语音放大器
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内容摘要本文介绍了一种语音放大电路,它由前置放大器、带通滤波器和功率放大器组成,能对300——3000Hz的语音信号进行放大,降低外来噪声。
并用Multisim 进行仿真实验,以期达到所要求的效果。
关键字:前置放大器带通滤波器功率放大器目录一、设计目的 (1)二、设计题目及分析 (1)三、概要设计 (1)四、详细设计 (1)五、测试分析 (6)六、附录 (7)一、设计目的在电子电路中,输入语音信号往往混杂着噪声和其他不同频率成分的干扰,因此我们设计该电路,使其尽可能减小噪声,滤除300——3000Hz以为的频率成分,同时,尽可能地放大有用信号,从而得到清晰的语音信号,并将它通过扬声器输出。
二、设计题目及分析此语音放大器由三部分组成,原理框图如图2-1。
图2-1 语音放大器原理框图其中,各级要求如下。
①前置放大器的输入信号≤5mV,输入阻抗为10KΩ,可用元件741运算放大器。
②带通滤波器3dB带通范围:300——3000Hz。
③功率放大器输出功率Po≥0.5W,输出阻抗Ro=4Ω,输出功率连续可调,可用元件LM386功率放大器。
④电源电压为±12V。
三、概要设计(1)假设带通滤波器通带增益为0dB,且功率放大器采用LM386的20倍接法,若要提供足够的功率(扬声器8Ω,输出功率≥0.5W),则可设功率放大器的输入信号有效值为100mV,此时8Ω的扬声器获得功率为0.5W,故在此前置放大器级,假设输入信号为5mV,至少需要对其放大30倍。
在此前置放大器放大倍数选为50倍,若采用运算放大器的反向组态,则反馈电阻采用500KΩ的电阻,此时输入阻抗为10KΩ。
(2)带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器串联组成。
其中,低通滤波器截止频率为3KHz,高通滤波器截止频率为300Hz。
为了确保通带增益为0dB,此处高通滤波器和低通滤波器均采用有源滤波器,由于运放数量的限制,此电路中仅使用二阶滤波器,相对于一阶滤波器,它能较快的收敛,滤波器设计可由Filter Solution软件辅助完成。
语音放大电路课程设计pdf一、课程目标知识目标:1. 让学生理解并掌握语音放大电路的基本原理,包括放大器的类型、功能及工作原理。
2. 使学生掌握语音信号的特性,了解语音信号在电路中的处理过程。
3. 引导学生了解并运用相关的电子元器件,如电阻、电容、二极管、晶体管等,搭建语音放大电路。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识,设计并搭建简单的语音放大电路。
2. 提高学生实际操作能力,能正确使用仪器、仪表进行电路测试和调试。
3. 培养学生分析和解决问题的能力,通过观察、实验等方法,找出电路中可能存在的问题并解决。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术的兴趣,培养其创新意识和实践能力。
2. 培养学生的团队合作精神,学会与他人共同探讨、解决问题。
3. 培养学生严谨、求实的科学态度,养成认真观察、细心操作的良好习惯。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,注重理论与实践相结合,提高学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点:学生处于高中阶段,具有一定的物理、数学基础,对电子技术有一定的好奇心,但实践经验不足。
教学要求:结合学生特点,注重启发式教学,引导学生主动探索、实践,提高其分析问题和解决问题的能力。
在教学过程中,关注学生的个体差异,提供个性化指导,确保每位学生都能达到课程目标。
通过课程学习,使学生能够独立设计并搭建简单的语音放大电路,为后续深入学习电子技术打下基础。
二、教学内容1. 语音放大电路基本原理- 放大器的类型及其工作原理- 语音信号的特性及其在电路中的处理过程2. 电子元器件及其应用- 电阻、电容、二极管、晶体管等元器件的作用及使用方法- 元器件在语音放大电路中的应用3. 语音放大电路设计与搭建- 电路设计原理和方法- 搭建简单的语音放大电路- 电路测试与调试4. 教学内容安排与进度- 第一章:语音放大电路基本原理(1课时)- 第二章:电子元器件及其应用(2课时)- 第三章:语音放大电路设计与搭建(4课时)5. 教材章节及内容- 教材第四章:放大器原理- 教材第五章:模拟电路设计- 教材第六章:电子元器件及其应用教学内容确保科学性和系统性,以教材为依据,结合课程目标,注重理论与实践相结合。
声音放大器原理1. 引言声音放大器是一种将声音信号增强的设备,广泛应用于音频设备、通信系统和娱乐场所等领域。
本文将深入探讨声音放大器的原理及其应用。
通过对声音放大器的工作原理、信号处理流程和电路设计等方面进行详细分析,旨在为读者提供一种深入了解和掌握声音放大器的机会。
2. 声波与电信号在探讨声音放大器原理之前,我们先了解一下声波与电信号之间的关系。
声波是由物体振动产生的机械波,通过空气或其他介质传播。
当我们说话或播放音乐时,喉咙、乐器等物体振动产生了相应频率和振幅的声波。
而电信号则是通过电流传输信息的一种形式。
3. 声音放大器工作原理3.1 输入端在一个典型的声音放大器中,输入端接收来自麦克风、CD播放机或其他源设备发出的低强度电信号。
这些低强度信号需要经过前置处理来增强其幅度。
3.2 前置放大器前置放大器是声音放大器中的一个重要组成部分,其主要功能是将输入信号的幅度增加到一个可以被后续电路处理的水平。
前置放大器通常采用电子管或半导体器件作为放大元件,通过增加输入信号的电压或电流来实现信号的增强。
3.3 音频处理在前置放大器之后,声音信号经过一系列音频处理步骤。
这些步骤包括均衡、滤波和混响等。
均衡可以调整不同频率范围内的音量平衡,使得整体声音更加清晰和平衡。
滤波则可以去除噪音和杂音,提高声音的纯净度。
混响则可以模拟不同环境中的声音反射效果,使得声音更加自然。
3.4 功率放大器经过前述处理之后,信号需要通过功率放大器来进一步增强其幅度。
功率放大器通常采用晶体管、集成电路或管式功率放大管等元件来实现高功率输出。
这些元件具有较高的电流和电压承受能力,并能将输入信号转换为相应幅度较高、能够驱动扬声器的电信号。
3.5 输出端经过功率放大器的放大之后,信号被送往扬声器,通过扬声器将电信号转换为机械振动,从而产生相应的声波。
扬声器通常由振膜、磁体和音圈等部件组成,通过电磁感应原理将电信号转换为机械振动。
4. 声音放大器的应用4.1 音频设备声音放大器广泛应用于各种音频设备中,如家庭影院系统、音响系统和录音设备等。
话音放大器设计科技报告一、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 ;输出额定功率P>0.2W,失真度<10%;负载额定阻抗为8Ω。
二、系统设计1、实验原理麦克风有多种类型,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。
2、模块设计①驻极体话筒②前置放大电路内部结构如图所示:电路图如图所示:③带通滤波电路电路图如图所示:电路图如图所示: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:①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。
②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。
③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。
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语音放大电路的设计一、设计任务与要求:1、通常语音信号非常微弱,需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。
2、采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路;假设语音信号的为一正弦波信号,峰峰值为5mV,频率范围为100Hz~1KHz。
二、方案设计与论证:1、原理图:语音放大器亦为测量用小信号放大电路,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,经放大后多用单端输出,在典型情况下,有用信号的最大幅度可能仅有若干毫伏,而共模噪声可能高到几伏,故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同等重要。
因此前置放大电路应是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。
滤波器是一种选频电路,它是一种能使有用频率信号通过,而同时抑制或衰减无用频率信号的装置。
功率放大器的主要作用是向负载提供功率,要求输出功率尽可能大,转换效率尽可能高,非线性失真尽可能小。
三、电路原理图及元件:1、电路原理图:2、LM324原理及应用:LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用左图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“V o”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端V o的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图+12V-12V-+9.1K10K100KUi+12V-12V-+100K27K0.01uF0.1uF0.1uF15K15K+12V-12V-+100K27K0.1uF0.01uF15K15K10K-+23645LM386+12V0.05uF10 ohm1000uF8 ohm 0.5W710uF10uF由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
一、实验目的与要求1.1 实验目的本次实验旨在了解和掌握语音放大电路的基本原理和设计方法,通过搭建和调试语音放大电路,验证电路的放大性能,并分析电路中各个元件的作用。
1.2 实验要求1.2.1 焊接要求在焊接过程中,要求操作规范,焊接牢固,避免虚焊和短路。
1.2.2 效果调试要求通过调试,使语音放大电路达到预期的放大效果,即输入信号能够被有效放大,且输出信号不失真。
二、实验内容2.1 实验原理与元件特性本次实验采用基于运算放大器的语音放大电路。
运算放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗、高增益等特点,非常适合用于语音放大。
2.1.1 电路图实验电路图如下所示:```+Vcc|R1|U1 (运算放大器)|R2|R3|C1 (耦合电容)|输入信号|C2 (耦合电容)|输出信号|GND```2.1.2 功率放大器8002原理及功能介绍8002是一款低功耗、高增益、高带宽的运算放大器,广泛应用于音频放大、信号处理等领域。
2.1.3 KA2284芯片原理及功能介绍KA2284是一款高性能的音频功率放大器,具有高输出功率、低失真、低噪声等特点,适用于便携式音频设备。
2.1.4 电解电容的原理与应用电解电容具有大容量、低电压等特点,常用于滤波、耦合、去耦等电路中。
2.1.5 发光二极管的原理与介绍发光二极管(LED)是一种半导体发光器件,具有体积小、亮度高、寿命长等优点。
三、实验步骤3.1 搭建电路按照电路图连接各个元件,注意焊接质量。
3.2 调试电路1. 将输入信号接入电路,调整输入电压,观察输出信号。
2. 调整运算放大器的增益,使输出信号达到预期效果。
3. 检查电路中各个元件的连接是否正确,排除虚焊、短路等问题。
四、实验结果与分析4.1 实验结果通过搭建和调试,成功搭建了一款语音放大电路,输入信号能够被有效放大,且输出信号不失真。
4.2 实验分析1. 运算放大器在电路中起到放大信号的作用,通过调整增益,可以使输出信号达到预期效果。
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。
语音放大电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握语音放大电路的基本原理,理解放大电路中各元件的作用及其相互关系;2. 使学生了解不同类型放大器的特点,能够分析其适用场景;3. 引导学生掌握语音信号的特性,了解信号处理的基本方法。
技能目标:1. 培养学生能够根据实际需求设计简单的语音放大电路,并进行电路搭建和调试;2. 提高学生运用所学知识解决实际问题的能力,具备基本的电路分析能力;3. 培养学生具备查阅相关资料、自主学习和合作学习的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术学科的兴趣,激发学生探索科学技术的热情;2. 培养学生具备良好的团队协作精神和沟通能力,能够积极参与小组讨论;3. 引导学生认识到科技发展对社会的贡献,培养社会责任感和创新精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标旨在使学生通过学习语音放大电路,掌握相关理论知识,提高实践操作能力,培养科学思维和创新能力,为后续学习打下坚实基础。
同时,注重培养学生的合作意识和责任感,使其成为具有综合素质的人才。
二、教学内容1. 语音放大电路基本原理:包括放大电路的定义、分类及其工作原理,重点讲解晶体管放大器、运算放大器等常用放大电路的原理。
相关教材章节:第3章“放大电路原理”2. 放大电路中各元件作用及相互关系:分析电阻、电容、晶体管等元件在放大电路中的作用,探讨各元件参数对电路性能的影响。
相关教材章节:第4章“放大电路元件及其特性”3. 不同类型放大器特点及适用场景:介绍常见的放大器类型,如甲类、乙类、甲乙类放大器,分析各自优缺点及适用场景。
相关教材章节:第5章“放大器类型及其应用”4. 语音信号特性及处理方法:讲解语音信号的频率、幅度特性,介绍基本的信号处理方法,如滤波、放大等。
相关教材章节:第6章“语音信号处理”5. 语音放大电路设计及实践:结合实际需求,指导学生设计简单的语音放大电路,并进行电路搭建、调试及优化。
语⾳放⼤电路设计语⾳放⼤电路设计⼀、设计的⽬的1. 通过对语⾳放⼤器的设计,掌握低频⼩信号放⼤电路的⼯作原理和设计⽅法。
2. 进⼀步理解集成运算放⼤器和集成功放的⼯作原理,掌握有源滤波器和功放电路的设计过程。
3. 了解⼀般电⼦电路的设计过程和装配与调试⽅法。
4. 了解语⾳信号的有关知识。
⼆、系统的主要技术指标 1. 话筒放⼤器输⼊信号:mV v i 10≤ 输⼊阻抗:Ω≥k R i 100 共模抑制⽐:db K CMR 60≥ 2. 语⾳滤波器(带通滤波器)带通频率范围:300Hz~3kHz 3. 功率放⼤器额定输出功率:W P om 1≤ 负载阻抗:Ω=16L R电源电压:V 10频率响应:kHz Hz 10~40 三、预习要求1. 复习集成预算放⼤器、有源滤波电路及功率放⼤电路的相关知识,了解静态与动态的调试⽅法。
2. 根据设计任务与要求,确定各级的电压放⼤倍数和各单元电路的设计⽅案,并确定电路中各元件的参数值。
3. 根据实验要求和测试内容⾃拟实验⽅法和调试步骤。
调试注意:1)在进⾏直流微弱信号运算时,要注意运算放⼤器的调零。
2)必要时进⾏相位补偿,避免⾃激震荡。
3)由于电路的闭环输出电阻极⼩,所以测量输出电阻时所加载电阻不能太⼩,以免损坏运算放⼤器。
四、语⾳放⼤器⽅案⾸先根据设计要求确定整个语⾳放⼤电路的级数,再根据各单元电路的功能及技术指标分配各级的电压增益,然后确定各级电路的元件参数。
由于话筒输出的信号⼀般mV 5左右,因此根据设计要求,当语⾳放⼤器的输⼊信号为mV 5、输出功率为W 1时,系统的总电压放⼤倍数566=u A 。
考虑到电路损耗的情况,取600=u A 。
所以系统各级电压放⼤倍数分配:话筒放⼤器7.5,语⾳滤波器2.5,功率放⼤器32。
设计⽅案如下:图1 语⾳信号放⼤器框图五、语⾳放⼤器设计 1. 话筒放⼤器由于话筒输出信号⼀般只有mV 5左右,⽽共模噪声可能⾼达⼏伏,故放⼤器输⼊漂移和噪声的因数以及放⼤器本⾝的共模抑制⽐都是在设计中要考虑的重要因素。
引言随着集成技术的发展,尤其是中、大规模和超大规模集成电路的发展,模拟电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门,并将产生越来越深刻的影响。
在多级放大电路中,输出的信号往往都是送到负载,去驱动一定的装置。
而语音放大电路的主要功能就是放大微弱的声音信号,一个正常的语音放大电路应该实现以下功能:1.具有电压放大功能。
通过传感器将声音信号转变成微小的电压信号,再利用集成运放的放大功能将其放大成比较大的电压信号,以作为后一级的输入信号电压,保证后级电路的正常工作。
2.具有功率放大功能。
前置放大级输出的放大了的电压信号作为功率放大级的输入信号,经此级电路之后得到的输出应具有较高的功率,能驱动本实验中的负载——4Ω/8W的喇叭,将从输入级输入的声音信号不失真地进行放大。
本次设计的语音放大器主要是运用集成运算放大器来实现各部分的功能。
集成运算放大器实质上是一种高放大倍数、多级直接耦合的放大电路。
集成运放工作在放大区时,其输入与输出呈线性关系,所以又称线性集成电路。
目前,集成运放还在向低漂移、低功耗、高速度、高输入阻抗、高放大倍数和高输出功率等高指标的方向发展。
1.绪论1.1各部分工作原理1.1.1前置放大电路前置放大电路为测量用小信号放大电路。
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,经放大后多用单端方式传送,在典型情况下,有用信号的最大幅度可能仅有若干毫伏,而共模噪声可能高达到几伏,故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。
因此前置放大电路因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。
前置放大电路可采用两级负反馈放大器、差分放大电路,也可以用集成运放构成的测量用小信号放大电路等。
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。
比较:两极负反馈放大器电路比较复杂,而且对共模噪声也会放大,从而使电路噪音太大影响放大效果。
具有恒流源偏置的差分放大器也适用于设计,但相对于测量放大器而言,仍显复杂,因此本设计采用集成运放构成的测量用小信号放大电路。
1.1.2 有源带通滤波电路滤波器是一种具有频率选择功能的电路, 它能使有用的频率信号通过。
而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。
实际工程上常用它来进行信处理、数据传送和抑制干扰等, 目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。
a .滤波器的结构及分类以往这种滤波电路主要采用无源元件R 、L 和C 组成, 60 年代以来, 集成运放获得迅速发展,由它和R 、C 组成的有源滤波电路, 具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外, 由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高, 输出阻抗比较低, 构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
通常用频率响应来描述滤波器的特性。
对于滤波器的幅频响应, 常把能够通过信号的频率范围定义为通带, 而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带, 通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应, 而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。
按照通带和阻带的位置分布, 滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
以下为几种滤波器的频率特性:(1)二阶有源低通滤波器(二阶压控电压源LPF )低通滤波器的特点是使低频信号(或直流成分通过、抑制或衰减高频信号,主要用于削弱高次谐波或频率较高的干扰和噪声信号,例如整流电路中的滤波电路。
典型的二阶有源低通滤波器电路如图(a)所示图中将1C 接地端改接到输出端是为了改善10=ωω附近的滤波器性能。
因为在10<ωω且接近1的范围内,o u 和i u 相位差小于 90,1C 起正反馈作用,因而有利2020低高带带于提高这段范围内的输出幅度,而在频带外即10〉〉ωω时,o u 和i u 基本相同,1C 起促进带外衰减的作用。
通带电压放大倍数:当R R R ==21时,该滤波器电路的传递函数为212122122002200121)(C C R s RC s C C R s Q s K s H ++=++=ωωω 截止频率为2101C C R =ω 品质因数为2121C C Q = 通带增益为10=K 。
该电路的优点是改变电阻R 即可改变截止角频率而不影响品质因数Q ,因此,调整时应先调1C 或2C ,使Q 满足要求,然后通过调节电阻R 将0ω调准确。
电路的选频特性基本上取决于RC 网络,电路还兼有同相放大功能,调节RF 、Rf 即可调节电路增益。
由于运算放大器在同相工作时输入端有较高的共模电压,故应选用共模输入电压较高的运算放大器。
该电路特点是在组件前加了二阶RC 低通网络,在阻带区能提供 -40dB/十倍频程的衰减,其幅频特性如图8-1(b)所示:(2)二阶有源高通滤波器(二阶压控电压源HPF )高通滤波器用于通过高频信号,抑制或衰减低频信号(或直流成分)。
将图1(a)中的R 与C 互换,即成为二阶有源高通滤波器电路,如图2(a)所示。
f F VP R R A +=1它能在阻带区提供40dB/十倍频程的正斜率,其幅频特性如图2(b)所示。
在二阶有源高通滤波器中,有如下关系式:当C C C ==21时,它的传递函数为21222220022012)(R R C s C R s s s Q s s K s H ++=++=ωω 则有2101R R C =ω,1221R R Q =,10=K 。
该电路的优点是改变电容C (1C 或2C ),就可以改变其截止频率而不影响品质因数Q 。
因此,调整时应先改变电阻,使Q 满足要求,然后再调C 将0ω调准确。
二阶有源高通滤波器电路(a )及其幅频特性(b)b. 参数的选取二阶有源模拟带通滤波器电路, 如图1所示。
图中R 1、C 2 组成低通网络, R 3、C 1 组成高通网络, A 、R a 、R b 组成了同相比例放大电路, 三者共同组成了具有放大作用的二阶有源模拟带通滤波器。
根据图1可导出带通滤波器的传递函数为:则得:式(5)为二阶带通滤波器传递函数典型表达式, 其中ω0 称为中心角频率。
令s = jω, 代入式( 4) , 可得带通滤波器的频率响应特性为归一化的对数幅频响应为可画出其幅频响应曲线, 如图2所示。
图中,当ω =ω0 时, 电压放大倍数最大。
带通滤波器的通频带宽度为BW017 =ω0 / ( 2πQ ) = f0 /Q, 显然Q值越高, 则通频带越窄。
通频带越窄, 说明其对频率的选择性就越好,抑制能力也就越强。
理想的幅频特性应该是宽度为BW017的矩形曲线, 如图3 ( a)所示。
在通频带内A ( f)是平坦的, 而通带外的各种干扰信号却具有无限抑制能力。
各种带通滤波器总是力求趋近理想矩形特性。
然而实际设计出来的带通滤波器的幅频特性曲线, 如图3 ( b)所示。
在工程上, 定义增益自A ( f0 ) 下降3 dB (即01707倍)时的上、下限频率之差值为通频带, 用BW017表示。
要求其值大于有用信号的频谱宽度,保证信号的不失真传输。
综上分析可知: 当有源带通滤波器的同相放大倍数变化时, 既影响通带增益A0 , 又影响Q值(进而影响通频带BW017 ) , 而中心频率ω0 与通带增益A0 无关。
1.1.3 功率放大器功率放大器,简称“功放”。
很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。
功率放大器的原理:发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
在“低频电子线路”课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360o,适用于小信号低功率放大。
乙类放大器电流的流通角约等于180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。
乙类和丙类都适用于大功率工作。
丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。
除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。
丁类放大器的效率比丙类放大器的还高,理论上可达100%,但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。
如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则工作频率可以提高。
这就是戊类放大器。
我们已经知道,在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率,必须采用低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。
高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大,决定了他们之间有着本质的区别。
低频功率放大器的工作频率低,但相对频带宽度却很宽。
例如,自20至20000 Hz,高低频率之比达1000倍。
因此它们都是采用无调谐负载,如电阻、变压器等。
高频功率放大器的工作频率高(由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz),但相对频带很窄。
例如,调幅广播电台(535-1605 kHz的频段范围)的频带宽度为10 kHz,如中心频率取为1000 kHz,则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。
中心频率越高,则相对频宽越小。
因此,高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
由于这后一特点,使得这两种放大器所选用的工作状态不同:低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。
近年来,宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器,它不采用选频网络作为负载回路,而是以频率响应很宽的传输线作负载。