设计电路原理图,在multisim仿真中实现了话筒和声音的混合放大,继而在protel中制作pcb版,买好元件后在万用板上进行焊接,最终完成设计。
电路设计完成后,开始对系统进行测试:通过对系统在multisim软件下仿真测试,也对印制板进行调试。
在本设计中,测试后发现系统基本能达到要求。
Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件,采用设计库管理模式,可以进行联网设计,具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能,是一个32位的设计软件,可以完成电路原理图设计,印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作,可以设计32个信号层,16个电源--地层和16个机加工层。
关键字: 混合放大 multisim Protel99SEAbstract:audio amplifier can be used to voice and music appreciation, araokeanChang, including electronic reverb units that sounds with certain sense of depth and space stereo feeling.Audio amplifier is mixed by the receiver amplifiers, preamplifier, electronic reverb units, tone controller, power amplifier.Design first, in the circuit principle diagram design multisim simulation in the microphone and sound mixing amplification, and in making PCB, protel bought in universal plate after components for welding, final design.After the completion of the circuit design, the system is tested: through the system software simulation test in multisim under, debugging of printed circuit board. In this design, testing that the system can meet the requirements.Protel99SE is applied to Windows9X / 2000 / NT under the operating system, using EDA software design of library management mode, can undertake networking design, strong data exchange capacity and openness and 3D simulation function, is a 32-bit design software, can complete the circuit principle diagram design, printed circuit design and programmable logic device design work, can design 32 signal layer, 16-16 power formation and machining.Key words: amplifier multisim PROTEL99SE目录第1章.绪论 (1)第2章.设计任务...........................................1 第3章.方案选择..................................... 第4章.设计原理说明.. (6)4.1 主要组成部分结构介绍和原理说明 (6)4.2 音响放大器的工作原理 (8)第5章.产品说明 (4)5.1 话音放大器....................................4 5.2 电子混响器.........................................4 5.3 混音前置放大器....................................5 第6章.PCB制作......................................96.1音频放大器元件清单............................10 6.2电路原理图...................................6.3 PCB图 (18)6.4芯片引脚图及其功能表............................. 第7章.安装工艺.. (11)7.1安装工具 (11)7.2安装的具体步骤...................................11 第8章.调整与测试.. (12)8.1 电路调试技术 (12)8.2 整机功能试听......................................13 9.心得体会.............................................14 10.鸣谢................................................15 11.参考文献...........................................17 12(附录 (17)第1章.绪论1.1引言随着科学技术的迅速发展,人们生活水平的不断提高,对音频功率放大器的要求越来越高。
语音放大器话音放大器的作用:不失真地放大声音信号(最高频率达到10kHz)。
其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
我所选器件:暂时电源9V、话筒(低阻20欧姆)、测试电阻若干、LM324 一只话音放大器的原理图 :实验中采用图示的自举式同相交流电压放大器,课提高交流放大器的输入阻抗反馈电压VA=R2V0/(R2+RF)放大器的放大倍数AVF=1+RF/R2所以V0=(1+RF/R2)Vi=(R2+RF)VB/R2那么反馈电压VA与输入电压VB相同,R1两端的电压相同,相位相同,所以称R1为自举电阻,流经R1的电流视为0,从而大大的提高了交流放大器的输入电阻Ri=(R1//γic)(1+AvfF)式中F为反馈系数,F=R2/(R2+RF)(R1一般取几十千欧)耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率fL来确定,一般取C1 = C3 = (3~10)[1/(2∏RLfL)]芯片引脚图和工作说明:LM324系列由四个独立的,高增益,内部频率补偿运算放大器,其中专为从单电源供电的电压范围经营。
从分裂电源的操作也有可能和低电源电流消耗是独立的电源电压的幅度。
应用领域包括传感器放大器,直流增益模块和所有传统的运算放大器现在可以更容易地在单电源系统中实现的电路。
例如,可直接操作的LM324系列,这是用来在数字系统中,轻松地将提供所需的接口电路,而无需额外的±15V 电源标准的5V电源电压。
设计电路图:根据放大公式得AV=1+R12/R11=1+60K/15K=5.仿真如下图所示:根据仿真图可以得知:Vout/Vin=353mV/70.7mV≈5 所以测量值和理论值相差不大。
实验中的实际部分如下所示:波形图:设计和调试电路的过程:这个部分的实验没有遇到很大的麻烦,第一次调试的实验没有取得理想的结果,检验中发现是电阻损坏,后来跟换了一次电阻,实验能够取得预期的成果。
我将自己设计的电路设计完成后,调试成功后,交由其他人进行最终的整合和简化。
语音放大电路的设计一. 实验目的1. 掌握低频小信号放大电路的工作原理和设计方法。
2. 深入了解集成运放和集成功放的工作原理。
3.掌握电子电路的设计过程及装配与调试方法。
二. 实验内容设计一个语音放大电路,话筒(拾音器)的输入信号小于10mv ,放大电路的指标;1. 输入阻抗大于100ΩK ,共模抑制比大于60dB 。
2. 通带频率范围300Z H ~3Z kH 。
3.最大不失真输出功率不低于1W ,负载阻抗Ω=16L R ,电源电压10V 。
三. 实验要求设计电路,给出两种以上方案进行比较,然后采用multisim 等仿真软件对各单元电路进行计算机模拟仿真,选取合理的参数,最后选取合适的元器件,连接电路,进行系统联调和性能指标测试。
四.实验原理话筒的输出信号一般只有5mv 左右而共模噪声可能高达几伏,故在设计时,须考虑放大器的输入漂移和噪声因素及放大器本身的共模抑制比这些重要因素。
前置放大电路应该是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低温漂,且能与高阻抗话筒配接的小信号放大电路。
人耳可以听到的音频信号范围约为20Z H ~20Z kH ,而人的发音器官可以发出的声音频率为80Z H ~3.4Z kH ,但语音信号的频率通常在300Z H ~3Z kH ,所以前置放大后,需采用带通滤波电路。
因电路的最终输出需推动扬声器完成电(信号)到声(信号)的转换,故输出级需采用功率放大电路,以便输出功率尽可能地大,转换效率尽可能地高,非线性失真尽可能地小。
功放电路形式很多,可采用集成功率放大器(比如LM386)。
语音放大电路须有以下几个组成部分:根据设计要求,先确定总的电压放大倍数,同时考虑各级基本放大电路所能达到的放大倍数,分配和确定各级的电压放大倍数。
然后根据已分配和确定的各级电压放大倍数和设计要求,比如滤波器的上下限截止频率,选取合理的设计方案以及合适的元件参数。
最后在实验板上搭接电路,分级调试,直至完成整机的调试及功能测试。
语音放大电路的设计语音放大电路的设计是一项重要的任务,它可以增加音频信号的幅度,使其更加清晰和可听。
在本文中,我将详细介绍一个简单但有效的语音放大电路的设计。
我们将从电路的基本要素开始,逐步引入更复杂的组件,以实现更高质量的放大效果。
1.放大器选择:放大器是语音放大电路的核心组件,对其性能和质量影响较大。
我们可以选择一个适合语音放大的放大器芯片,如LM386、该芯片具有低功耗、低噪声和高增益的特点,非常适合用于语音放大电路的设计。
2.电源设计:为了保证放大器可以正常工作,我们需要设计一个稳定的电源电压供给。
一般来说,语音放大电路的工作电压在5V到12V之间。
在设计电源电路时,我们需要考虑到放大器的功耗需求,选择合适的电源电压和电容器来稳定输出电压。
3.输入电路设计:语音放大电路的输入电路通常由一个耦合电容、一个变压器和一个电位器组成。
耦合电容的作用是阻止直流偏置电压进入放大器并滤除低频噪声。
变压器的作用是阻隔地线上的噪声。
电位器则用于调节输入信号的幅度。
4.输出电路设计:语音放大电路的输出电路通常由一个输出耦合电容和一个增益控制电阻组成。
输出耦合电容的作用是阻隔直流偏置电压,使得放大后的信号可以被外接设备正常播放。
增益控制电阻则可以根据需要调节放大器的增益。
5.滤波器设计:为了进一步提高语音放大电路的质量,我们可以添加一个低通滤波器,滤除高频噪声。
这可以通过添加电容器和电阻器来实现。
在进行语音放大电路的设计时,我们还需要注意以下几点:1.信号线路的布局:为了避免干扰和噪声的干扰,我们需要合理设计信号线路的布局。
尽量将输入和输出线路分离,减少干扰对语音信号的影响。
2.接地设计:接地线路的设计是语音放大电路设计中一个重要的方面。
一个良好的接地设计可以最大程度地减少噪声和干扰。
3.输入输出的匹配:在设计语音放大电路时,需要确保输入和输出的阻抗匹配。
这可以通过添加合适的电阻来实现。
4.PCB布局设计:为了避免干扰和噪声的干扰,我们需要合理设计PCB布局。
话音放大器设计一、设计任务与要求 1、设计任务设计并制作有一定输出功率的话音放大电路。
2、基本要求(1)电路采用5V 单电源供电;(2)前置放大器由两级放大器构成,其中放大器1的增益为20dB ,放大器2的增益为20dB ,增益均可调;(3)带通滤波器:通带为300Hz ~3.4kHz ;(4)输出额定功率P>0.2W ,失真度<10%;负载额定阻抗为8Ω。
二、基本工作原理语音放大器的原理框图如图1所示。
电路有三个部分构成,分别为前置放大电路、带通滤波电路和功率放大电路。
麦克风有多种类型,用于将声音转换为电信号,较常用的有驻极体话筒。
前置放大电路用于对话筒的输入信号进行放大。
带通滤波器用于滤除语音信号频带以外的噪声,最后由功率放大电路对语音信号进行功率放大驱动喇叭输出。
三、单元电路设计1、驻极体话筒驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点。
广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。
驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点。
广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。
驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。
驻极体话筒与电路的接法有两种:源极输出与漏极输出。
下图为本次实验设计的话题电路图:图3 驻极体话筒电路2.、分压电路把5V 电压分为2.5V 输出,电路图如下:3、前置放大电路在测量用的放大电路中,一般传感器送来的直流或低频信号,经过放大后多用单端方式传输。
放大器输入漂移和噪声等因素对于总的精度至关重要,放大器本身的共模抑制特性也是同等重要的问题。
因此前置放大电路应该是一个高输入阻抗,高共模抑制比,低漂移的小信号放大电路。
通常可以由运放构成的交流放大电路实现。
我们设计的放大电路可以用LF353芯片来实现。
电路图如下:反向输入端10k 电阻,增大输入阻抗。
其中Au1=100k/10k=10,Au2=0~20,因此第一级放大和第二级放大均可满足增益为20dB ,通过调节滑动变阻器,从而调节前置放大电路整体增益。
模拟电子技术课程设计任务书(18)系(部):电子与通信工程系专业:电子信息工程指导教师:绪论 (5)1.1课题的背景及目的 (5)二、设计的任务及要求 (5)2.1设计的任务 (5)2.2设计的要求 (5)三、音响放大器的基本组成 (5)四、设计方案 (6)实验原理 (6)设计电路图 (6)五、仿真测试 (7)话音放大器EWB仿真 (8)混合放大级EWB仿真 (9)两级放大EWB仿真 (10)六、电路的安装与调试 (11)七、测试结果与分析 (11)八、心得体会 (12)参考文献 (13)1.1课题的背景及目的在日常生活和工作中,经常会遇到这样一些问题,如在检修各种机器设备时,常常需要依靠故障机器的异常声响来寻找故障,这种异常的频谱覆盖面积很广,需要高亮度的声音来传达消息,例如校园广播,大型会议等,而仅仅凭自己的喉咙是无法实现的,因而要用到信号放大器。
声音信号频率低,在放大的过程中极易受到外界的干扰,又如:在打电话的时候,有时往往因声音太大或干扰太大而难以听清对方讲话,于是需要一种既能放大语音信号又能降低外来噪音的仪器。
由于诸上原因,具有类似功能的实用电路实际上就是一个识别不同范围的小信号放大系统。
所以需要设计一个语音放大电路。
二、设计的任务及要求 2.1设计的任务1、设计一卡拉OK 话筒放大、混合电路,能对话音进行放大,并与录音机中的音乐信号进行混合。
2.2设计的要求1、话筒输出电压为5mV ,录音机的输出信号电压为100mV ,混合级输出电压>=125 mV 。
2、截止频率为为f L =40、Hz ,f H =10kHz 。
3、声音和音乐的音量可调三、音响放大器的基本组成话筒四、设计方案已知:设计一卡拉OK话筒放大、混合电路,能对话音进行放大,并与录音机中的音乐信号进行混合。
话筒输出电压为5mV,录音机的输出信号电压为100mV,混合级输出电压>=125 mV。
截止频率为为f L=40Hz,f H=10kHz。
话音放大器设计
一、设计任务与要求 1、设计任务
设计并制作有一定输出功率的话音放大电路。
2、基本要求
(1)电路采用5V 单电源供电;
(2)前置放大器由两级放大器构成,其中放大器1的增益为20dB ,放大器2的增益为
20dB ,增益均可调;
(3)带通滤波器:通带为300Hz ~3.4kHz ;
(4)输出额定功率P>0.2W ,失真度<10%;负载额定阻抗为8Ω。
二、基本工作原理
语音放大器的原理框图如图1所示。
电路有三个部分构成,分别为前置放大电路、带通滤波电路和功率放大电路。
麦克风有多种类型,用于将声音转换为电信号,较常用的有驻极体话筒。
前置放大电路用于对话筒的输入信号进行放大。
带通滤波器用于滤除语音信号频带以外的噪声,最后由功率放大电路对语音信号进行功率放大驱动喇叭输出。
三、单元电路设计
1、驻极体话筒
驻极体话筒具有体积小、结构简单、
电声性能好、
价格低的特点。
广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。
驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点。
广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。
驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。
驻极体话筒与电路的接法有两种:源极输出与漏极输出。
下图为本次实验设计的话题电路图:
图3 驻
极体话筒电路
2.、分压电路
把5V 电压分为2.5V 输出,电路图如下:
3、前置放大电路
在测量用的放大电路中,一般传感器送来的直流或低频信号,经过放大后多用单端方式传输。
放大器输入漂移和噪声等因素对于总的精度至关重要,放大器本身的共模抑制特性也是同等重要的问题。
因此前置放大电路应该是一个高输入阻抗,高共模抑制比,低漂移的小信号放大电路。
通常可以由运放构成的交流放大电路实现。
我们设计的放大电路可以用LF353芯片来实现。
电路图如下:
反向输入端10k 电阻,增大输入阻抗。
其中Au1=100k/10k=10,Au2=0~20,因此第一级放大和第二级放大均可满足增益为20dB ,通过调节滑动变阻器,从而调节前置放大电路整体增益。
其中在运放电源旁加2个电路,是为了防止相位偏移而产生自激振荡。
其中运放正输入端接2.5V 电压(分压电路输出端),反向输入端接话筒输入信号。
4、带通滤波器
有源带通滤波器用来滤除各种噪声信号,而使正常的语音信号通过。
它是用有源器件与RC
网络组成的滤波电路,它的种类很多,按通带性能可分低通、高通、带通、带阻滤波器。
通过低通和高通串联的滤波电路可以组成带通为300Hz~3.4kHz的滤波器。
电路图如下:
低通上限截止频率为fc=3.4k,又因为K=100/(fc*C),当C=10nF时,得K=3, 从而可得R1=3*1.422K=4.3K,R2=3*5.399=15K+1.2K,C1=0.33*C=3.3nf;高通的下线截止频率为fc=300Hz,得K=100/(fc*C),当C=220nF时,K=1.5,得R1=1.8k,R2=3.3k。
3、功率放大电路
功率放大器用来放大电流,使信号能够驱动负载(喇叭)。
要求输出功率尽可能大,效率尽可能高,非线性失真尽可能小。
可以用集成功率放大器实现,如LM386等。
电路图如下:
图6功率放大电路
四、实验步骤
1、按照单元设计电路设计系统电路图,并且用multisim软件进行仿真,直到结果正确为止;
2、按照实验原理图,用通用版进行焊接;
3、焊接好各各模块电路后,分别对各模块进行调试,调试步骤如下:
A、前置放大电路的调试:
静态调试:调零和消除自激振荡。
动态调试:在输入端输入电压Uid,测量输出电压Uod1,观测于记录输出电压与输入电压的波形,算出电压增益Aud1。
测出前置放大电路的幅频特性。
B、有源带通滤波器的调试
静态调试:调零和消除自激振荡
动态调试:调节输入信号的频率,使输出电压达到不失真的最大值。
记录此时的电压值和频率。
不断改变输入信号的频率,(变大和变小),当电压的幅度为最大值的0.707倍时,分别记录此时的频率,即为上限截止频率和下限截止频率。
由此可计算出通频带。
C、功率放大电路的调试:
静态调试:将输入端对地短路,观察输出有无振荡,如果有振荡,采取消振措施以消除振荡。
测量最大输出功率Pomax:在输出信号不失真的条件下,对功率参数进行测试。
输入f=1kHz的正弦输入信号,并逐渐加大输入电压的幅值直至输出电压Uo的波形出现临界削波时,测量此时Rl两端的输出电压的最大值Uomax或有效值Uo,则Pomax=Uomax2/(2*RL)=Uo2/RL。
4、系统联调:
经过以上对各级电路的局部调试后,可扩大到整个系统的联调。
①令输入信号Ui=0,(前置级对输入短路),测量输出的直流输出电压。
②输入f=1kHz的正弦信号,改变Ui的幅值,用示波器观察输出电压Uo波形变化的
情况,记录输出电压Uo最大不失真幅度所对应的输入电压Ui的变化范围。
③输入Ui为一定值的正弦信号(在Uo不失真范围内取值),改变输入信号的频率,
观察Uo的幅值变化情况,记录Uo下降到0.707Uo之内的频率变化范围。
④计算总的电压增益Au3=Uo/Ui3。
4、调试到电路符合要求之后,进行放大电路指标测试,便记录数据;
5、处理数据,它的主要数据指标有放大电路增益;带通滤波器幅频特性;功率放大电
路最大输出功率;语音放大器的额定功率;频率响应;输入阻抗;输入灵敏度;噪声
电压。
数据处理如下所示。
五、数据与数据处理
(1)前置放大电路增益测试
整个频段范围的最大增益:39.9dB 最小增益:9.54dB (2)带通滤波器指标测试
表2 带通滤波器性能测试.(输入Ui=20mV (峰—峰值))
下限截止频率f L =290Hz , 上限截止频率f H =3.40KHz , 得带通滤波器幅频特性曲线图如下:
(3)功率放大电路指标测试
表3 功率放大电路测试
2、话音放大器整体指标测试 (1)额定功率
表4 额定功率测试
(2)频率响应
表5 频率响应 (输入Ui=20mv )
由表5可知下限截止频率f L =300Hz , 上限截止频率f H =3. 5KHz 。
从而可得话音放大器整体的幅频特性曲线如下:
(3)输入阻抗
从电路图可得R0=10kΩ
(4)噪声电压
输入为零时,输出负载上的电压值为50mv。
六、实验问题处理
在实验焊接过程中,由于电路连接线较多较密,在通用板上,我通过多次排版,确定合理的布局之后,在进行焊接;在焊接好一个电路模块后,我就对其进行调试,直到符合要求,从而为电路的整体调试节省了很多不必要的麻烦;在调试前置放大电路时,又要输入阻抗要高,我把1kΩ电阻换成10kΩ电阻;由于分压电路可能会产生静态工作点不稳的情况,我在分压电路里并了一个100uf大电容。
七、实验总结
在这次实验中,我学会了用运放自己设计和焊接电路,我了解到了线路布局和走向的重要性;同时我也学会了调试电路的方法和技巧。
在这次实验中我学的了许多书本上没有的知识,我也深刻了解到学以致用的困难和重要性。