语音放大器设计

语音放大电路的设计

一、设计任务与要求：

1、通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。

2、采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设语音信号的为一正弦波信号，峰峰值为5mV ，频率范围为100Hz~1KHz 。

二、方案设计与论证：

1、原理图：

语音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。

三、电路原理图及元件：

1、电路原理图：

语音信号

前置放大

有源带通滤波

功率放大

扬声器

2、LM324原理及应用：

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用左图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“V o”为输出端。两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端V o的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图

+12V

-12V

-

+

9.1K

10K

100K

Ui

+12V

-12V

-

+

100K

27K

0.01uF

0.1uF

0.1uF

15K15K

+12V

-12V

-

+

100K

27K

0.1uF

0.01uF

15K15K

10K

-

+

2

3

6

4

5

LM386

+12V

0.05uF

10 ohm

1000uF

8 ohm 0.5W

7

10uF

10uF

由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低

廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。

(1)LM324作反相交流放大器：

电路见附图。此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器采用单电源供电, 由R1、R2组成1/2V+偏置,C1是消振电容。

放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值, Av=-10。此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取Ri与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定Rf。Co 和Ci为耦合电容。

(2)LM324作反反向交流放大器：

见附图。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成1/2V+分压电路,通过R3对运放进行偏置。

电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。

(3)LM324作有源带通滤波器：

许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的信号,在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。这

种有源带通滤波器的中心频率,在中心频率fo处的电压增

益Ao=B3/2B1,品质因数,3dB带宽B=1/（п*R3*C）也可根据设计确定的Q、fo、Ao值,去求出带通滤波器的各元件参数值。R1=Q/（2пfoAoC）,R2=Q/（（2Q2-Ao）*2пfoC）,R3=2Q/（2пfoC）。上式中,当fo=1KHz 时,C取0.01Uf。此电路亦可用于一般的选频放大。

此电路亦可使用单电源,只需将运放正输入端偏置在1/2V+并将电阻R2下端接到运放正输入端既可。

(4) LM324主要参数：

电压增益 100dB

单位增益带宽 1MHz

单电源工作范围 3V～30VDC

每个运放功耗（V=+5V） 1mV/op.Amp

输入失调电压 2mV(最大7mV)

输入偏置电流 50～150nA

输入失调电流 5～50nA

共模抑制比 70～90dB

输出电压幅度 0～1.5VDC（单电源时）

输出电流 40mA

放大器间隔离度 120dB（fo:1～20KHz）

3、LM386原理及应用：

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式。