语音放大电路设计

电子电工教学基地

实

验

报

告

实验课程：模拟电子技术实验实验名称：语音放大电路的设计班级：

实验人员:

指导教师：

日期：

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。

语音放大电路的设计

一、实验目的：

（1）掌握分离或者集成运算放大器的工作原理及其应用；

（2）掌握低频小信号放大器电路和功放电路的设计方法；

（3）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；

（4）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。

二．设计任务与要求

在实际生活的很多问题中，我们都需要这样一种仪器，它既能放大语音信号，又能降低外来噪声，实现这种仪器的电路实际上是一个能识别不同频率范围的小信号放大系统。

语音放大电路由“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。如图所示，并且可以采用前几个实验的设计结果，或作适当的参数调整来实现本实验的要求。

性能指标

各基本单元电路的设计条件分别为：

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

实验要求

(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元件参数。

(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A Ud、共模电压增益A Uc、共模抑制比K CMR、带宽BW1、输入电阻R i等各项技术指标，并与设计要求值行比较。

(3)有源带通滤波电路的组装与调试

测量有源带通滤波电路的差模电压增益A Ud、带通BW1，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P o,max、电源供给功率P DC、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

三、设计思路基原理分析

1、麦克风

使用驻极体的麦克风，为有源麦克风，偏置电压为+5V，使用3.9K欧姆的电阻和220uF的电容，电路图如下：

2、 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。

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。

方案设计：一个同向放大器和一个差动放大器构成的测量放大电路

U4A

NE5532P 3

2

4

8

1

R1

22kΩ

R2

1k¦¸R3

100k¦¸R410k¦¸

R69.1k¦¸C110uF

50%

R7

Key = A 100k¦¸

1

2

30

012V

VDD -12V

VDD XFG1

XSC1

A B Ext Trig

+

+

_

_

+_

U5B

NE5532P

5

6

4

8

7

64

5

VCC

7

方案把方案二的二级同向放大器换成了一个同向放大电路，电路简单，测试更方便，且有一个可调电位器，可以调节前置放大的倍数，集成运放构成的测量用小

信号放大电路。

参数设计:

电路差模输入电阻 Rid=2R

差模电压增益：Au=(1+Ro/R20)*R5/R3

为了提高信噪比，前置放大电路增益可适当取大，

令Ro=200Ω，R20为22k，R3=10 kΩ, R4=9.1k，R5=100kΩ,放大倍数为

51至150.将R5设为滑动变阻器使放大倍数实现动态可调。

3、有源滤波器

原理：有源滤波电路是由有源器件与RC网络组成的滤波电路。有源带通滤波器能通过规定范围的频率，这个频率范围就是电路的带宽BW，滤波器的最大输出电压峰值出现在中心频率fo的频率点上。带通滤波器的带宽越窄，选择性越好，也就是电路的品质Q越高。电路的Q值可用公式求出：Q＝fo/BW。可见，高Q值滤波器有窄的带宽，大的电压输出值；反之，低的Q值滤波器有较宽的带宽，势必输出电压较小。

思路：要实现这么一个功能，我们可以将一个二阶有源低通滤波器（LPF）与一个二阶有源高通滤波器（HPF）串联起来，有二阶有源低通滤波器来对高频信号进行抑制，有二阶有源高通滤波器对低频信号进行抑制，最终达到对信号进行一定频率范围的抑制作用。

按照上述的电路方案，将一个二阶有源HPF与一个二阶有源LPF串联起来，就是实验所需要的实验电路。再经过仿真软件的仿真可以基本确定所设计的电路。方案设计：

功放电路是具有Butterworth特性的典型的二阶有源滤波器。在满足LPF的通带