擴(kuò)音器課設(shè)報(bào)告

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)擴(kuò)音器姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué) 院: 專業(yè)年級(jí)： 指導(dǎo)教師： 何自立 2011年 12月 25日目錄一 摘要.3二 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求.4三 總體方案設(shè)計(jì).5四 各級(jí)電路和全電路的設(shè)計(jì).6五 multisim仿真調(diào)測(cè)和優(yōu)化.11六 pcb電路板.14七 元器件明細(xì)表.17 八 實(shí)際搭建電路照片.18 九 成品電路性能指標(biāo)測(cè)試. .19十 故障及問(wèn)題分析與處理.20十一 實(shí)驗(yàn)總結(jié).21十二 收獲與體會(huì).22十三 參考文獻(xiàn).23摘要1、 擴(kuò)音器（機(jī)）是常見(jiàn)的、典型的電子產(chǎn)品，它廣泛應(yīng)用于音響設(shè)備、控制和測(cè)量系統(tǒng)中。擴(kuò)音器的主要功能是對(duì)弱信號(hào)進(jìn)行電壓放大和功率放大，推動(dòng)負(fù)載工作，同時(shí)對(duì)音調(diào)進(jìn)行

2、實(shí)時(shí)必要的調(diào)節(jié)。擴(kuò)音器電路一般由直流穩(wěn)壓電源、音頻前置放大電路、音調(diào)控制電路和功率放大電路組成。在本課程設(shè)計(jì)中，采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法，分析并設(shè)計(jì)了擴(kuò)音器電路，實(shí)現(xiàn)了音頻放大、音調(diào)音量調(diào)節(jié)等功能。本課程設(shè)計(jì)首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)出了各級(jí)及總電路原理圖，然后通過(guò)multisim仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行了數(shù)據(jù)仿真，驗(yàn)證了電路的正確性，并因此制作出了pcb電路板，完成了成品的加工和驗(yàn)證。2、 關(guān)鍵字：擴(kuò)音器電路 仿真 pcb電路板設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1、 設(shè)計(jì)一擴(kuò)音器，能分別對(duì)話筒、拾音、收音信號(hào)進(jìn)行不失真放大2、 主要技術(shù)指標(biāo)輸出功率，負(fù)載阻抗，非線性失真系數(shù)小于等于1%（在 滿功率時(shí)）。對(duì)音調(diào)控制要

3、求：通常為，要求在和處有的調(diào)節(jié)范圍。對(duì)不同輸入信號(hào)的靈敏度：話筒為，拾音為，收音為。總體方案設(shè)計(jì)1、 設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求輸出功率，負(fù)載阻抗，考慮留有余量，取設(shè)計(jì)，則輸出電壓。選擇話筒輸入信號(hào)作為設(shè)計(jì)對(duì)象，要求放大電路的電壓放大倍數(shù)。根據(jù)總的增益要求，設(shè)計(jì)電路部分由前置放大電路、音調(diào)控制電路、功率放大電路和一些保護(hù)電路組成。2、 擴(kuò)音器電路原理框圖設(shè)計(jì)擴(kuò)音設(shè)備的基本功能是將從話筒等輸入的微弱信號(hào)放大成大功率信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。因此，擴(kuò)音器電路總共可設(shè)計(jì)為三級(jí)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，第一級(jí)電路設(shè)計(jì)為前置放大電路，以實(shí)現(xiàn)微弱電信號(hào)的放大，第二級(jí)電路設(shè)計(jì)為音調(diào)控制電路，第三級(jí)電路設(shè)計(jì)為功率放大電路以實(shí)

4、現(xiàn)信號(hào)通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)聲為大功率的信號(hào)，8的揚(yáng)聲器可作為擴(kuò)音器的負(fù)載。據(jù)此，設(shè)計(jì)的擴(kuò)音器電路原理框圖可如下圖1所示。圖1 擴(kuò)音器電路原理框圖做出規(guī)定:前置放大級(jí)放大約120倍,音調(diào)控制級(jí)中頻放大1倍,功率放大級(jí)放大約15倍,總放大倍數(shù)為1800倍.各級(jí)電路和總電路的設(shè)計(jì)1、 前置放大電路 前置放大級(jí)用來(lái)放大微弱信號(hào)，它的性能對(duì)整個(gè)擴(kuò)音器電路的影響很大。因此在考慮到到設(shè)計(jì)電路對(duì)頻率響應(yīng)及零輸入時(shí)的噪聲、電流、電壓的高要求后，前置放大級(jí)選用了集成運(yùn)算放大器lf324，同時(shí)引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。根據(jù)規(guī)定的要求，設(shè)計(jì)前置放大級(jí)為兩個(gè)由lf324組成的兩級(jí)放大電路。選取合適的電阻值使得兩級(jí)放大倍數(shù)同為11倍

5、，而其他元器件參數(shù)則按照通常經(jīng)驗(yàn)選取。本次設(shè)計(jì)的電路圖及元器件的參數(shù)選擇如下圖2所示。 圖2 前置放大電路原理圖2、 音調(diào)控制電路音調(diào)控制放大器的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)低音和高音的提升和衰減，以彌補(bǔ)揚(yáng)聲器等因素造成的頻率響應(yīng)不足。音調(diào)控制級(jí)幅頻特性曲線如圖3所示。音調(diào)控制電路由多種不同形式，現(xiàn)采用集成運(yùn)放放大器lf353和阻容元件來(lái)構(gòu)成反饋型的音調(diào)控制電路。設(shè)計(jì)的電路圖及元器件的參數(shù)選擇如下圖4所示。 圖3 音調(diào)控制級(jí)幅頻特性曲線圖4音調(diào)控制電路原理圖圖中r9為低音調(diào)節(jié)電位器，r8為高音調(diào)節(jié)電位器。電路參數(shù)滿足c2、c5遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于c6，r8、r9遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于r4、r5、r6、r7。（1）當(dāng)信號(hào)頻率在低頻區(qū)時(shí)：

6、c6和r5以下支路可視為開(kāi)路，信號(hào)傳輸和反饋?zhàn)饔弥饕ㄟ^(guò)r4以上部分電路完成。即：通過(guò)r9的調(diào)節(jié)可改變低音放大倍數(shù)，產(chǎn)生提升和衰減的效果。其等效電路圖如圖5所示。圖5音調(diào)低頻控制電路原理圖（2）當(dāng)信號(hào)頻率在高頻區(qū)時(shí)：c2和c5可視為短路，信號(hào)傳輸和反饋?zhàn)饔弥饕ㄟ^(guò)c6、r5以下部分電路完成。即：通過(guò)r8的調(diào)節(jié)可改變高音放大倍數(shù)，產(chǎn)生提升和衰減的效果。其等效電路圖如圖6所示。圖6音調(diào)高頻控制電路原理圖3、功率放大電路對(duì)于功率放大級(jí)，除了要求輸出功率滿足指標(biāo)外，還要求效率高，非線性失真小、輸入與音調(diào)控制放大級(jí)及輸出與揚(yáng)聲器負(fù)載相匹配等，否則將會(huì)影響放音效果。通用的集成功率放大器有otl和ocl兩種

7、電路結(jié)構(gòu)形式。為提高效率，一般工作于接近乙類。otl電路的優(yōu)點(diǎn)是可用單電源供電，但輸出要通過(guò)大電容與負(fù)載耦合，導(dǎo)致低頻響應(yīng)較差；ocl功放的優(yōu)點(diǎn)是輸出與負(fù)載可直接耦合，頻響特性較好，但需要用雙電源供電。本次設(shè)計(jì)采用了tda2030集成功放連成ocl結(jié)構(gòu)電路輸出形式。在參考了tda2030的主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)及其典型的應(yīng)用電路形式后，本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出的功率放大電路圖及元器件參數(shù)的選擇如圖7所示。圖7 功率放大電路原理圖4、擴(kuò)音器全電路原理圖 圖8 擴(kuò)音器全電路原理圖 multisim仿真調(diào)測(cè)和優(yōu)化1、分級(jí)調(diào)測(cè)（1）前置放大電路輸入電壓vi=5mv。瞬態(tài)掃描仿真波形如圖9、圖10所示。 圖9 輸入信號(hào)

8、vi仿真波形圖 圖10 輸出、輸入電壓仿真波形圖可以看出，仿真結(jié)果與理論分析相符合。測(cè)試放大倍數(shù)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求.。（2）音調(diào)控制電路輸入電壓vi=600mv（約為第一級(jí)輸出電壓），瞬態(tài)掃描仿真波形圖如圖11所示。 圖11輸出、輸入電壓仿真波形圖測(cè)試放大倍數(shù)，符合設(shè)計(jì)要求。其中，低音提升和衰減仿真曲線如圖12所示。 高音低聲和衰減仿真曲線如圖13所示。（3）功率放大電路輸入電壓vi=600mv（約為第一級(jí)、第二級(jí)輸出電壓）。瞬態(tài)掃描仿真波形圖如圖14所示。圖14輸出、輸入電壓仿真波形圖測(cè)試放大倍數(shù)，并且輸出的波形沒(méi)有嚴(yán)重失真，可以認(rèn)為已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2、全電路調(diào)測(cè)輸入電壓vi=5mv，其瞬態(tài)掃描

9、仿真波形圖如圖15所示。 圖15輸出、輸入電壓仿真波形圖測(cè)試放大倍數(shù)，并且得到的輸出波形沒(méi)有嚴(yán)重失真。在一定的誤差范圍內(nèi)，可以認(rèn)為達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。因此，由各級(jí)的仿真測(cè)試得出的全電路的放大倍數(shù)，與全電路仿真測(cè)試得出的放大倍數(shù)1700，在一定的誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的1800倍。所以，有理由判斷，該電路連接正確，器件工作正常。pcb電路板借助protel 99 se軟件，搭建擴(kuò)音器全電路原理圖如圖16(1)、（2）、（3）、（4）所示，繼而轉(zhuǎn)化得到了protel pcb電路板布局圖，如圖17所示。圖16(1) protel 前置放大級(jí)電路圖圖16(2) protel 音調(diào)控制級(jí)電路

10、圖圖16(3) protel 功率放大級(jí)電路圖 圖16(4) protel 擴(kuò)音器全電路圖圖17 protel pcb電路板布局圖元器件明細(xì)表 名稱規(guī)格數(shù)量二極管1n40074電阻11電阻18k1電阻22k3電阻51k3電阻100k4電阻10k2電阻1201電阻6802電位器470k2電位器47k1電容22uf1電容10nf4電容10uf4電容100nf1電容100pf1電容100uf6電容330pf1揚(yáng)聲器1運(yùn)算放大器opamplm324j2運(yùn)算放大器opamplf353n1運(yùn)算放大器opamptda20301交流電源5mv 1khz1實(shí)際搭建電路照片成品電路性能指標(biāo)測(cè)試由于設(shè)計(jì)采用了模擬話

11、筒的5mv電壓，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，要能對(duì)話筒信號(hào)進(jìn)行不失真的放大，要能實(shí)現(xiàn)輸出功率，且要求非線性失真系數(shù)小于等于1%。結(jié)果，經(jīng)過(guò)調(diào)試，測(cè)量結(jié)果如下：1、由雙蹤示波器測(cè)量的vi和vo的電壓波形與multisim仿真結(jié)果相符，即實(shí)現(xiàn)了話筒信號(hào)的不失真放大。2、由萬(wàn)用表測(cè)量出的全電路輸出電壓值約為8.5v，其放大倍數(shù)基本滿足設(shè)計(jì)所要求的1800倍。且各級(jí)分級(jí)測(cè)量的結(jié)果也基本符合要求。其中，前置放大級(jí)：輸入電壓為5mv，輸出電壓為600.5mv，放大倍數(shù)為120.1；音調(diào)控制級(jí)：輸入電壓為600mv，輸出電壓為613mv，放大倍數(shù)約為1；功率放大級(jí)：輸入電壓為600mv，輸出電壓為8.5v，放大倍數(shù)

12、為14.2倍。3、調(diào)節(jié)音調(diào)控制級(jí)處的電位器，可以實(shí)現(xiàn)音量的升高和降低。但是，高低音調(diào)的變化不是特別的明顯。故障及問(wèn)題的分析與處理一、 短路故障主要原因是由于電路本身需要的元器件較多，導(dǎo)致在接線時(shí)容易出現(xiàn)混接的現(xiàn)象。另外，由于面包板上電路排布的緊密，容易導(dǎo)致支路與支路間的短路。這些問(wèn)題都可能使電路無(wú)法正常工作或者使實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的偏差。因此，在搭建電路時(shí)，盡量將元器件的引線裁剪的合適，并且采用分級(jí)搭建、分級(jí)測(cè)試的方法，在連接電源前仔細(xì)檢查一遍電路，確定沒(méi)有支路短路后再接通電源，從而排除可能出現(xiàn)的短路故障。二、 缺少元器件 在連接電路時(shí)，一些必要元器件會(huì)有缺失，比如容量為470k歐的電位器缺失。

13、為了解決這個(gè)問(wèn)題，在仔細(xì)搜索了該元器件的一些重要參數(shù)，同時(shí)又考慮到該電路在計(jì)算增益時(shí)對(duì)容量為470k歐的電位器的使用后，決定用容量為1m歐的電位器來(lái)代替。三、 分級(jí)測(cè)試出現(xiàn)問(wèn)題在測(cè)試第三級(jí)電路時(shí)，無(wú)波形輸出，為檢查出現(xiàn)故障的原因，再次檢查了電路的連線及元器件的使用，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)算放大器輸出端處少連接了一條引線。因此在連上了線后，該級(jí)的電路輸出變?yōu)檎?。四、測(cè)試結(jié)果有點(diǎn)偏差在仔細(xì)檢查了電路，確定接線的正確性后，又確定了元器件的選擇無(wú)誤及電路原理的正確性，重新測(cè)試了一下結(jié)果，發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果與理想中的仍然有著一定的偏差。于是，咨詢了同學(xué)，老師，又上網(wǎng)搜了一下資料，最終才確定了這屬于誤差允許范圍內(nèi)的偏差。到

14、現(xiàn)在，我們一組選擇的“擴(kuò)音器”課設(shè)任務(wù)才算大功告成。實(shí)驗(yàn)總結(jié)經(jīng)過(guò)兩周的學(xué)習(xí)和研究，我們最終實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)的電壓放大和功率放大，基本達(dá)到了當(dāng)初預(yù)想的設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過(guò)這次課設(shè)，我們了解到了擴(kuò)音器的擴(kuò)音原理和其詳細(xì)的制作過(guò)程。擴(kuò)音器電路一般由直流穩(wěn)壓電源、音頻前置放大電路、音調(diào)控制電路和功率放大電路組成。它的制作原理簡(jiǎn)單，需要的元器件常見(jiàn)、易購(gòu)買，容易組裝，實(shí)現(xiàn)的結(jié)果明顯，智能化較高。特別是使用方便。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們雖然遇到了很多這樣那樣的困難，但通過(guò)大家的不斷努力學(xué)習(xí)和老師的認(rèn)真指導(dǎo)，問(wèn)題都引韌解決了，比如：在調(diào)試過(guò)程中起初的調(diào)試不成功，我們就在網(wǎng)上查了資料，努力找出失敗的原因，然后，再請(qǐng)教了老師，

15、最終問(wèn)題才能夠得以解決。我們也明白了很多知識(shí)，比如：在調(diào)試時(shí)，必須分級(jí)完成，否則很容易燒毀元器件。收獲與體會(huì)1、 此次課程設(shè)計(jì)從電路的設(shè)計(jì)到成品的展現(xiàn)，每一步都伴隨著問(wèn)題的不斷產(chǎn)生與解決。經(jīng)過(guò)大家艱辛的設(shè)計(jì)、思考、調(diào)試、測(cè)量，最終完成了實(shí)驗(yàn)。除了個(gè)別的參數(shù)與設(shè)計(jì)要求稍有差距外，其余的參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)總體上說(shuō)是成功的。2、 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)擴(kuò)音器電路及其涉及的一些元器件部件有了更深入的了解，對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)過(guò)程和方法有了基本的了解和認(rèn)識(shí)，能夠?qū)?jiǎn)單電路系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障和問(wèn)題提出解決方案并加以實(shí)現(xiàn)，獨(dú)立設(shè)計(jì)電路和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的能力得到了提高，學(xué)習(xí)并熟悉了multisim軟件和protel軟件的基本使用，并且能熟練的使用示波器、電壓表等實(shí)驗(yàn)儀器。3、 這次課程設(shè)計(jì)使我深刻認(rèn)識(shí)到了，在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)之前一定要弄清楚實(shí)驗(yàn)電路的運(yùn)行原理，比如電路的具體功能和意義，比如各個(gè)元器件的型號(hào)、作用等。否則，一旦在電路仿真調(diào)試時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠理想，我們將無(wú)從下手，這便會(huì)耽誤很長(zhǎng)時(shí)間。在遇到問(wèn)題時(shí)，我查閱了不少資料，和同學(xué)討論交流，一同解決問(wèn)題，解決實(shí)際問(wèn)題的能力有所提升。4、 這次課程設(shè)計(jì)使我深深的認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。一個(gè)人的知識(shí)、精力畢竟有限，只有經(jīng)過(guò)人與人之間的思想交流，人與人之間的協(xié)助合作，做出來(lái)的實(shí)驗(yàn)才能更加準(zhǔn)確、更有說(shuō)