1、擴(kuò)音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告科目：電子電路測(cè)量實(shí)驗(yàn)課題：擴(kuò)音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)院：電子工程學(xué)院班級(jí)：2012211209學(xué)號(hào)：2012211063班號(hào)：7姓名：；張克寒簡(jiǎn)易擴(kuò)音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄簡(jiǎn)介一、 摘要二、 關(guān)鍵詞三、 設(shè)計(jì)任務(wù)要求四、 設(shè)計(jì)思路五、 總體框架圖六、 分塊電路與總體電路設(shè)計(jì)七、 實(shí)現(xiàn)功能及擴(kuò)展八、 電路故障及問題分析九、 元器件及測(cè)試儀表清單十、 軟件仿真原理圖及結(jié)果：十一、 總結(jié)和結(jié)論簡(jiǎn)易擴(kuò)音機(jī)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、摘要:擴(kuò)音機(jī)電路是把微弱的聲音信號(hào)放大成能推動(dòng)揚(yáng)聲器的大功率信號(hào)，主要由運(yùn)算放大器和集成音頻功率放大器構(gòu)成。電路結(jié)構(gòu)分為前置放大，音調(diào)控制，功率放大三部分。前置放

2、大主要完成小信號(hào)的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲要小，音調(diào)控制主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)高、低音的提升和衰減；功率放大器決定了整機(jī)的輸出功率，要求效率高，是真盡可能小，輸出功率大。二、關(guān)鍵詞:擴(kuò)音機(jī)電路; 前置放大; 音調(diào)控制;功率放大。三、設(shè)計(jì)任務(wù)要求：a)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有放大能力的擴(kuò)音機(jī)。設(shè)計(jì)指標(biāo)及給定條件為：（1）最大輸出功率不小于2w（2）負(fù)載阻抗為8 （3）具有音調(diào)控制功能，即用兩個(gè)點(diǎn)位期分別調(diào)節(jié)高音和低音。當(dāng)輸入信號(hào)為1KHz時(shí)，輸出為0dB；當(dāng)輸入信號(hào)為100Hz時(shí)，調(diào)節(jié)低音電位器可以是輸出功率變化+12dB；當(dāng)輸入信號(hào)為10KHz時(shí)，調(diào)節(jié)高音電位器也可以是輸出功率

3、變化+12dB。 （4）輸出功率的大小連續(xù)可調(diào)，即用電位器可調(diào)節(jié)音量的大小。 （5）頻率響應(yīng):當(dāng)高、低音調(diào)電位器處于極不提升也不衰減的位置時(shí)，-3dB的頻率范圍是80HZ-6KHZ，即BW=6KHZ。（6）輸入斷短路時(shí)，噪聲輸出電壓的有效值不超過10mv，直流輸出電壓不超過50mv，靜態(tài)電源電流不超過100mA 。b）利用相關(guān)軟件繪制完整電路圖，及印制電路板。四、設(shè)計(jì)思路：前置放大主要完成小信號(hào)的放大，一般要求輸入阻抗高，輸出阻抗低，頻帶寬，噪聲小，音控調(diào)制主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)高、低音的提升和衰減；功率放大器 決定了整機(jī)的輸出功率、非線性失真系數(shù)等指標(biāo)，要求效率高、失真盡可能小、輸出 功率大。

4、設(shè)計(jì)時(shí)首先根據(jù)技術(shù)指標(biāo)得要求，確定各級(jí)增益分配，然后對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。因此，擴(kuò)音機(jī)中各級(jí)增益分配為：前置放大電壓放大倍數(shù)100，音調(diào)控制中電壓放大倍數(shù)為1，功率放大級(jí)電壓放大倍數(shù)8。1. 前置放大電路由于話筒提供的信號(hào)非常微弱，一般在音調(diào)控制器前面加一個(gè)前置放大器?？紤]到的合計(jì)電路對(duì)頻率響應(yīng)及零輸入時(shí)的噪聲、電流、電壓的要求，前置放大器選用集成運(yùn)算放大器LF353.LF353是一種雙路運(yùn)算放大器，屬于高輸入阻抗低噪聲的集成器件。2.音調(diào)控制器是通過電阻電容網(wǎng)絡(luò)的選頻作用來(lái)實(shí)現(xiàn)音調(diào)控制的。輸入信號(hào)分成兩路送到放大器的輸入端，一路對(duì)低頻信號(hào)具有選擇和調(diào)節(jié)作用，用大電容實(shí)現(xiàn)，另一路對(duì)高頻信號(hào)具

5、有選擇和調(diào)節(jié)作用，用小電容實(shí)現(xiàn)。3.根據(jù)對(duì)輸出功率的波形和功率的要求，選用TDA2030A型單片集成功率放大電路，其主要特點(diǎn)是a、上升隨率高，瞬態(tài)互調(diào)失真小；b、輸出功率比較大c、外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便；d內(nèi)含各種保護(hù)電路，工作安全可靠。五、總體框架圖：功率放大音調(diào)調(diào)控前置放大 話筒輸入 擴(kuò)音機(jī)工作原理圖六、分塊電路和總體電路的設(shè)計(jì)：1、前置放大電路前置放大電路分為兩級(jí)放大電路。 第一級(jí)前置放大電路的增益為：1+R5/R6=11，取R5=100K，R6=10K。其中在負(fù)反饋端R5上并聯(lián)了一個(gè)100uF的大電容，目的是為了使電路對(duì)低頻信號(hào)有一個(gè)更好的放大作用，輸出的信號(hào)質(zhì)量。取Au2=11，同樣

6、R8=100k,R9=10。耦合電容C1、C3與C5取10uf， C4取100以保證擴(kuò)音電路的低頻響應(yīng)。其他元件C2=100pf,R4=R5=100K，R10=22k。電路圖如下圖所示： 2、音調(diào)控制電路音調(diào)調(diào)制器的功能是：根據(jù)需要按一定的規(guī)律控制、調(diào)節(jié)音響，更好的滿足人耳的聽覺特性。一般的音調(diào)控制器只對(duì)低音和高音的增益進(jìn)行提升和衰減，而中音信號(hào)的增益不變。音調(diào)控制的關(guān)鍵是電阻電容網(wǎng)絡(luò)的選頻作用。輸入信號(hào)是分成兩個(gè)之路送到放大器的輸入端。一條是經(jīng)R11、RP1、C6、R13到輸入端，并經(jīng)過C7、R12到輸出端形成負(fù)反饋。另一條是經(jīng)過RP2、R14、C8到輸入端，這兩條支路的電容容量相差很大，C

7、6、C7容量大，對(duì)低頻信號(hào)影響大，C8容量小對(duì)高頻信號(hào)起作用。電路圖如下所示: 1）中頻段時(shí)大電容C6、C7視為短路，小電容C8視為開路其等效電路為此事的放大倍數(shù)為-R12/R11=-1.2）低頻時(shí)C8可視為是開路，RP1調(diào)結(jié)時(shí)，在兩種極限情況下的等效電路，信號(hào)頻率越低，則隨著容抗的增大增益越大，隨著RP1的滑動(dòng)端從左到右移動(dòng)，增益有大變小，也就是說調(diào)節(jié)PR1能改變低音的放大倍數(shù)，產(chǎn)生提升和衰減的效果。 3）、高頻段時(shí)，C6、C7可視為短路，調(diào)節(jié)Rp2可使高音的放大倍數(shù)得到提到橫和衰減。Rp1做低音音控制，RP2做高音音控制。Rp1旋到A點(diǎn)時(shí)低音提升，旋到B時(shí)低音衰減。Rp2旋到C點(diǎn)時(shí)高音提升

8、，旋到D點(diǎn)時(shí)高音衰減，為了使電路獲得滿意性能，具備下列條件：1） 信號(hào)源的內(nèi)阻不大。2） 用來(lái)實(shí)現(xiàn)音調(diào)控制的放大電路本身有足夠高的開環(huán)增益。3） C6、C7的容量要適當(dāng)，其容抗跟有關(guān)電阻相比，在低頻時(shí)足夠大，在中、高頻時(shí)又足夠小。4） Rp1、RP2的阻值遠(yuǎn)大于R11、R12、R13、R14。4、功率輸出級(jí)的設(shè)計(jì)：此級(jí)電路是最后一級(jí)的功率放大電路，此電路用的是TDA2030最基本的一個(gè)功率放大電路，其主要特點(diǎn)是：a、上升頻率高、瞬態(tài)互調(diào)失真?。籦、輸出功率大，單片可達(dá)18W；c、外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便；d、采用5腳單列直插的封裝形式，體積??；e、內(nèi)含各種保護(hù)電路，工作安全可靠。電路圖如下所示:

9、 擴(kuò)音機(jī)作為一種擴(kuò)音裝置，不僅是廳堂擴(kuò)音設(shè)備、有限設(shè)備的主機(jī)，也是家用音響的核心部件，用途廣泛，且設(shè)計(jì)思路清晰。本文主要是介紹用簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大電路和集成功率放大電路實(shí)現(xiàn)一個(gè)小型擴(kuò)音機(jī)功能。此擴(kuò)音設(shè)備的作用是把從話筒、錄放卡座、CD機(jī)送出的微弱信號(hào)放大成能推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲的大功率信號(hào)，擴(kuò)音機(jī)實(shí)際上是個(gè)音頻放大器。七、實(shí)現(xiàn)功能說明及擴(kuò)展 ：1、基本功能實(shí)現(xiàn)：（1）最大輸出功率2、53w（2）負(fù)載阻抗為8 （3）具有音調(diào)控制功能，即用兩個(gè)點(diǎn)位期分別調(diào)節(jié)高音和低音。當(dāng)輸入信號(hào)為1KHz時(shí)，輸出為0dB；當(dāng)輸入信號(hào)為100Hz時(shí)，調(diào)節(jié)低音電位器可以是輸出功率變化+12dB；當(dāng)輸入信號(hào)為10KHz時(shí)，調(diào)節(jié)高

10、音電位器也可以是輸出功率變化+12dB。 （4）輸出功率的大小連續(xù)可調(diào)，即用電位器可調(diào)節(jié)音量的大小。 （5）頻率響應(yīng):當(dāng)高、低音調(diào)電位器處于極不提升也不衰減的位置時(shí)，-3dB的頻率范圍是80HZ-6KHZ，即BW=6KHZ。（6）輸入斷短路時(shí)，噪聲輸出電壓的有效值不超過6.3mv，直流輸出電壓不超過32mv，靜態(tài)電源電流不超過100mA 。2、主要測(cè)試數(shù)據(jù)及方法：1）將第一級(jí)電路輸入端斷開接交流電源，且與第二級(jí)斷開，用示波器顯示輸入輸出波形，調(diào)節(jié)R5/R6與R8/R使放大倍數(shù)為100倍，最終測(cè)試值為120倍。2）整體電路測(cè)試，將三級(jí)電路連接好測(cè)試最終波形，通過示波器得出輸入輸出波形反向且放大，

11、最大放大不失真倍數(shù)將近1000倍。3）在中頻段波形不失真情況下，調(diào)節(jié)Rp1至輸出電壓最大，在負(fù)載兩端并接入電壓表，測(cè)試Vmax=4.5V，負(fù)載電阻8，從而Pmax=Vmax2/R=2.53W4)當(dāng)輸入信號(hào)為100Hz時(shí)，調(diào)節(jié)低音電位器在不失真情況下輸出功率變化+12dB；當(dāng)輸入信號(hào)為10KHz時(shí)，調(diào)節(jié)高音電位器在不失真情況下輸出功率變化+12dB。 5)將輸入端短路，測(cè)試輸出電壓，整理電路板減少噪聲，調(diào)節(jié)Rp1使輸出電壓小于10mv，最終測(cè)量值為6.3mv3、擴(kuò)展部分文獻(xiàn)閱讀（電路板未完成，摘自“擴(kuò)音機(jī)功放電路的改進(jìn)研究-涂有超1, 劉道華1, 賈卉彩2”）：其他功率輸出電路功放電路的工作原理

12、正常工作時(shí), 開通電源, 發(fā)光二極管和繼電器有電流流過, 指示燈亮, 同時(shí), 繼電器動(dòng)作, 吸合電鍵1沒有輸入信號(hào)時(shí), 兩組晶體管T 1 T4 和T5T8 的基極都處于零偏置情況, 變壓器次級(jí)線圈中沒有感應(yīng)電壓, 負(fù)載中沒有電流1推動(dòng)級(jí)有輸出信號(hào)u i 時(shí), 先經(jīng)變壓器進(jìn)行倒相1 在u i 的正半周時(shí), T1 T4 的基極電壓為正,T 5 T 8 的基極電壓為負(fù)1 因而T1 T 4 導(dǎo)通, T5T 8 截止1T 1 T4 的輸出電流ic1流經(jīng)變壓器初級(jí)線圈的上半部, 如圖 所示, 在次級(jí)感應(yīng)的電流iL 從RL 上端流入, 下端流出1 經(jīng)過半個(gè)周期以后, 即在u i 的負(fù)半周時(shí), T 5 T 8

13、 的基極電壓為正, T1 T4的基極電壓為負(fù)1 因此, T 5 T 8 導(dǎo)通, T1 T4 截止1T5 T 8 的輸出電流ic2 流經(jīng)變壓器初級(jí)線圈的下半部, 如圖3 所示, 根據(jù)變壓器極性關(guān)系可知, 這時(shí)iL 也要反向1 于是iL 在一個(gè)周期內(nèi)就全面地反映了信號(hào)的正負(fù)這兩個(gè)方向的變化, 輸出完整的波形1一旦電路出現(xiàn)短路或負(fù)載過重時(shí), 集電極電流會(huì)急劇增大, 超過保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí), 就會(huì)使保險(xiǎn)絲熔斷1 若在u i 的正半周, 將會(huì)導(dǎo)致T1 T 4 的保險(xiǎn)絲熔斷; 在u i 的負(fù)半周時(shí), 會(huì)導(dǎo)致T 5 T 8 的保險(xiǎn)熔斷, 使功放管單元電路被斷路, 因此, 加入保險(xiǎn)絲對(duì)功放管有保護(hù)作用1若管子

14、本身老化或性能不好時(shí), 其擊穿電壓值降低, 擊穿電流增大, 并且在工作過程中, 管耗也易于升高, 繼而引起集極電流的增加1 集電極電流的增加又反過來(lái)使管耗增加, 如此循環(huán), 該功放管就易被擊穿損壞1 一旦被擊穿, 由于功放管的ce結(jié)電阻很小, 因此集電極電流就會(huì)迅速增加, 導(dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷, 從而使該功放管單元電路中沒有電流流過發(fā)光二極管和繼電器1 指示燈不亮, 起報(bào)警作用; 同時(shí), 電鍵斷開, 使該管的基極從電路中脫離,相當(dāng)于整個(gè)功放管從電路中脫離, 達(dá)到了預(yù)先設(shè)想的目的1另外, 功放管采用并聯(lián)連接后, 每管的集電極損耗相應(yīng)減少, 降低了溫升, 因而工作狀態(tài)更趨穩(wěn)定; 功放管的并聯(lián)降低了輸出級(jí)

15、內(nèi)阻, 還有利于改善對(duì)放聲性能有較大影響的阻尼系數(shù)1 此外, 改進(jìn)后的電路由于輸出利用變壓器, 所以可以根據(jù)需要采用匹配的負(fù)載, 實(shí)現(xiàn)多路輸出1。八、故障及問題分析1.電路故障：測(cè)試第一級(jí)電路時(shí)，出現(xiàn)輸出無(wú)波形現(xiàn)象。解決方案：用示波器探頭逐級(jí)測(cè)試各部分，在2管腳有輸出波行，之后均無(wú)，初步判斷運(yùn)放接觸不良或損壞，斷掉電源再次連接運(yùn)放，再次測(cè)試仍無(wú)波行，用測(cè)試儀測(cè)試運(yùn)放確定損壞。2.電路問題：第一級(jí)放大倍數(shù)遠(yuǎn)大于100倍。解決方案：實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算存在差異通過改小R5、R8值最終是放大倍數(shù)粗測(cè)為120倍。3.電路故障：電路第一次測(cè)試輸出均完好，幾天后測(cè)試第一級(jí)便無(wú)輸出。解決方案：經(jīng)各種排查調(diào)試均無(wú)效

16、，推測(cè)電路板器件接觸不良或存在短路，經(jīng)重新連接合理布線后，使電路板布線整潔，重新測(cè)的波形。4.電路問題：測(cè)試電路時(shí)，最終最大放大倍數(shù)不定。 問題分析：由于電路期間及連接簡(jiǎn)陋，且實(shí)驗(yàn)環(huán)境影響存在不同程度的誤差，因此不同次測(cè)量干擾不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同。九、元器件及測(cè)試儀表清單：器件數(shù)量器件數(shù)量器件數(shù)量LF353N23.3k電阻11歐姆電阻1麥克1100k電阻410uf電容4TDA2030A110k電阻2100pf電容21N4001222k電阻20.01uf電容2Speaker151k電阻2330pf電容18.2k電阻118k電阻122uf電容13.9 k電阻1680歐姆電阻1220uf電容20.1uf電容20.22uf電容1500k電位器210k 電位