语音放的大器的设计.doc

一、设计任务书 1、设计时间：2010.7.5～2010.7.9 2、地点：I404 3、课程设计题目：语音放大器的设计 4、设计内容及要求： 目的： 1. 通过实验培养学生的市场素质，工艺素质，自主学习的能力，分析问题解决问题的能力以及团队精神。 2. 通过实验总结回顾所学的模拟电子技术基础理论和基础实验，掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。 要求： 性能指标 1）前置放大器 输入信号：Uid(5mV 输入阻抗：Ri=100k( 2）有源带通滤波器 带通频率范围：300Hz～3kHz 增益：Au≥1 3）功率放大器 最大不失真输出功率：Pom(5W 负载阻抗：RL=8( 电源电压： +12V，-12V 频率响应：40Hz-10KHz 4）输出功率连续可调 直流输出电压：(50mV（输出开路时） 静态电源电流：(100mA（输出短路时） 二、设计框图及整机概述 三、各单元电路的设计方案及原理说明 设计思想： 输入端采用麦克风输入，声音通过麦克风输入前置放大电路，进行一次放大后输入二阶有源带通滤波器，对通频带300Hz-3000Hz以外的信号进行滤波，以消除杂音，最后将经过放大和滤波的信号输入功率放大电路，进行功率放大后将声音通过扬声器输出。 话筒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 方案比较： 1.用分立元件搭建功率放大器，无非就是三极管和场效应管，实现电流的放大，但是会出现较大的噪声，交越失真也比较大，共模抑制比也比较低。 2．采用集成运算放大器和功率放大器，LM324、LM386的噪声、失真和共模抑制比都比较理想，适合语音放大。 1.单元电路分析，元件介绍和元件参数计算。 1.1前置放大电路话筒放大器的设计 电路工作原理 前置小信号放大电路如下图所示： 该电路是由一个电压跟随器和一个同相比例运算放大电路串联组成的前置放大电路。图中U1部分：3脚接输入信号，4脚接+5直流电压，11脚接地。电压跟随器一个最大的特点就是输入电阻无穷大，输出电压等于输入电压。图中的同相比例运算电路，对于理想电路，该电路的输入电压跟输出电压的关系为： Vo= (1+R2/R1)·Vi 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相端应接入平衡电阻R3≈R1//R2。 则前置放大电路的理论放大倍数为： Ao1=1+R2/R1 参数确定与元件选择 确定电阻R1～R3及放大倍数 图中外电路电阻选定 取R1=10KΩ，则由R3≈R1//R2可知 R3=10KΩ，R2=180KΩ 则放大倍数Ao1=1+R2/R1=19 选择集成运算放大器和电阻元件 选择集成运算放大器时，首先查阅产品手册，分析所选用的集成运放的性能指标能否满足设计要求。对于该电路设计，可以选用LM324型运算放大器，其内部原理图及主要参数见附录I 电阻的选择应注意电阻的精度，要求选配精度尽可能高，最好选用高精度电阻，但这种电阻价格较贵，故该电路选用误差为1%的金属膜电阻。 1.2有源带通滤波电路的设计 1）电路工作原理 I、二阶有源高通滤波器 电路图如下所示： 其幅频响应表达式为：│A(jw)/Avf│=1/√{[1-(WL/W)2]2+(WL/WQ)2} 式中 Avf=1+ R5/R4 WL=1/RC Q=1/(3- Avf) 上式中的特征角频率WL=1/ RC就是3dB截止角频率。因此，下限截止频率为 fL=1/2ΠRC 当Q=0.707时，这种滤波器称为巴特沃斯滤波器。 则二阶有源高通滤波电路的理论放大倍数为Avf=1+ R5/R4 II、二阶有源低通滤波器 电路图如下所示： 其幅频响应表达式为：│A(jw)/Avf│=1/√{[1-(W/WH)2]2+(W/WHQ)2} 式中 Avf=1+ R11/R10 WL=1/RC Q=1/(3- Avf) 其上限截止频率为 fH=1/2ΠRC 当Q=0.707时，这种滤波器称为巴特沃斯滤波器。 则二阶有源低通滤波电路的理论放大倍数为Avf=1+ R11/R10 III、二阶有源带通滤波器 二阶有源带通滤波电路的原理图只要将高通滤波电路和低通滤波电路串联起来即可。 上图所示的二阶有源带通滤波器较好的抑制低于300Hz和高于3KHz频率的