下载文档原格式
项目4 扩音机的安装与调试能力目标：（1）能读懂实用电子电路原理图（2）能够按照电路原理图焊接实用电路（3）熟练使用万用表、信号发生器模拟示波器等电子测量仪器进行电路基本参数的测试（4）能够对制作完成的电路进行调试以满足设计要求知识准备：（1）直流稳压电源（2）音频前置放大器（3）功率放大器技能要求：（1）整机组装方法（输入、输出端子、电源线、开关、保险等）（2）电路测试方法（3）电路调试方法使用设备：万用表、直流稳压电源、低频信号发生器、示波器、焊接工具、热熔枪、电钻等。
一、电路的焊接电路原理图和PCB板图见附图1和2。
元器件清单见表1。
表1 扩音机元器件清单（1）按照电路原理图，在PCB板上焊接电路。
电路板有两块，分别是左声道和右声道。
（2）每个声道都有音频前置放大器和功率放大器两部分，两部分都用9V 直流稳压电源供电。
功率放大器部分直接用9V 电源供电，音频前置放大器部分在9V 电源后加一片7806（固定在一块电路板上），即运放NE5532由6V 直流稳压电源供电。
（3）先焊电路板中间的小元件，再焊大元件，焊接顺序为：IN4148---电阻---IC 插座---LM7806（注意字面朝上，平放）---2针、3针、4针插座---104电容---电解电容（2.2μ）---三极管---电解电容（47μ、220μ、470μ）---电位器。
（4）焊接引线插座时要注意方向。
焊接完成电路如图1所示。
三、扩音机的安装（1）做线：包括电源线，插头线、变压器与电路板的连接线、排线。
（2）根据电路板的尺寸选择合适的外壳，在外壳上打出合适的孔：前面板安装mp3解码器，后面板安装电源插孔和信号插孔，侧面安装两个扬声器。
（3）mp3解码器直接接9V 直流稳压电源。
（4）将mp3解码器、两块电路板、电源插孔、信号插孔、扬声器等连接好，其中有裸线的地方要用热缩管套好。
（5）电路板、扬声器、mp3解码器等要用热熔胶跟外壳固定。
![项目4设计与制作与调试扩音器[157页]](https://img.taocdn.com/s1/m/22740cd1cc1755270622085a.png)
通信电子线路课程设计说明书扩音机系、部：电气与信息工程系学生姓名：王文刚指导教师：贾雅琼职称讲师专业：电子信息工程班级：电子0903完成时间： 2011年12月6日摘要近几年来，计算机技术进入了前所未有的快速发展时期，随着电子信息技术的发展关于音响放大器在电子技术基础中所处的位置越来越重要，它不仅是电子信息类专业的一个重要部分，而且在其他类专业工程中也是不可缺少的。
放大器电路做为子系统的应用，发展更是迅速，已成为新一代电子设备不可缺少的核心部件，其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛。
扩音机电路是把微弱的声音信号放大成能推动扬声器的大功率信号，主要由运算放大器和集成音频功率放大器构成。
电路结构分为前置放大，音调控制，功率放大三部分。
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，要求效率高，是真尽可能小，输出功率大。
关键词：扩音机；功率放大器；音调控制ABSTRACTIn recent years, computer technology has entered the rapid development period of hitherto unknown, with the development of electronic information technology in electronic technology based on audio amplifier in the increasingly important position, it is not only the specialties of electronic information is an important part, but also in other types of professional engineering is necessary. Amplifier circuit as the subsystem of application, development is rapid, has become a new generation of electronic equipment indispensable core component, its real life use is very common and widely.Amplifier circuit is the voice signal amplification to drive the loudspeaker to the high power signals, mainly by the operational amplifier and integrated audio power amplifier. The circuit structure is divided into a preamplifier, tone control, power amplifying part three.Preamplifier mainly performed in small signal amplification, general requirements of high input impedance, low output impedance, frequency bandwidth, noise is small, the tone control is to achieve the main input signal in high, bass enhancement and attenuation; power amplifier determines the output power, high efficiency is required, it is as small as possible, large output power.Key words: amplifier; power amplifier; tone control目录一、设计任务与要求 (1)二、设计原理分析 (2)2.1 扩音机原理 (3)2.2 LM353芯片介绍 (3)2.3 设计思路分析 (5)三、总体设计方案 (6)3.1 前置放大器 (7)3.2 音调控制电路 (15)3.3功率放大器 (19)四、扩音器的调试 (19)4.1 前置放大器的调试 (20)4.2 音调控制电路的调试 (21)4.3功率放大器的调试 (21)4.4整机调试 (22)五、故障及问题分析 (23)六、实验总结与结论 (24)参考文献.......................................................................................25. 致谢 (26)附录 (27)一、设计任务与要求1.设计目的(1)掌握扩音机的设计\组装与调试方法(2)掌握集成功率放大器的工作原理及使用方法2. 设计任务1)设计2W双声道功率扩音机(1)最大输出不失真功率P OM≥8W。
1W 扩音机课程设计一． 技术指标拟定。
二． 工程预算。
三． 确定电路形式。
四． 元器件测量及处理。
五． PCB 板布局设计要求：1、PCB 正面（元器件）不能有任何绝缘导线跨接。
2、PCB 正反面不能有任何导线交叉、跨接。
3、PCB 反面顶、上部设计一条正电源线，底、下部设计一条负电源线，且不能形成“U ”或“O ”型。
4、设计时注意W1、W2、W3的旋转方向与电阻值增加或减少的关系。
六． 组装和焊接电路。
七． 调试、测量各项参数。
八． 完成课程设计的实验报告。
九． 实验报告要求：1、每人一份报告。
2、实验电路原理。
3、要画出三条幅频特性曲线，并尽量用座标纸。
+- + -+ -+- 14 131211 10 9876 54321(T 地)(+12V(LM324)万能板一. 主要参考器件 1.9014三极管1 2.LM324(14脚)及管座1 3.TBA820(8脚)及管座1 4.电位器WS20150kΩ2 5.电位器WS147kΩ1 6.电容C470uf1 7.电容C220uf1 8.电容C100uf4 9.电容C10uf6 10.电容C1000p(102)1 11.电容C200p(201)1 12.电容C120p(121)1 13.电容C0.22u(224,22J)1 14.电容C0.1u(104)1 15.电容C0.022u(223)2 16.电阻R100kΩ3 17.电阻R51kΩ5 18.电阻R30kΩ1 19.电阻R20kΩ3 20.电阻R10kΩ2 21.电阻R8.2kΩ1 22.电阻R1kΩ1 23.电阻R200Ω1 24.电阻R100Ω1 25.电阻R56Ω1 26.电阻R3Ω1 27.电阻R8Ω（2W ）1其他材料：入 T出12V接线柱(红,黑)各2个万能板1块锡1根导线(红,黑)各1根二.指标要求：1、额定输出功率：P0≥1W2、负载阻抗：R L＝4Ω3、频率响应：在无高低音提升或衰减时，f L～f H＝80～6000Hz（－3dB）4、音频控制范围：低音100Hz±12dB高音10kHz±12dB（以1kHz为0dB时）5、非线性失真度：r≤10％6、输入灵敏度：V i<10mV（增加）三.测试内容1.直流工作点测量Vcc=12V，测9014，324，820各管脚静态工作点。
扩音机电路的设计扩音设备的作用是把从话筒、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，主要采用运算放大器和集成音频功率放大电路来构成扩音机电路。
1、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P 0max =2W,输出电压U0=RL P •m ax 0=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。
2、设计任务和要求采用运算放大器和集成音频功率放大电路设计一个对话筒输出信号具有放大能力的扩音电路，其要求如下： <1> 最大输出功率不小于2w 。
<2>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1kh 时，输出为0db ；当输入信号为100hz 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，调节高音电位器也可以使输出功率变化±6db 。
<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、低音调电位器处于不提升也不衰间的位置时，-3db 的频率范围是80hz~6khz,即BW=6KHZ 。
<6>输入端端路时，噪声输出电压的有效值不超过10mv 。
3、主要电路设计、分析与计算 3.1前置放大器由于话筒提供的信号非常弱，一般在音调控制器前面加一个前置放大器。
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LF353。
1W扩音机的设计报告一、扩音机电路的原理扩音机一般由下列三级组成：前置放大级，可兼作频率均衡级；音调控制级，作高低音调调节用；功率输出级，输出足够的功率以推动负载工作。
Ui1:话筒输入Ui2:收音输入Ui3:拾音输入5-3-1扩音机框图功率放大极决定了整机的输出功率P o,非线性失真系数γ,以及-3dB 带宽的下限频率.功放级可采用负反馈以改善其性能.负反馈弱,增益大,但对性能改善程度也差;负反馈强,则反之.通常根据输出功率增益的大小来决定负反馈的深度.音调控制级决定了整机的音调控制功能，该级电压增益不是主要的,一般取中频增益A o=1(也便于电路设计计算).但需要考虑电路中的损耗,实际略小.前置放大级决定了整机的灵敏度.因此应有足够大的增益,并且能适应不同输入.(一)功率放大级图5-3-2电路中的功放级为分立元件、准互补推挽式OTL电路,也可用 3.8节集成功放电路代替.下面仅就分立元件功放电路做介绍.电路中T5和T7组成NPN复合管,由单电源V CC供电,输出通过耦合电容C5接到负载,C5起一个0.5V CC电源的作用,T4和R9、R10组成恒压偏置电路,为末级提供一定的直流偏置以消除交越失真,R13和R15为泄放电阻,R14为平衡电阻.推动级是由T3构成的共发射级放大器,其集电极直流负载电阻为R11+R12；C4、R12为自举电路,使T3集电极的交流负载为R15或R16.当然应有R15或R16≥(R11+R12),以使本级能输出最大电压.输入级是由T1,T2组成的共发射极组态差动放大器.R8引入直流负反馈,以稳定输出端A点的直流电压.R8、R7、C3引入交流负反馈,以改善整个电路的性能,同时也决定了整个电路的电压增益.C*为密勒电容补偿,以清除高频自激.若已知负载R L ,功率P o ，-3dB 带宽为f L ~f H ，则分立元件功放的设计计算为：1、确定电源电压Vcc因为负载电压最大值为L o LM R P 2U =，则应有Vcc ≥2U LM ，应充分考虑到 T 7和T 8上的管压降及其射击电阻R 16，R 17上的压降，Vcc 可取大些。
1W 扩音机课程设计(LM324)万能板一. 主要参考器件1.9014三极管 12.LM324(14脚)及管座 13.TBA820(8脚)及管座 14.电位器WS20 150k Ω 25.电位器WS1 47k Ω 16.电容C 470uf 17. 电容C 220uf 18. 电容C 100uf 49. 电容C 10uf 6 10. 电容C 1000p(102) 1+- + -+ -+- 14 13 12 11 10 9 8765 4 3 2 1(T 地)(+12V)入 T出12V11. 电容C 200p(201) 112. 电容C 120p(121) 113. 电容C 0.22u(224,22J) 114. 电容C 0.1u(104) 115. 电容C 0.022u(223) 216.电阻R 100kΩ 317.电阻R 51kΩ 518. 电阻R 30kΩ 119. 电阻R 20kΩ 3 20. 电阻R 10kΩ 221. 电阻R 8.2kΩ 122. 电阻R 1kΩ 123. 电阻R 200Ω 124. 电阻R 100Ω 125. 电阻R 56Ω 126. 电阻R 3Ω 127. 电阻R 8Ω(2W) 1二.其他材料接线柱(红,黑) 各2个万能板1块锡1根导线(红,黑) 各1根三.测试内容1.直流工作点测量Vcc=12V,测9014,324,820各管脚静态工作点2.最大输出功率测量u i=5~30mv,f=1kHz,R L=8ΩPmax=VL 2/RL,要求Pmax≥1W3.幅频特性曲线4.音调控制特性曲线u i=5mv测高音提升,高音衰减,低音提升,低音衰减(调整Rw1,Rw2得到)5.失真度测量组装焊接注意事项：1、请按照下图组装焊接扩音机电路；2、注意电路中所有GND 和“地”符号出需要连接在一起；3、注意电路图中连续交叉处是否有“打点”；4、元器件布局应合理，尽量按照信号路径放置；5、走线应尽量安排在电路板背面，不要“立交桥式交叉”；6、所有走线都应该尽可能短，但各级电路之间不要过于靠近，如与第4点矛盾，应优先考虑本条。
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。
２．目的（１）进一步熟悉扩音机各功能电路的组成与工作原理。
（２）熟练使用电子焊接工具，完成电路装接。
（３）熟练使用电子仪器仪表。
（４）能完成电路的静态工作点调整与动态调试。
（５）能分析电路故障及排除。
３．指标要求（１）额定输出功率Po≥1W。
（２）负载阻抗RL=4Ω。
（３）频率响应：在无高低音提升或衰减时f=50HZ-20KHZ（±3dB）。
（４）音调控制范围：低音100HZ±12dB，高音10KHZ±12dB。
（５）失真度≤10%。
（６）输入灵敏度iV< 10mV。
４．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。
iV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１．各级电压增益分配根据额定的输出功率Po 和PL，求出输出电压）（＝V241⨯==Loo RPV[2]；整机中频电压增益：)mV 10V (200102i ＝取===mV V V V A i o V前置级时输出的噪声电压影响最大，一般增益不宜太高，1V A 通常可取5-10倍，取1V A =5。
根据音调电路对中频电压增益的要求，所以2V A =1。
功率的增益应根据电路的总增益来确定：V 3V 2V 1V A A A A =••， 200A 15V3＝⨯⨯∴， ∴403=V A 。
２．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1V A =5，而f R 取51K Ω，去R1为10K Ω，同向到地端电阻2R =f R ，以减小运算误差。
收音入拾音入图2 扩音机输入级结构图 （１）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，f Z 、1Z 是由RC 组成的网络，放大单元为41LM324所以ifi o Vf R Z V V A -==。
当信号频率不同时，f Z 、1Z 的阻抗值也不同，所以Vf A 随频率的改变而改变。
假设f Z 和1Z 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（ａ），1C 值较大，只在频率很低时起作用。
则高信号频率在低频区，↓f 时，则|1|||12jWC R Z f +=，↑=i i Vf R Z A 所以低音得到提升。
图4 高、低衰减(提升)结构图如图3（ｂ）中，若3C 较小，只在高频时起作用，当信号频率在高频区↑f 时，↓+=3111jWC R Z 12Z R A Vf =∴↑。
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：1R ＝2R ＝3R ＝R1W ＝2W ＝9R 1C ＝2C >>3C10u- +R2R1W2A B C1C2R3C3R4W1CDE +Vo1+V120K20K 20K 10u 47K 100u 200+Vcc10u564117Vo2+20k 20k 20k8.2k 150k150k C60.02u0.02uR16a R16bR16c C18C10W3C111000p图5 音调控制电路图四、设计计算的主要方法和内容１．信号在低频区因为3C 很小，3C 、4C 支路可视为开路，反馈网络主要由上半边起作用，又因为F 007开环增益很高，放大器输入阻抗又很高，所以0≈'≈E E V V (虚地)[3]。
因此，3R 的影响可以忽略当电位器2W 的滑动端移到A 点时，1C 被短路，其等效电路如下所示，与图3(a)很相似，可以得到低频提升，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∵Z1＝R1 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2221||jWC W R Z f ∴ 2222222122111C jwW W R C W R jWR W R Z Z A f Vf +++•+=-=； 令 22222222211212C W R W R fL C W fL L L +====πωπω；则1212211L L Vf j jR W R A ωωωω++•+-=；212212211⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+•+=L L Vf W W W W R W R A 。
根据前边假设条件：10122=+R W R ，1210L ωω=； 当2L ωω>>，即信号接近中频时()dB A R W R A Vf L L Vf 0lg 2011011021122==⨯=•+=ωω 当2L ωω=，时)dB 3lg 20(2111212122当＝Vf Vf A WL WL R W R A ≈⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++•+=当L1W W <<时，)20lg 20(10dB A A Vf Vf ==综上所述，可以画出其幅频特性。
在2L f f =和1L f 时，曲线变化较大，本文称1L f 和2L f 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1L f 和2L f 为折线的拐点，此时低音最高提升量为20dB 。
表示为)20(10122dB R W R A vB =+=同样方法可知，在2W 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：121121'f L L f W C ==π； 21212122'h R W C W R f L =+=π。
最大衰减量为： )20(101212dB W R R A vc -=+=[4]。
图7 音调控制曲线图２．信号在高频区1C 和3C 对高频可视为短路，此时3C 和4C 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1R 、2R 和3R 变换成△型接法的c b R R 、、a R 如图7右所示。
其中：)(332123131R R R R R R R R R R R a ====++= ；R R RR R R R b 313232=++=；R R R R R R R c 332121=++=。
图8 音调控制高频去等效电路图因为前级输出电阻很小(<500Ω)，输出信号Vo 通过c R 反馈到输入端的信号前级输出电路所旁路，所以c R 的影响可忽略，视为开路。
当1W 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1W 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：4443||RRRRRRAabVT+==；高音最大衰减时为：aRRRRRAabVTC3||444+==；高频转折频率为：)(21431RRCfaH+=π…………………………………………………………………③43221RCfHπ=………………………………………………………………………④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３．参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。
HZffLXL40026/122===,KHZffHXH5.2/26/121=⋅=选用线性电位器1W＝2W＝150KΩ由22222222211212C W R W R f W C W f W L L L L +====ππ 可求计算P28参考电路音调电路各元件参数uf f W C L 021.021122==π。
由公式(1)(2)可得： (取1C ＝2C ＝0.022μf)Ω=-=K f f W R L L 2111222(取1R =2R =3R =20K Ω)由公式：43243121)(21R C f R R C f H a H ππ=+=及可求：1124-=H H a f f R R =8.5ΩK （R a =3R 1），取R 4为8.2ΩK ；)10003(97021342pf C Pf R f C H 为取==π耦合电容计算：∵低频时音调控制电路输入电阻近似等于1R ＝20K∴)10(4210313uf C f R f C L 为取ππ≥为了控制音量，输出端通过耦合电容10C 按电位器31W 经分压再由15C 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F 007，可选2W 为47K Ω电位器，10C 取10μf 设计校核。
因此，得到转折频率：KHZR C f KHZ R R C f HZR W C R W f HZC W f H H L L 19213.2)3(214102482111928119110281022821==≈+=≈+=≈=ππππ提升量：（１）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V＝3-16V）、静态电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（cc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：①补偿；②反馈；③输入；④接地；⑤输出；⑥电源；⑦自举；⑧滤波。
典型电路如下：图11 功放输出电路图五、总体放大电路图图12 1w扩音机参考电路图六、实验方法、内容及其分析1.（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。
（２）输入信号频率为1KHZ的正弦波，记录输出和输入数据。
前置级音调控制级功率放大级整机Vi1 10mv Vi2 60mv Vi3 60mv Vi 10mvVo1 60mv Vo2 60mv Vo3 2.09v Vo 2.09vAV1 6 AV2 1 AV3 35 AV 2092.在输出端加额定负载（4Ω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出电压。
