扩音机电路设计实验报告

北京邮电大学

实验报告

实验名称：扩音机电路的设计与实现

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班级：：学号班序号：日期：

一、课题名称

扩音机电路的设计与实现

二、报告摘要和关键字

1.摘要：本实验主要采用运算放大器和集成音频功率放大电路构成扩音机电路，将话筒送出的微弱信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号。报告中首先结合设计任务要求给出设计思路和总体结构框图，然后讨论各级电路具体设计和原理图，后给出了仿真结果，实际搭建电路测试的数据，所得的波形图，调试过程中遇到的故障和问题分析，最后对本次实验进行了总结。

2 .关键字：前置放大音调控制功率放大扩音

三、设计任务要求

采用运算放大器和集成音频功率放大电路设计实现一个对话筒输出信号具有放大功能的扩音机电路。

1、基本要求：

1）最大输出功率不小于2W

2）负载阻抗为8Ω

3）具有音调调控功能，即用两个电位器分别调节高音和

低音。当输入信号为1kHz时，输出为0dB；当输入信号

为100Hz正弦时，调节低音电位器可以使输出功率变化±

12dB；当输入信号为10KHz时，调节高音电位器也可以使

输出功率变化±12dB

4）输出功率的大小连续可调，即用电位器可以调节音量

的大小

2、提高要求：

1）频率响应：当高、低音调电位器处于不提升也不衰减

的位置时，-3dB的频率围是80Hz~6KHz，即BW=6KHz

2）输入端短路时，噪声输出电压的有效值不超过10mv

3）输入信号源为话筒输入，输入灵敏度不大于30mv 四、设计思路与总体结构框图

图 1扩音机电路的原理框图

扩音机电路主要采用运算放大器和集成功率放大电路构成，原理框图如图1所示。

前置放大主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声小；音调控制主要实现对输入信号高低音的提升

和衰减；功率放大器决定整个电路的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。

电路设计时首先根据技术指标的要求，确定各级增益的分配，然后对各级电路进行具体的设计。P Omax=2W,负载阻抗为8Ω，最大输出

电压U Omax=（P OMAX*R L）

。使输入5mv的信号放大到输出的4v，

需放大倍数为800。

扩音机中各级增益的分配为：前置放大级的电压放大倍数为100，音调控制级的中频电压放大倍数为1，功率放大级的电压放大倍数为8。

五、分块电路和总体电路的设计

1.前置放大器：

1/2

由于话筒提供的信号非常弱，一般在音频控制器前面加一个前置放大器。考虑到设计电路对频率响应及零输入时的噪声、电流、电压的要求，前置放大器选用集成运算放大器LF353.前置放大电路如上图所示，由LF353组成的两级放大电路串联，放大倍数为11*11=121倍。元件参数为：R1=100KΩ R2=10KΩ R3=100KΩ R4=100KΩ

R5=100KΩ R6=10KΩ R7=22KΩ R8=3.3 KΩ R9=3.9 KΩ

R10=8.2 KΩ

C1=10uF C2=100pF C3=10uF C4=100uF C5=10uF

2音调控制器

音调控制器功能为：调节音响放大器的频率响应，更好地满足人耳的听觉特性。音调控制器对高音和低音进行提升或衰减，对中音信号增益不变。音调控制器幅频率特性曲线如下图所示。

音调控制电路如下图所示，音调控制器的关键是电阻电容网络的选频作用，其输入信号分成两个支路送到放大器的输入端。一条经R8、Rp1、C6、R9到输入端。并经过C7、R10到输出端形成负反馈；另一条经Rp2、R11、C8到输入端。C6、C7容量大，对低频信号影响大，C8容量小，对高频信号起作用。

中频段

C6、C7短路，C8开路

图4.中频等效电路图

低频段

C8视为开路，Rp1从左端滑到右端，容抗将增大，电路增益也增大。即：调节Rp1可改变低音放大倍数，产生提升和衰减的效果。

高频段

C6、C7视为短路，调节Rp2改变高音放大倍数。

元件参数为：R8=51KΩ R9=51KΩ R10=51KΩ R11=18KΩ

C6=0.001uF C7=0.001pF C8=680pF

3功率输出级

功放要求功率尽可能大，失真尽可能小，效率尽可能高。此处选用TDA2030A型集成功率放大电路，上升速率高、瞬态互调失真小；输出功率较大；外围电路简单，使用方便；5脚单列直插封装，体积小；含保护电路，安全可靠。

TDA2030A外形图和常规外部接法

功率放大级电路图

4.实际搭建的电路图

5.Multisim仿真电路原理图

六、所实现功能说明

本实验存在多级电路，所以采用分级搭建分级测试的方法，最后再进行总体调测。

1.前置放大级：

实验要求第一级放大电路放大倍数为120倍左右，按照前述所选元件及相应参数连接电路，输入信号为5mv,频率为1kHZ，最后输出信号为587mv,放大倍数为117，相位与输入信号一致，满足要求，第一级所得波形图如下图所示：

2.音调控制级电路

要求对低频和高频的增益进行提升或衰减，中频增益不变，输入电压400mv，调节Rp1改变低频放大倍数，使得增益为10左右；调节Rp2改变高频放大倍数，使得增益为6左右。

（1）、低频

f=100HZ，Vi=400mv，Vo=4v

Au=10

所得波形图如下图所示：