北邮扩音机实验报告.docx

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1、 扩音机电路设计与实现北京邮电大学实 验 报 告试验名称：扩音机电路的设计与实现学院：电子工程学院班姓级：名：2023211208相恒永学 号： 2023211747日 期： 2023 年 4 月 21 日第 10 页 共 19 页索引一、报告概要31、课题名称32、报告摘要33、关键字3二、设计任务要求3三、所用元器件、测试仪表清单及相关介绍4四、设计思路与总体构造图5五、分块电路和总体电路的设计61、前置放大器设计62、音调掌握器设计73、功率输出级设计104、波形图115、Protel 绘制的全电路原理图12六、PCB 板图13七、电路所实现功能和实际测试数据131、分级调测132、电路

2、总体功能与测试143、所实现功能评价15八、故障及问题分析16九、试验总结与结论17十、参考文献17 报告摘要1. 课题名称扩音机电路的设计与实现2. 报告摘要本试验承受计算机关心设计的方法，分析并设计了扩音机电 路，实现了音频放大、音调和音量调整等功能。报告中首先给出设计目标和电路功能分析，然后争论各级电路具体设计和原理图，后给出了实际搭建电路测试的数据及分析，最终总结本次试验并给出了 PCB 板图。3. 关键字扩音机 功率放大 音调调整二、设计任务和要求 1设计一个对函数发生器输入信号具有放大力量的扩音电路，设计指标和给定条件为：根本要求:1) 最大输出功率不小于 2W2) 负载阻抗为 8

3、3) 具有音调调控功能，即用两个电位器分别调整高音和低音。当输入信号为 1kHz 时，输出为 0dB；当输入信号为 100Hz 正弦时，调整低音电位器可以使输出功率变化12dB；当输入信号为 10KHz 时，调整高音电位器也可以使输出功率变化12dB4) 输出功率的大小连续可调，即用电位器可以调整音量的大小.提高要求:5) 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 的频率范围是 80Hz6KHz，即BW=6KHz6) 输入端短路时，噪声输出电压的有效值不超过10mv，直流输出电压不超过 50mv，静态电源电流不超过 100mA7) 输入为话筒输入,输入灵敏度不大于 30

4、mv2、设计该电路的电源电路不要求实际搭建，用 Protel 软件绘制完整的电路原理图 SCH及印制电路板图PCB三、所用元器件、测试仪表清单及相关介绍1. 电路元器件 ：集成运算放大器 LF3532 个、单片集成功率放大电路 TDA2030A1 个 、面包板1 个 、水泥电阻1 个、 电阻电容假设干 、导线假设干 、其他测试仪器：直流稳压电源 、函数信号发生器 、万用表 、示波器 、晶体管毫伏表2. 芯片资料LF353内部平衡的失调电压： 10mV； 低输入偏置电流：50pA； 低输入噪声电压：25nV /Hz ；低输入噪声电流： 0.01pA/Hz； 宽增益带宽：4MHz；高转换速率：13

5、V/ s； 低电源电流：3.6mA； 高输入阻抗：1012 ； 低总谐波失真：0.02； 低 1/转折噪声：50Hz； 快速建立时间：2 s(达 0.01 )TDA2030A特点是：外接元件格外少；输出功率大： Po=18W(RL=4 )；承受超小型封装 TO-220 ,可提高组装密度；内含各种保护电路，因此工作安全牢靠； TDA2030A 能在最低6V最高22V 的电压下工作在19V、8 阻抗时能够输出 16W 的有效功率，THD0.1%。四、设计思路与总体构造图扩音设备的作用是把从话筒、录放卡座、CD 机本试验中为函数信号发生器送出的微弱信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号，主要承受运算

6、放大器和集成音频功率放大电路来构成扩音机电路。各级主要功能和要求：前置放大主要完成小信号放大，要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声小；音调掌握主要实现对输入信号凹凸音的提升和衰减；功率放大器打算整个电路的输出效率、非线性失真等指标，要求效率高、失真小、功率大。各级增益的安排：前置放大 120 倍左右，音调掌握中频放大 1 倍，功放级电压放大 8 倍左右，总放大倍数为 900 倍左右。960五、分块电路和总体电路的设计1、前置放大器设计由于话筒供给的信号格外弱，一般在音调掌握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，前置放大级由LF353 组成两级放

7、大电路，每级放大十倍。即两级各放大 11 倍：Au1=Au2=11再由：Au1=1+R6/R5使：R6=R9=100k，R5=R8=10k其他参数依据阅历得出。前置放大级的电路设计图为：前置放大级设计电路图2、音调掌握器设计 音调掌握器的功能是：依据需要按肯定的规律掌握、调整音响放大器的频率响应，更好的满足人而的听觉特性。一般的音调掌握器只对低音和高音的增益进展提升或衰减，而中音信号的增益不变。最终效果为：音调掌握幅频特性曲线音调掌握级设计思路为：利用电阻电容网络的选频作用，对于高频和低频信号分开处理；利用电位器使阻值发生变化从而转变相应的反响系数，以到达转变增益的目的。音调掌握级总电路图A、

8、中频段： C6、C7 短路；C8 开路。等效电路图此时有：B、低频段：C8 开路，此时Rp1 从左端滑到右端，容抗将增大，电路增益也增大。即：调整Rp1 可转变低音放大倍数，产生提升和衰减的效果。低频提升电路低频衰减电路C、高频段：C6、C7 短路，调整RP2 产生高音提升和衰减的效果。3、功率输出级设计功放要求功率尽可能大，失真尽可能小，效率尽可能高。依据前文所述的芯片资料此处选用 TDA2030A 型集成功率放大电路。其接法参考芯片手册。集成功放电路分析：此集成功放电路中 C1 为隔直耦合电容，C6、C3、C4、C5 为电源供电电路的滤波电容，消退电源中谐波带来的放大电路的失真， R4、C

9、7 防止放大器产生低频自激振荡，整个电路放大倍数由 R2 和R1 打算，两个 1N4001 起保护作用。4、波形图扩音机电路设计与实现前置放大功率输出第 12 页 共 19 页 扩音机电路设计与实现5、Protel 绘制的全电路原理图第 16 页 共 19 页六PCB 板图七、电路所实现功能和实际测试数据1、分级调测A 前置放大级调测信号源输入为：f=1000HZ，VI=4.93mV 前置放大级输出：Vo1=601mV前置放大级增益：Vo1/ VI=121.9前置放大级增益符合设计要求。B 音调掌握级调测 低音提升测试：信号源输入 100HZ 的低频信号，检测音调掌握级的输出信号V02。调整

10、RP1 至最大，使 Vo2 幅度加大。实测得 Vo2=3.97V，Au=10.05，满足调整低音电位器可以使输出功率变化12dB。 高音衰减测试：信号源输入 10KHZ 的高频信号，检测音调掌握级的输出信号 Vo2。调整 RP2，使 Vo2 幅度减小。实测得Vo2=2.14V，Au=5.5，满足调整高音电位器可以使输出功率变化12dB。 中频增益测试信号源输入 1000HZ 的中频信号，检测音调掌握级的输出信号Vo2。测得 Au=1.03 。符合中频增益为 1 的要求。综合试验数据，可得音调掌握级符合设计要求。C 功率放大级调测信号频率输入电压输出电压电压增益输出功率1000HZ523mV4.

11、28V8.182.29W满足设计要求的最小功率大于 2W。2、电路总体功能与测试A 最大输入电压与输出功率信号频率输入电压输出电压 总电压增益 最大输出功率1000HZ8.1mV6.35V7845.02WB 噪声测试输入端短路时，噪声输出电压为 2mV=6khz708700hzBW=8.7khz噪声电压=10mv2.4mv负载阻抗8 欧8 欧话筒输入灵=2W5.02W(最大)音调调控高 低 音 调 高:+13-14dB注： 代表达标 代表不达标综上，共四个根本要求，三个提高要求都已经完成！八、故障及问题分析输出波形失真主要缘由有两个：一是一开头不太了解电路的原理，不明白每一局部的功能。比方说不

12、知道RP3 有分压的作用，假设它使功放级分压过多，就会导致最终波形的失真。解决方法是调整了RP3 的阻值。二是局部电解电容由于使用时间过长，性能不好，导致波形抖动厉害且严峻失真。解决方法是更换好的元器件。同时也明白了每次用一个元器件之前都要先检查它的好坏。局部电路电流过大，烧坏器件。这个问题发生在与负载并联的支路上，由于前几级的放大此时电流已经很大，同时由于屡次的通断电，使 R17 这个 1 欧姆的电阻磨损严峻，再次通电时，导致其工作不正常。解决方法是测量此支路的电流，同时调整滑动变阻器使电流适量减小，再更换的电阻。九、试验总结与结论此次试验从前期的查资料、电路设计，再到实际连电路，最终测参数及改善电路性能，我每个过程都脚踏实地地完成，虽然其中有很多曲折，但最终的测试参数说明总的来说这次试验是成功的。通过这次试验，让我把模拟电路的理论与实践结合了起来，生疏到了理论和实践的差距，由此一方面提高了自己的电路实际操作能 力，另一方面也稳固了自己的相关理论学问。同时，通过查资料、和同学争论、放弃周末休息去反复试验，抑制了一个个困难的过程也是人生中难得的体验与收获。十、参考文献1 电子电路综合设计试验教程，北京：北京邮电大学电路中心，20232 刘宝玲等.电子电路根底，北京：高等教育出版社，2023