音頻放大器課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱：模擬電路課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：音頻放大器設(shè)計(jì)學(xué)院名稱：信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名:評(píng)分：教師：2011年3月15日摘要進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種便攜式的電子設(shè)備成為了電子設(shè)備的一種重要的發(fā)展趨勢(shì)。從作為通信工具的手機(jī)，到作為娛樂設(shè)備的MP3播放器，已經(jīng)成為差不多人人具備的便攜式電子設(shè)備。在一些電子設(shè)備中，常常要求放大電路的輸出級(jí)能夠帶動(dòng)較重負(fù)載，因而要求放大電路具有較高的效率，能夠根據(jù)負(fù)載的要求提供足夠的輸出功率。本系統(tǒng)是基于三極管元件設(shè)計(jì)而成的一種音頻放大器，由前置放大電路、帶通濾波電路、混頻電路、功率放大電路和電源電路五部分構(gòu)成。前置放大電路主要由差分放大電路構(gòu)成，外加恒流源提供偏置，抑制電路的溫漂，提高共模增益比。然后通過由一個(gè)二階壓控電壓源高通濾波器和一個(gè)二階壓控電壓源低通濾波器構(gòu)成的帶通濾波器，再接入一個(gè)混頻電路（可加入背景音樂），最后通過電容耦合到功率放大電路中除去了直流對(duì)后級(jí)放大電路的影響。混頻電路由一個(gè)簡單的加法器構(gòu)成。功率放大電路是由LM386這種低電壓通用型集成功率放大器構(gòu)成的單端輸入電路，它能防止高頻自激，并減小非線性失真。本次課程任務(wù)分為五人同時(shí)完成了各模板電路再單步調(diào)試然后進(jìn)行系統(tǒng)組裝，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試，整個(gè)過程涉及到理論計(jì)算，電路板布局，焊接技術(shù)，電子儀器的使用等一系列知識(shí)要點(diǎn)。本方案基本上實(shí)現(xiàn)了由聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過語音前置放大電路放大再通過帶通濾波器濾波，最后經(jīng)過功率放大電路放大由喇叭發(fā)出聲音。在接入5mv的頻率范圍內(nèi)，可以在喇叭處發(fā)出聲音，同時(shí)對(duì)咪頭進(jìn)行語音可以改變喇叭的語音效果，混頻輸入音樂背景，最后系統(tǒng)的效果相當(dāng)于一個(gè)卡拉OK，具有放大語音的作用。關(guān)鍵字：電子設(shè)備輸出功率聲音信號(hào)電信號(hào)放大目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言 1\o"CurrentDocument"第一章設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 ?第二章系統(tǒng)組成及工作原理2.1系統(tǒng)組成 32.2工作原理 4第三章功率放大電路設(shè)計(jì)\o"CurrentDocument"3.1功率放大電路 5?\o"CurrentDocument"3.2模塊組成及工作原理 5第四章功率放大電路調(diào)試\o"CurrentDocument"4.1實(shí)驗(yàn)與調(diào)試 7\o"CurrentDocument"4.2測(cè)試結(jié)果與分析 7?第五章系統(tǒng)調(diào)試\o"CurrentDocument"5.1實(shí)驗(yàn)與調(diào)試 8\o"CurrentDocument"5.2測(cè)試結(jié)果與分析 9\o"CurrentDocument"結(jié)論 11\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 12附錄一 13附錄二 14■幾■亠前言科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。以前的三次工業(yè)革命就使我們的社會(huì)發(fā)生了翻天覆地的變化，使我們由手工時(shí)代進(jìn)入了現(xiàn)代的電器時(shí)代。同時(shí)科技在國家的國防事業(yè)中發(fā)揮了重要的作用，只有科技發(fā)展了才能使一個(gè)國家變得強(qiáng)大，才能使一個(gè)名族變得富強(qiáng)。而作為二十一世紀(jì)的主義，作為一名大學(xué)生，不僅僅要將理論知識(shí)學(xué)會(huì)，更為重要的是要將所學(xué)的知識(shí)用于實(shí)際生活之中，使理論與實(shí)踐能夠聯(lián)系起來。電子課設(shè)是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是將理論與實(shí)踐相結(jié)合的環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的環(huán)節(jié)。音頻放大器已經(jīng)有快要一個(gè)世紀(jì)的歷史了，最早的電子管放大器的第一個(gè)應(yīng)用就是音頻放大器。然而直到現(xiàn)在為止，它還在不斷地更新、發(fā)展、前進(jìn)。主要因?yàn)槿祟惖穆犛X是各種感覺中的相當(dāng)重要的一種，也是最基本的一種。為了滿足它的需要，有關(guān)的音頻放大器就要不斷地加以改進(jìn)。音頻放大器的目的是在產(chǎn)生聲音的輸出元件上重建輸入的音頻信號(hào)，信號(hào)音量和功率級(jí)都要理想——如實(shí)、有效且失真低。音頻范圍為約20Hz?20kHz，因此放大器在此范圍內(nèi)必須有良好的頻率響應(yīng)（驅(qū)動(dòng)頻帶受限的揚(yáng)聲器時(shí)要小一些，如低音喇叭或高音喇叭）。根據(jù)應(yīng)用的不同，功率大小差異很大，從耳機(jī)的毫瓦級(jí)到TV或PC音頻的數(shù)瓦，再到“迷你”家庭立體聲和汽車音響的幾十瓦，直到功率更大的家用和商用音響系統(tǒng)的數(shù)百瓦以上，大到能滿足整個(gè)電影院或禮堂的聲音要求。這時(shí)，低失真、高效率的音頻放大器就成為其中的關(guān)鍵部件。第一章設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1.基本要求〗基本要求〗負(fù)載阻抗：負(fù)載阻抗：Rl=8Q頻率響應(yīng)：300Hz—3KHz輸出阻抗：Ri'2°ko共模抑制比：KCMR-60dB語音濾波器（帶通濾波器）：帶通頻率范圍300Hz-3KHz額定輸出功率：POM<1W電源電壓：+5V第二章系統(tǒng)組成及工作原理2.1系統(tǒng)組成聲音信號(hào)-電信號(hào)語音前置——>1帶通濾波器——>混頻電路——>功率放大電路 放大電路圖2.1音頻放大器流程圖本系統(tǒng)主要由語音前置放大電路、濾波電路、混頻電路、功率放大電路、電源電路等5個(gè)模塊組成。1、 語音前置放大電路用一個(gè)LM324構(gòu)成一個(gè)放大倍數(shù)稍微小點(diǎn)的放大器，作用是使咪頭得到的信號(hào)前置放大。屬于同相放大器，放大增益為11。2、 濾波電路用一個(gè)下限為300Hz的高通電路與一個(gè)上限為3KHz的低通電路串聯(lián)構(gòu)成帶通濾波電路，作用是過濾掉不相干的波。放大增益為1。3、 混頻電路用一個(gè)LM324構(gòu)成一個(gè)簡單運(yùn)放器，作用是構(gòu)成兩個(gè)信號(hào)的疊加。放大增益為1。4、 功率放大電路用一個(gè)LM386集成功率放大器構(gòu)成的一個(gè)單端輸入放大電路，作用是將混合信號(hào)的功率放大。電路的放大增益可利用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)，理論要的放大增益為50。5、電源電路利用三端穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路，作用是為前面4個(gè)模塊提供所需的電壓.2.2工作原理開始時(shí)聲音信號(hào)通過咪頭（話筒）被轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)，接著通過語音前置放大電路將功率較微弱的電信號(hào)進(jìn)行足夠的放大，然后通過濾波電路把一些對(duì)實(shí)驗(yàn)無用的、不相干的頻率的波給過濾掉，從而只剩下我們需要的波，經(jīng)過混頻電路時(shí)，我們從外面輸入另一個(gè)信號(hào)，然后兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行疊加，再通過功率放大電路將混合信號(hào)的功率進(jìn)行放大，從而得到功率足夠大的信號(hào)來帶動(dòng)喇叭，最后經(jīng)過喇叭把經(jīng)過混合、放大的信號(hào)轉(zhuǎn)化成功率較大的聲音。第三章功率放大電路設(shè)計(jì)3.1功率放大電路R3iknR3ikn在集成功率放大電路輸入端輸入信號(hào)，通過LM386該低電壓通用型集成功率放大器的電壓放大作用，在輸出信號(hào)大且滿足失真度要求的前提下，根據(jù)負(fù)載的要求，通過調(diào)節(jié)外接阻容串聯(lián)電路中的電阻大小改變電路的電壓放大倍數(shù)，提供所需的輸出功率來帶動(dòng)負(fù)載，根據(jù)理論分配，放大倍數(shù)為50。3.2模塊組成及工作原理（1） LM386是一種低電壓通用型集成功率放大器，其性能優(yōu)良，穩(wěn)定可靠，所用外圍元件少，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，輸出功率大，效率高，而且集成功放的內(nèi)部電路中還設(shè)有過壓、過流及過熱保護(hù)電路，能保證其安全可靠工作。（2） 集成功率放大電路為單端輸入方式，輸入信號(hào)由C1接入同相輸入端一3腳，反相輸入端2腳接地。管腳1、8開路時(shí)，其內(nèi)部負(fù)反饋?zhàn)顝?qiáng)，整個(gè)電路的電壓放大倍數(shù)為20，若在1、8腳之間外接旁路電路電容，可使電壓放大倍數(shù)提高到200。在實(shí)際使用中，常常在1、8腳之間外接阻容串聯(lián)電路，通過調(diào)節(jié)電阻的大小使電路的電壓放大倍數(shù)在20-200之間變化。5腳外接電容C3為功放輸出耦合電容，以便構(gòu)成OTL電路。Rl、C4是頻率補(bǔ)償電路，用以消除負(fù)載電感在高頻時(shí)產(chǎn)生的不良影響，改善功放的高頻特性并防止高頻自激。第四章功率放大電路調(diào)試實(shí)驗(yàn)與調(diào)試通電觀察。接通電源后，先不要急于測(cè)試，首先觀察功放電路是否有冒煙、發(fā)燙等現(xiàn)象。若有，因迅速切斷電源，重新檢查電路，排除故障。靜態(tài)測(cè)試。將功率放大器的輸入信號(hào)接地，測(cè)量輸出端對(duì)地的電位應(yīng)為0V左右，電源提供的靜態(tài)電流一般為幾十mA左右。若不符合要求，應(yīng)仔細(xì)檢查外圍元件及接線是否有誤；若無誤，可考慮更換集成功放器件。動(dòng)態(tài)測(cè)試。在功率放大器的輸出端接額定負(fù)載條件下，功率放大器輸入端加頻率為1KHZ的正弦波信號(hào)，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的大小，觀察輸出信號(hào)的波形。若輸出波形變粗或帶有毛刺，則說明電路發(fā)生自激振蕩，應(yīng)嘗試改變外接電路的分布參數(shù)，直至自激振蕩消除。然后逐漸增大輸入電壓，觀察測(cè)量輸出電壓的失真及幅值，計(jì)算最大不失真輸出功率。改變輸入信號(hào)的頻率，測(cè)量功率放大器在額定輸出功率下的頻帶寬度是否滿足設(shè)計(jì)要求。測(cè)試結(jié)果與分析1、測(cè)試原理，方法采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器進(jìn)行輸入輸出信號(hào)測(cè)量，觀察波形失真情況。2、 測(cè)試儀器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，示波器。3、 測(cè)試結(jié)果由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸入交流信號(hào)，觀察輸出的波形、放大倍數(shù)、頻率然后記錄與仿真的數(shù)據(jù)分析比較。

第五章系統(tǒng)調(diào)試5.1實(shí)驗(yàn)與調(diào)試圖5?1系統(tǒng)組成實(shí)物圖在確定了電路、領(lǐng)好元器件之后，首先劃分模塊，對(duì)每個(gè)模塊電路進(jìn)行布局。首先焊接芯片電路部分，在焊接完這部分電路之后，再對(duì)分好的模塊單獨(dú)測(cè)試、調(diào)節(jié)使其與方陣的結(jié)果相符。并排除了焊接上的一些問題后，電路基本上能夠正常工作。接著焊芯片各節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系兀件電路，在焊接完電路后并檢查完，接通電源后，喇叭只能發(fā)出一種單頻率的聲音，并逐漸上升成為刺耳的噪音，結(jié)果電路確實(shí)能夠放大語音，但是由于“咪頭”與喇叭相距太近，產(chǎn)生了自激。解決方法是將“咪頭”用長導(dǎo)線連接，使其與喇叭相距較遠(yuǎn)的距離。此電路還可以通過調(diào)節(jié)200K滑動(dòng)變阻器的阻值，改變放大聲音的大小。測(cè)試結(jié)果與分析1、測(cè)試原理，方法采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器進(jìn)行輸入輸出信號(hào)測(cè)量，觀察波形失真情況。2、 測(cè)試儀器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，示波器。3、 測(cè)試結(jié)果由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸入1Omv，頻率分別為30OHz、lKHz、3KHz交流信號(hào).觀察輸出的波形、放大倍數(shù)、頻率然后記錄與仿真的數(shù)據(jù)分析比較。表5-1系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)表輸入信號(hào)幅度5mV5mV5mV輸入信號(hào)頻率300HzlKHz3KHz輸出信號(hào)幅度2.702.422.32此帶通濾波器的頻率范圍近似于300Hz--3KHz，頻率的改變?cè)谠O(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)可以減少輸出圖形的失真！數(shù)據(jù)分析通過實(shí)驗(yàn)與仿真對(duì)比!可以得知在不失真的帶通范圍在300hz到3khz內(nèi)，放大倍數(shù)理論值為625.而實(shí)驗(yàn)值在這數(shù)值的附近560到650之間波動(dòng)。可以知道頻率與放大倍數(shù)存在關(guān)系，可以根據(jù)此關(guān)系可以求得實(shí)驗(yàn)的帶通值！在300HZ到3KHZ的范圍內(nèi),輸出的圖形比較較清晰，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)要求。各模塊的數(shù)據(jù)在誤差允許的范圍內(nèi)。結(jié)論這是一次比較系統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)，是一次將理論與實(shí)踐相結(jié)合的設(shè)計(jì)。其中包括了電路的設(shè)計(jì)，資料的查詢，分析問題解決問題的能力，甚至還是對(duì)焊接技術(shù)及審美觀念的一個(gè)考驗(yàn)。如果不能以一種認(rèn)真的態(tài)度去面對(duì)這次設(shè)計(jì)，而只是簡簡單單的在書本之中尋找到一個(gè)電路圖，并將其簡單的焊接起來。那就失去了本次電子課設(shè)的意義了。已經(jīng)選擇了電子信息科學(xué)與技術(shù)這一個(gè)專業(yè)，就必需去提高自己的動(dòng)手能力了。在焊接的時(shí)候，學(xué)會(huì)電焊應(yīng)該是最大的收獲，下面簡單介紹以下焊接的體會(huì)，焊接最需要注意的是焊接的溫度和時(shí)間，焊接時(shí)要使電烙鐵的溫度高于焊錫，但是不能太高，以烙鐵接頭的松香剛剛冒煙為好，焊接的時(shí)間不能太短，因?yàn)槟菢雍更c(diǎn)的溫度太低，焊點(diǎn)融化不充分，焊點(diǎn)粗糙容易造成虛焊，而焊接時(shí)間長，焊錫容易流淌，使元件過熱，容易損壞，還容易將印刷電路板燙壞，或者造成焊接短路現(xiàn)象。任何電路的設(shè)計(jì)都不是只存在一個(gè)電路。它是有各個(gè)小模塊組成的，因而在電路的設(shè)計(jì)中就必須注意將電路模塊化。這樣才能有針對(duì)性的將問題解決。如果不將電路模塊化，而只是將電路焊接好來。只怕當(dāng)焊接完檢查電路之時(shí)，自己都不知道從何處下手。同時(shí)，電路的焊接或多或少的存在一些問題，很少在焊接完成的時(shí)候，電路不存在任何的問題。在遇到問題時(shí)要做的是去分析問題解決問題，而不是氣憤，埋怨。雖然比較好的將電路完成了，但是還是發(fā)現(xiàn)存在一些問題。動(dòng)手能力不夠強(qiáng)，必須加強(qiáng)。必須培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，在電路設(shè)計(jì)中必須有替代的思想。在今后的學(xué)習(xí)中必須注意將理論與實(shí)踐相結(jié)合，再好的理論，都必須由實(shí)踐去證明。通過此次設(shè)計(jì)，對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)有了很大的興趣，現(xiàn)在可以主動(dòng)的去學(xué)習(xí)，明白自己該學(xué)習(xí)哪個(gè)方面，重點(diǎn)是什么？也掌握了在理論中遇到問題，應(yīng)該怎樣去解決，在實(shí)際中遇到迷團(tuán)應(yīng)該怎樣去檢查調(diào)試。這次課程設(shè)計(jì)鞏固了對(duì)低頻知識(shí)點(diǎn)的理解，同時(shí)也培養(yǎng)了操作能力。參考文獻(xiàn)1、王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo)（第二版）.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2005.2、 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試（第二版）.華中理工大學(xué)出版社，20003、 張友漢.電子線路設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè).福建科學(xué)技術(shù)出版社，2000.4、 郝鴻安等.555集成電路實(shí)用大全.上?？茖W(xué)普及出版社.5、 陳兆仁.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究與設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社，2000.6、 畢滿清.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)