语音放大器的设计(全面)要点

电子电工教学基地

实

验

报

告

实验课程：模拟电路实验及仿真实验名称：语音放大电路的设计设计人员：

完成日期： 2012年6月27日

0、引言在电子电路中，输入信号常常受各种因素的影响而含有一些不必要的成份（即干扰），或者输入信号是不同频率信号混合在一起的信号，对前者应设法将不必要的成份衰减到足够小，而后者应设法将需要的信号提取出来。而且随着社会的发展，在我们的日常生活中也经常会出现一系列的问题：如在检修各种机器设备的时候，我们要根据故障设备的异常声来寻找故障，这种异常的声响的频谱覆盖面往往很广；同时另外的一种情况我们在打电话的时候，有时往往因声音或干扰太大而难以听清对方的声音，这时我们就需要一种既能放大语音信号又能降低外来噪声的仪器。而且语音放大电路目前的运用很广泛：适用于很多的家用电器上面的运用。例如：便携式收音机、对讲机等很多方面的运用。为了达到这样的一个目的，我们就要考虑到设计一个能识别300~3000HZ频率范围内的小信号放大系统，我们可以用设计一个集成运算放大器组成的语音放大电路。

一、设计目的及要求

【设计目的】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。

【设计要求】

1）选取单元电路及元件

根据设计要求和已知条件，确定前置放大电路、有源带通滤波电路、功率放大电路的方案，计算和选取单元电路的原件参数。

2）前置放大电路的组装与调试

测量前置放大电路的差模电压增益AU、共模电压增益AUc、共模抑制比KCMR、带宽BW、输入电压Ri等各项技术指标，并与设计要求值进行比较。

3）有源带通滤波器电路的组装与调试

测量有缘带通滤波器电路的差模电压增益AUd、带通BW，并与设计要求进行比较。4）功率放大电路的组装与调试

测量功率放大电路的最大不失真输出功率Po,max、电源供给功率PDC、输出效率η、直流输出电压、静态电源电流等技术指标。

5）整体电路的联调与试听

6）应用Multisim软件对电路进行仿真分析

【性能指标】

1. 前置放大器：输入信号：Uid ≤ 10 mV

输入阻抗：Ri≥ 100 kΩ

2. 有源带通滤波器：频率范围：300 Hz ～ 3 kHz

增益：Au = 1。

3. 功率放大器：最大不失真输出功率：Pomax≥1W

负载阻抗：RL= 8 Ω（ 4 Ω）

电源电压：+ 5 V，+ 12V，- 12V

4. 输出功率连续可调

直流输出电压≤ 50 mV

静态电源电流≤ 100 mA

二、总原理框图及总电路图

1.语音放大电路由“输入电路”、“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：

2.实验总电路：

三、设计思想及基本原理分析。

【设计思想】

输入端采用麦克风形式，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电路，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。

【基本原理】

1．前置放大电路

前置放大电路可采用两级负反馈放大器、差分放大电路，也可以用集成运放构成的测量用小信号放大电路等。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，经放大后多用单端方式传输。一般来说，信号的最大幅度可能仅有几毫伏，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。因此前置放大电路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。在设计前置小信号放大电路时，可参考运算放大器应用的相关；

2.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（LPF）、高通（HPF）、带通（BPF）、带阻（BEF）滤波器，本实验着重

讨论典型的二阶有源滤波器。

3.功率放大电路

功率放大的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。

四、单元电路分析，元件介绍和元件参数计算。

【前置放大电路】

方案一：方案二：

方案一是一级放大，其增益过小，且不够稳定，带动不起后级电路。因此，在前置放大器的选择上，我们采用方案二的两级放大。

运算放大器使用LM324。通过第二级放大电路中的电位器来调节放大的倍数。这个电路非常简单，而且原理清晰。通过仿真可知，输出很完整，基本上没有噪声。在第一级放大电路中，AU1=1+R3/R1=1+10≈10。在第二级放大电路中，AU2=1+（R10+R5）/R6 ≈ 1～100。所以总的放大倍数为：AU=AU1.AU2 ≈100～200。前级放大部分最终设计电路如下：

【带通滤波器设计】

方案一：方案二：

方案二高通与低通是分开做的，在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下，把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串联起来可以实现带通滤波器的功能，而且带通滤波器的低频截止频率fL由HPF的截止频率决定，高频截止频率fH有LPF的截止频率决定。与方案一相比较，方案二的通带较宽，通带截止频率易于调整。因此，我们采用的带通滤波器是方案二，电路图如下图所示，能抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号。带通滤波器最终设计电路如下：

高通部分：令==C=0.1µF，=2,

由已知条件：fH=1/(2лC)=3000Hz，

得≈7.5KΩ，≈3.74kΩ。

低通部分：令=2=0.022µF，=0.01µF同理可得==R,