语音放大器-xxxxxxxx组

电子系统设计课题——语音放大器学院：电子与信息工程学院专业：通信工程组员：xxxxxxxxxxx完成时间：6月20日内容摘要本文介绍了一种语音放大电路，它由前置放大器、带通滤波器和功率放大器组成，能对300——3000Hz的语音信号进行放大，降低外来噪声。并用Multisim进行仿真实验，以期达到所要求的效果。关键字：信号源、前置放大器、带通滤波器、功率放大器目录一、设计目的…………………………………………………………………………1二、设计题目及分析…………………………………………………………………1三、概要设计…………………………………………………………………………1四、详细设计…………………………………………………………………………1五、测试分析…………………………………………………………………………5六、心得体会…………………………………………………………………………9七、附录………………………………………………………………………………101一、设计目的在电子电路中，输入语音信号往往混杂着噪声和其他不同频率成分的干扰，因此我们设计该电路，使其尽可能减小噪声，滤除300——3000Hz以为的频率成分，同时，尽可能地放大有用信号，从而得到清晰的语音信号，并将它通过扬声器输出。二、设计题目及分析此语音放大器由三部分组成，原理框图如图2-1。外部输入KHzKHz303源号信放大器前置z3~300KH带通滤波放大器功率扬声器图2-1语音放大器原理框图其中，各级要求如下。①前置放大器的输入信号50mVpp。②带通滤波器3dB带通范围：300——3000Hz。③输出功率放大倍数100倍，可用元件LM386功率放大器。④电源电压为±5V。三、概要设计（1）假设带通滤波器通带增益为0dB，且功率放大器采用LM386的20倍接法，若要提供足够的功率（扬声器8Ω，输出功率≥0.5W），则可设功率放大器的输入信号有效值为100mV，此时8Ω的扬声器获得功率为0.5W，故在此前置放大器级，假设输入信号为5mV，至少需要对其放大30倍。在此前置放大器放大倍数选为50倍，若采用运算放大器的反向组态，则反馈电阻采用500KΩ的电阻，此时输入阻抗为10KΩ。（2）带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器串联组成。其中，低通滤波器截止频率为3KHz，高通滤波器截止频率为300Hz。为了确保通带增益为0dB，此处高通滤波器和低通滤波器均采用有源滤波器，由于运放数量的限制，此电路中仅使用二阶滤波器，相对于一阶滤波器，它能较快的收敛，滤波器设计可由FilterProDT软件辅助完成。（3）该功率放大器可直接采用20倍放大的接法。四、详细设计（1）前置放大器前置放大器亦为小信号放大器。语音信号属于低频信号，多采用单端方式传输，其中混有噪声和其他频率分量，在此级应尽量一致低频分量和噪声等，放大有用信号。故在信号输入放大器前，接入一隔直电阻，去掉直流成分，由3中分析，放大器采用LM348的反相组态，放大倍数为50倍，反馈电阻为500KΩ，输入阻抗10KΩ。具体电路如图4-1所示。2图4-1前置放大器电路图放大器增益101RAu（2）带通滤波器带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器串联构成。带通滤波器的通带频率为300——3000Hz，所以低通滤波器的截止频率为3KHz，高通滤波器的截止频率为300Hz。若滤波器通带增益为0dB，则需使用有源滤波器，下面分别设计截止频率为3KHz的有源二阶低通滤波器和截止频率为300Hz的有源二阶高通滤波器。①有源二阶低通滤波器使用FilterProDT软件辅助设计滤波器，滤波器阶数为2阶，截止频率f=3KHz，类型为低通，有源，巴特沃斯滤波器。幅频特性如图4-2，电路图如图4-3。图4-2低通滤波器幅频特性曲线3图4-3低通滤波器电路图②有源二阶高通滤波器同①使用FilterProDT软件辅助设计滤波器，滤波器阶数为2阶，截止频率f=300Hz，类型为高通，有源，巴特沃斯滤波器。幅频特性如图4-4，电路图如图4-5。图4-4高通滤波器幅频特性曲线4图4-5高通滤波器电路图③将①和②中的滤波器串联，组成带通滤波器，滤波器幅频特性曲线如图4-6，电路图如图4-7。图4-6带通滤波器幅频特性曲线图4-7带通滤波器电路图5（4）功率放大器功率放大器直接采用LM386的20倍放大的接法，具有使用元件少，电路简单等特点，具体电路图如图4-8。图4-8功率放大器电路其中管脚1和管脚8悬空，不进行放大倍数调整，直接使用内部的20倍放大，即放大倍数20A。五、测试分析（1）前置放大器采用四中的电路进行Multisim仿真，其中当输入信号为幅度Vp=50mV的正弦波，频率f=3KHz，示波器的输出如图5-1-1所示，当输入信号为幅度Vp=50mV的正弦波，频率f=30KHz，示波器的输出如图5-1-2所示。6图5-1-1信号源3000HZ仿真结果图5-1-2信号源30K仿真结果7上图是信号源3KHZ经过前置放大器放大5倍的对比波形。上图是信号源30KHZ经过前置放大器放大5倍的对比波形8经过带通滤波后，3KHz波形被衰减成将近1/3。30KHz信号源经过带通滤波后衰减125倍，几乎被滤除干净。（2）带通滤波器按照四中电路的设计，在Multisim中搭建电路并仿真，通过扫频仪对电路9幅频特性进行观察，如图5-2所示，为该带通滤波器的幅频特性。图5-2带通滤波器幅频特性通过观察，可以确定该带通滤波器的3dB频带范围为300——3000Hz，满足设计要求。（3）功率放大器实际连线时可以考虑前置放大器级提高放大倍数，或改变LM386的接法，使其放大倍数增大。六、心得体会通过这次课题设计，我们小组两个人收获很多。从信号源的设计、滤波器的设计到前置放大电路和功率放大电路的设计，我们两人翻阅很多资料，查看了很多优秀作品，最终确定自己的方案。在芯片的选择过程中，我们俩个人前后共使用了20多种不同的电压放大器和功率放大器进行仿真测试，包括LM324,MA325、MAX475、NE5532、OPA4227、OPA2227、uA471、LM386、ICL7660、LM1875、LM348N等，在经过多次比较分析，最后我们决定使用输出状态最好的LM348N和LM386。然后进行排版、布局和PCB的制作，整个过程十分有趣，看着自己制作的东西问世，那种感觉十分好。10七、附录总体电路原理图：总体PCB图：11-5V电源的设计图（ICL7660）：实物图1：12实物图2：实物图3：