语音放大电路的设计与制作

目录

1 设计实验的目的及其任务要求 (2)

1.1设计实验目的 (2)

1.2设计实验要求 (2)

2 设计原理及其方案 (2)

3 单元电路的设计 (4)

3.1 话筒放大电路的设计 (4)

3.2 混合前置放大电路的设计 (4)

3.3 线路信号输入电路的设计 (5)

3.4功率放大电路的设计 (5)

3.5单元电路之间的线路连接 (6)

4整体电路原理图 (6)

5 安装调试与性能测试 (7)

5.1运放的调试 (7)

5.2功放的调试 (8)

5.3系统调节 (8)

6器件清单 (8)

6.1 集成运算放大电路LM324的管脚图及其基本参数 (8)

6.2 集成功率放大电路TDA2003的管脚图及其基本参数 (9)

6.3 语音放大电路的元件清单 (10)

7 心得体会 (10)

8 参考文献 (11)

1.设计实验的目的及其任务要求

1.1 设计实验目的

1.1.1熟悉设计电路的基本方法及其电路的制作、安装、调试

1.1.2学会运用理论知识分析电路，了解LM324TDA2003的基本方法

1.2 设计实验要求

设计并制作一个由集成电路组成的具有话筒放大电路、混合前置放大器，对其输出信号进行扩音的语音放大电路，能够对输入的声音信号进行清晰的放大。

2．设计原理及其方案

本实验是要求制作一个由集成电路组成的具有语音信号放大作用的语音放大电路，其基本原理图如下

图2.1 语音放大电路原理图

由图可知，话筒输入信号可通过两级放大电路进行放大，再通过功率放大电路放大后输入。另一方面，线路信号也可以通过混合前置放大器放大输出。

根据要求，输出功率P=2W，电阻R=4Ω，由功率公式可得U=2.8V，对TDA2003输入100mv电压时，可达到设计要求。

另外，由于话筒输入信号为5mv，放大后要求达到100mv，放大倍数需在20倍以上，使用两级放大，各级为5倍左右。两级均采用集成运算放大器，话筒放大倍数设为

A1，混合运放的放大倍数设为A2，即放大倍数A=A1*A2。

本设计中A1=8.5，A2=3，A=A1*A2=25.5>20，再通过电位器来调节，使其达到设计的要求，电位器为10K Ω，其放大电路的示意图如下

图2.2 话筒输入信号放大示意图

对于线路信号，同样可以用这种方法，只不过不用话筒放大器直接将信号送入到混合前置放大器中进行放大。由于线路信号的大小为100mv,在功率放大器的放大范围内，因此混合前置放大器对它的放大倍数约为1倍，如下图所示：

图2.3 线路输入信号放大示意图

3．单元电路的设计

3.1话筒放大电路的设计

由于输入功率放大器的输入电压要求在100mv左右，因此放大倍数A>20，设计中话筒放大电路采用同相比例运算放大器，为了使输入的话筒信号最大可能的不失真，采用两极电阻平衡输入电压，如下图所示：

图3.1.1 话筒放大电路设计图

如图所示，R1=R2=4.7KΩ，R3=R4=10KΩ，C1=10μF

A1为LM324中的一个运算放大器。令R5=10KΩ，R6=75KΩ，则A1=1+R6/R5=8.5 3.2 混合前置放大电路的设计

本设计实验中的混合前置放大电路有放大话筒输入信号与线路输入信号的两个作用。因此它的输入信号有两个均可以放大，下面电路为放大话筒输入信号的电路图，它是紧接着前面一级话筒输入级的输入端：

图3.2.1 混合前置放大电路

图中Rt=R8=10KΩ,A2为LM324中的另一个运放，为了稳定电路，提高其抗干扰能力，电路设计过程中采用两个10KΩ的电阻形成比较器。由A=A1·A2得A2=A/A1=20/8.5=2.4倍，图中的R9=10KΩ，R10=30KΩ，则|A2|=R10/R9=3>2.4，则设计合理。

3.3线路信号输入电路的设计

由于线路输入信号为100mv，为功率运算放大器的输入信号范围，故电路可采用反向比例运算放大器，即|A3|=1倍，电路如下：

图3.3.1 线路信号输入电路

由图A3=–R10/R11,取R11=30KΩ，则|A3|=1倍。选Rp=10KΩ，可调节电位器来改变输入信号大小。C3=100μF，C4=10μF，它们在电路中起到了以线路输入信号选频的作用，避免无用信号及干扰信号。

3.4 功率放大电路的设计

由混合前置放大电路输入的信号可供给功率运算放大器频率范围为50HZ～20KHZ 的语音。为了提高语音的音质，应该减少输出阻抗，即可在扬声器的两端并联一个1Ω电阻和一个0.1μf的电容串联电路。另外，在直流电压电路中，可并上两个电路，形成去耦电路，以减少引入运放而产生的干扰

功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。他一般直接驱动负载，带负载能力强。从能量控制的观点来看，功率放大电路实质上是能量转换电路。主要任务是使负载得到不失真（或失真较小）的输出功率。在大信号下工作。综合以上条件考虑，最优化的电路图如下：

图3.4.1 功率放大器

3.5 单元电路中的线路连接

为了避免各级运算器之间的相互干扰，且过滤掉放大过程中的纹波，各级之间用100μf的电容进行连接。

4．整体电路的电路图

图4.1 整体电路的电路图

5.安装调试与性能测试

5.1 运放的调试

安装由左到右，前一部分以LM324为中心，后部分以TDA2003为中心。通电前认真检查，确定无误后，才可调试与测试。

a 静态调试：调零和消除自激振荡。

b 动态调试：

（1） 在两输入端加差模输入电压id u ，测量输出电压1od U ,观测与记录输出电压与

输入电压的波形，算出差模放大倍数1ud A 。

（2） 在两输出端加共模输入电压ic u ，测量输入电压1oc U ，算出共模放大倍数1uc A 。 （3） 算出共模抑制比CMR K

（4） 用逐点法测量幅频特性，并作出幅频特性曲线，求出上、下限截止频率。 （5） 测量差模输入电阻。

5.2 功放的调试

a

静态调试：集成输入对地短路，观察输出有无振荡，如有振荡，采取消振措施以消除振荡。

b 功率参数测试

（1）测量最大输出功率om P

输入 f=1kHz 的正弦输入信号13u ，并逐渐加大输入电压幅值直至输出电压o u 的波形出现临界削波时，测量此时RL 两端输出电压的最大值om U 或有效值o U ，则

（2）测量电源供给的平均功率V P

近似认为电源供给整个电路的功率即为V P ，所以在测试om U 的同时，只要在供电回路串入一只直流电流表测出直流电源提供的平均电流()C AV I ，即可求出V P 。 此平均电流()C AV I 也就是静态电源电流。 （3）计算效率η om V P P η= （4）计算电压增益3u A 33u o i A U U =

22

2om o

om L L

U U P R R ==