模电实验报告语音放大器.doc

北京交通大学 电工电子教学基地 实验报告 实验课程： 模拟电路技术实验 实验名称： 语音放大器 班级： 自动化0802 学号: 姓名: 程仕湘 小组组员: 刘加奇 吴昊 实验日期： 2010年6月 实验目的： 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 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 设计任务与要求 原理框图 语音放大电路由“麦克”、“前置放大器”、“有源带通滤波器”、“功率放大器”、“扬声器”几部分构成。如下图所示，并且可以采用前几个实验的设计方案，作适当的参数调整来实现本实验的要求。 前置放大电路 前置放大电路可以采用差分放大电路经改进来实现，也可采用集成运放构成的同相比例运算放大电路。典型情况下，信号的最大幅度可能仅有若干毫伏，共模噪声可能高达几伏。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。因此前置放大器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。 有源滤波电路 有源滤波电路是用有源器件与RC网络组成的滤波电路。有源滤波电路的种类有低通，高通，带通，带阻滤波器，本实验着重讨论带通滤波器，滤除各种噪声信号，而使正常的语音信号通过。 功率放大电路 功率放大电路的主要作用是向负载提供功率，使信号能够驱动负载（喇叭）。要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。 性能指标： 各基本单元电路的设计条件分别为： 前置放大器 输入信号：Uid￡5mv 输入阻抗：Ri100kW。 有源带通滤波器 带通频率范围：300Hz～3kHz 增益：Au≥1 功率放大器 最大不失真输出功率：Pom31W 负载阻抗：RL=8W 电源电压：+5 V，+12V，-12V 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） 实验原理与参考电路 前置放大电路 前置放大电路可以采用教材中差分放大电路经改进来实现，也可以采用集成运放构成测量用小信号放大电路。 方案一：集成运放构成前置放大电路时，为提高输入电阻和共模抑制性能，减小输出噪声，必须采用同相放大电路结构，为尽量保证不失真放大，宜采用两级运放电路。这两级运放放的芯片可以采用单片双运放LM324。 。 图二 LM324组成的前置放大电路 Au1=1+R2/R3=1+10≈10 Au2=1+R6/R5=1+10≈10 Au=Au1*Au2≈10～1000 我们经测试：当输入信号Uid=5mv时，输出信号Uod=554.6mv Au=110,满足条件。 我们在输入端串联一个电阻R=100k,测得Us=5mv,Ui=3.500mv 根据公式Ri=Ui/(Us-Ui)*R=233k 满足要求输入阻抗大于100k 方案二：集成运放构成前置放大电路时，为提高输入电阻和共模抑制性能，减小输出噪声，必须采用同相放大电路结构，为尽量保证不失真放大，宜采用两级运放电路。这两级运放的芯片可以采用单片双运放NE5532。 图三 单片双运放NE5532放大电路 电路简易说明： 该电路具有输入阻抗高，电压增益容易调节。 图中的R2用于调节电路增益，该级增益为80。R9、R10用于调节输入阻抗，起平衡作用。R2、R8起调节增益的作用。 调试中为得到理想的放大倍数，将R6短路，R8实际用一个100k左右的定值电阻代替即可，R3 用50k的定值电阻代替。 在输出端加100k的电位器，使输出声音大小可调。 方案三：测量放大器（差动放大器） 图四 差动放大器 Rid=2R A21= Uo2-Uo1 / Ui = 1+2R2/R1 A3=R4/R3 Auo = A21* A3 三种方案的电路实现都很简单，失真不大，也可满足实验要求。其输入阻抗可用万用表测出。但后两者温度漂移较大。 本次实验我们选用方案一。 有源带通滤波电路 由于声音频率在300~3000Hz之间，所以本实验需要二阶带通有源滤波器。 图五 滤波器参考电路 电路简易说明： 此电路是宽带通滤波器,在满足LPF的通带截止频率高于HPF的条件下，把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串接起来以实现BUTTERWORTH通带响应。用该方法构成的带通滤波器的通带较宽,通带截止频率易于调整,因此用做此处的音频带通滤波器。 数据确定：（这次选用在滤波器实验中的另一方案） 本实验所用滤波器为一高通滤波器与一低通滤波器级联所得，根据设计指标得高通滤波器的fL=300Hz, 低通滤波器