研究生電類綜合實驗（B類）南京理工大學(xué)

電工電子教學(xué)實驗中心內(nèi)容概要實驗?zāi)繕?biāo)和要求實驗原理實驗技術(shù)指標(biāo)實驗設(shè)計方法實驗仿真和調(diào)試實驗驗收實驗報告要求實驗參考書和資料歡迎你,同學(xué)實驗?zāi)繕?biāo)和要求通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，掌握基于計算機和現(xiàn)代EDA技術(shù)的電路系統(tǒng)設(shè)計、仿真和實驗調(diào)試方法。要求：能夠運用Multisim等EDA軟件對常規(guī)模擬、數(shù)字電路進行設(shè)計、性能仿真和分析，掌握基于EDA技術(shù)的電路設(shè)計基本方法和步驟。掌握小型模/數(shù)綜合電路的設(shè)計、硬件電路搭建、實驗調(diào)試和參數(shù)測試方法。實驗原理小型音響放大器的設(shè)計、仿真與調(diào)試嘿，知道什么是音響嗎？音響系統(tǒng)是指用傳聲器把聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過一些電路的處理，最終用揚聲器將電信號再轉(zhuǎn)換為聲波信號重放的系統(tǒng)。簡單音響系統(tǒng)的組成實驗原理本實驗音頻放大器的組成有一定增益、輸入阻抗比較高（遠高于話筒輸出阻抗）、輸出阻抗比較低（不影響音調(diào)控制電路的正常工作）、噪聲系數(shù)盡可能小，可采用基于集成運放的同相輸入比例運算電路實驗原理本實驗音頻放大器的組成對低音（幾十幾百赫茲）或高音（幾千幾十千赫茲）的增益進行提升或衰減，而保持中音（幾百幾千赫茲）的增益不變，達到補償聲學(xué)特性，美化音色等目的。音頻范圍：20Hz-20kHz實驗原理本實驗音頻放大器的組成使輸出電壓和電流都得到放大，輸出足夠大的功率，驅(qū)動喇叭發(fā)聲實驗原理前置放大器實驗原理音調(diào)控制器這部分有些小難度，耐心閱讀喔！10uF10uF實驗原理音調(diào)控制器的頻率響應(yīng)fL1：低音轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十赫磁fL2：中音轉(zhuǎn)折頻率，fL2=10fL1f0：中音頻率或稱中心頻率f0=1KHzfH1：中音轉(zhuǎn)折頻率fH2：高音轉(zhuǎn)折頻率，fH2=10fH1，一般為幾十千赫磁實驗原理音調(diào)控制器中頻區(qū)等效電路設(shè)

C1

＝C2>>C3

；R1

＝R2；并且在低、中音頻區(qū)C3

可視為開路，在中、高音頻區(qū)C1

、C2

可視為短路，在整個音頻區(qū)C4

、C5

可視為短路實驗原理音調(diào)控制器低頻區(qū)等效電路C3

可視為開路，C4

、C5

可視為短路，Rw1

的滑臂在左端實驗原理音調(diào)控制器低頻區(qū)等效電路C3

可視為開路，C4

、C5

可視為短路，Rw1

的滑臂在右端實驗原理音調(diào)控制器低頻提升區(qū)頻率特性通常情況下，取1/

2=f

L1/f

L2=0.1實驗原理音調(diào)控制器低頻提升區(qū)頻率特性當(dāng)<<1

時，當(dāng)=

1

時，考慮到1/

2=0.1，得：其模為：可見，當(dāng)=1

（f=fL1）時，電壓增益Au1相對于AuL下降了3dB實驗原理音調(diào)控制器低頻提升區(qū)頻率特性當(dāng)<<1

時，當(dāng)=

2

時，考慮到2/

1=10，得：其模為：可見當(dāng)=2

（f=fL2）時，電壓增益Au2相對于AuL下降了17dB實驗原理音調(diào)控制器低頻提升區(qū)頻率特性當(dāng)fL1<

f<fL2時，電壓增益的衰減速率為－20dB/10倍頻，即－6dB/倍頻實驗原理音調(diào)控制器低頻衰減區(qū)頻率特性衰減區(qū)頻率特性可以用和提升區(qū)類似的方法得到實驗原理音調(diào)控制器高頻區(qū)等效電路設(shè)

C1

＝C2>>C3

；R1

＝R2；并且在低、中音頻區(qū)C3

可視為開路，在中、高音頻區(qū)C1

、C2

可視為短路，在整個音頻區(qū)C4

、C5

可視為短路實驗原理音調(diào)控制器高頻區(qū)等效電路采用星形三角形連接轉(zhuǎn)換，并假設(shè)：則有：實驗原理音調(diào)控制器高頻提升區(qū)頻率特性Rw2

的滑臂滑到最左端時：實驗原理音調(diào)控制器高頻提升區(qū)頻率特性通常情況下，取3/

4=f

H1/f

H2=0.1實驗原理音調(diào)控制器高頻提升區(qū)頻率特性當(dāng)<<3

或f<<fH1時，(0dB)當(dāng)=

3

或f=fH1時，(3dB)當(dāng)=

4

或f=fH2時，(17dB)當(dāng)>>4

或f>>fH2時，6dB/倍頻實驗原理音調(diào)控制器高頻衰減區(qū)頻率特性Rw2

的滑臂滑到最右端時，可以用和提升區(qū)類似的方法得到衰減區(qū)頻率特性實驗原理音調(diào)控制器轉(zhuǎn)折頻率計算假設(shè)低頻區(qū)頻率為fLX

處對應(yīng)的提升或衰減為XdB，則:假設(shè)高頻區(qū)頻率為fHX

處對應(yīng)的提升或衰減為XdB，則:求出fL1、fL2、fH1和fH2后，再確定相關(guān)阻抗和容抗器件值實驗原理功率放大器TDA2030是意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功放電路，采用V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設(shè)備，其電路體積小，采用超小型封裝（TO-220），可提高組裝密度。同時輸出功率大，Po=18W(RL=4Ω)，Po=12W(RL=8Ω)（VCC=±16V）；諧波失真和交越失真小（±14V/4Ω，THD=0.5%）；較寬頻響，能有10Hz~140kHz；并具有完善的內(nèi)部保護措施，因此工作安全可靠。實驗原理TDA2030典型外圍接線路實驗原理附加電路--音量調(diào)節(jié)器實驗中，采用基于X9511W芯片的數(shù)字電位計實現(xiàn)揚聲器音量的調(diào)節(jié)。X9511內(nèi)部由計數(shù)器、存儲器、譯碼器、模擬開關(guān)和電阻陣列等電路組成，其中計數(shù)器對控制信號PU（或PD）進行加（或減）計數(shù)，該數(shù)值經(jīng)過32選1譯碼器譯碼后用于控制32路模擬開關(guān)的通和斷，模擬開關(guān)一端連接電阻陣列，另一端并聯(lián)構(gòu)成數(shù)字電位器的滑動端（VW）。該電路計數(shù)器的計數(shù)值還可以在ASE的控制下存儲進可改寫只讀存儲器（E2PROM）中。實驗原理X9511內(nèi)部原理圖原理講完啰！實驗技術(shù)指標(biāo)音頻放大器使用12V雙電源供電，揚聲器阻抗8Ω，其它技術(shù)指標(biāo)如下：輸入信號幅度峰值為10mV時，輸出功率Po>1W

輸入信號頻率范圍fL

～fH＝40Hz～20kHz；音調(diào)控制器特性1kHz處增益為0dB，100Hz和10kHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍，AuL=AuH=±20dB前置放大器輸入電阻Ri>20kΩ實驗設(shè)計方法電壓增益的分配10mV250mV5V25倍20倍1倍A741CP運放的-3dB增益帶寬積約為：1MHzTDA2030-3dB增益帶寬積約為：50kHz同學(xué)們，開始加油啰！250mV實驗設(shè)計方法前置放大器設(shè)計要點電路總輸入阻抗電路開環(huán)輸入電阻電路開環(huán)增益電路反饋系數(shù)實驗設(shè)計方法音調(diào)控制器設(shè)計要點1、轉(zhuǎn)折頻率點計算實驗設(shè)計方法音調(diào)控制器設(shè)計要點2、由各頻段增益確定電阻值阻值一般取幾十千歐姆到幾百千歐姆比較合適實驗設(shè)計方法音調(diào)控制器設(shè)計要點3、由轉(zhuǎn)折頻率點確定電容值隔離直流耦合交流的C4、C5一般取10F實驗設(shè)計方法功率放大器設(shè)計要點其余電容、電阻和二極管等元器件盡量采用廠家推薦值實驗設(shè)計方法音量調(diào)節(jié)器設(shè)計要點X9511外圍接線示意圖①3、6管腳接聲源信號，5、6管腳接前置放大器輸入端②5V供電電源可以采用電阻分壓或集成穩(wěn)壓芯片7805提供實驗仿真和調(diào)試電路的仿真使用Multisim軟件，對電路進行分級和整體仿真：(1)編輯前置放大器原理圖，信號源選擇峰值10mV的正弦信號，頻率為1kHz，使用示波器觀察前置放大電路的輸入、輸出波形，并計算電壓增益。(2)編輯音調(diào)控制器原理圖，改變電位計RW1和Rw2的指針位置，使用交流分析，得到音調(diào)控制器高、中、低頻段的頻率特性曲線，確定電路轉(zhuǎn)折頻率，并檢驗音調(diào)控制器特性：1kHz處增益為0dB，100Hz和10kHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍。實驗仿真和調(diào)試電路的仿真(3)編輯功率放大電路的原理圖，輸入信號幅度調(diào)至前置放大器輸出信號幅度，頻率為1kHz，使用示波器觀察輸出信號波形，在波形不失真的前提下檢驗輸出功率是否大于1W。(4)將各級電路連接起來，整體調(diào)試，確保電路最終輸出波形不失真，并檢驗頻率特性參數(shù)是否達標(biāo)。實驗仿真和調(diào)試電路的調(diào)試硬件調(diào)試時先分級調(diào)試，最后聯(lián)調(diào)，具體步驟和仿真類似，電路連接和測試時要注意以下幾點：(1)電路連接前，電阻、電容、二極管等元件要先測試參數(shù)值，確保沒有損壞；集成器件要注意引腳標(biāo)號，確保外圍元器件和正負供電電源連接正確；(2)注意面包板上各個插孔之間的通、斷路，電路在面包板上排布時：窄條用于正負供電電源線、地線；寬條用于電路主體；導(dǎo)線排布要盡量橫平豎直。元器件時要垂直插入插孔并確保元器件管腳和面包板接觸緊密。注意喔實驗仿真和調(diào)試電路的調(diào)試(3)每位同學(xué)要確保自己會正確使用電源、信號源、示波器、毫伏表等測量儀器，通過助教的檢驗，方可開展電路測試；(4)功放電路調(diào)試和測試時，輸入信號幅度和直流供電電源值都要緩慢加大，并隨時注意觀察輸出信號波形。實驗中，如果出線散熱板過熱、水泥電阻過燙或有較大的電流聲時，應(yīng)立即關(guān)閉電源，檢查線路。注意喔實驗驗收指標(biāo)參數(shù)驗收電路連接完整，負載采用8/20W水泥電阻：(1)輸入信號峰值10mV，頻率1kHz，測試輸出信號波形，要求波形不失真，峰值大于4V；(2)輸入信號峰值1mV，頻率分別為100Hz、10kHz，改變電位計指針RW1和Rw2的指針位置，測試輸出信號波形，要求波形不失真，峰值幅度為(1)情況下的0.4倍或0.025倍。展示實力的時間到了！注：上述測試要求拍下示波器波形照片，放入實驗報告中實驗驗收音樂試聽驗收電路連接完整，負載采用8/15W喇叭：(1)電路無輸入信號時，輸出不應(yīng)有嚴(yán)重的交流聲。(2)輸入信號改為計算機內(nèi)指定的音樂輸入，調(diào)節(jié)滑動變阻器Rw1和Rw2，輸出高低音應(yīng)有明顯變化，且沒有噪聲。展示實力的時間到了！實驗報告要求給出完整的電路原理圖和面包板連接圖的照片。簡述電路各級的工作原理和設(shè)計方法。給出電路Multisim分級仿真測試結(jié)果：前置放大器接峰值10mV、頻率1kHz的正弦信號時的輸出波形圖，要求有標(biāo)尺指示出波峰、波谷的值；音調(diào)控制器高、中、低三個頻段的頻率響應(yīng)圖，要求標(biāo)示出幅頻響應(yīng)分別為3dB、12dB、17dB對應(yīng)的頻率值。功放電路接峰值10mV、頻率1kHz的正弦信號時的輸出波形圖，要求有標(biāo)尺指