扩音机电路的设计--毕业设计

信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:扩音机电路的设计专业:通信技术班级:通技06-2学号:1姓名:指导教师:二〇〇八年十二月三十日四川信息职业技术学院毕业设计说明书I信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名学号1班级通技06-2专业通信技术设计（或论文）题目扩音机电路的设计指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注工程师技术学院电子系5高级工程师电子科技股份有限公司1878设计（论文）内容：设计一种具有：1、要求采用运算放大集成电路和音频功率放大集成电路设计；2、最大输出功率8W；3、负载阻抗为8Ω；4、在通频带内、满功率下非线性失真系数不大于3%；5、具有音调控制功能，即用两只电位器分别调节高音和低音；6、输出功率的大小连续可调；7、输入阻抗不小于50KΩ，通频为6KHz，输入灵敏度不大于20mV。进度安排：第一阶段（2008，09～2008，10）：完成资料的收集；第二阶段（2008，10～2008，11）：完成硬件设计,即完成单元电路及总电路图的设计和工作原理的叙述，电路性能指标的验算；第三阶段（2008，11～2008，12）：进行调试、仿真，编写报告准备答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：[1]王川.《实用电源技术》，重庆大学出版社，2000[2]胡宴如.《模拟电子技术》，高等教育出版社（第二版），2006[3]陈晓文.《电子线路课程设计》，电子工业出版社，2007[4]钱金法.《电子设计自动化技术》，机械工业出版社，2005审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。四川信息职业技术学院毕业设计说明书I目录摘要.................................................................1第1章概述...........................................................2第2章方案设计.......................................................32.1方案比较与论证.................................................32.2方案选择.......................................................4第3章单元电路设计...................................................53.1前置放大器的设计...............................................53.2音调控制器的设计...............................................63.2.1低频工作时元器件参数的计算...............................73.2.2高频工作时元器件参数的计算..............................103.3功率输出级的设计..............................................133.3.1确定电源电压............................................133.3.2功率输出级设计..........................................143.3.3电阻R17～R12的估算........................................143.3.4确定静态偏置电路........................................143.3.5反馈电阻R13与R14的确定...................................15第4章电路调试......................................................164.1前置级调试....................................................164.2音量控制器调试................................................164.3功率放大器的调试..............................................164.4整机调试......................................................16总结................................................................18参考文献..............................................................19附录1总电路原理图及PCB板底图.......................................20附录2元件清明细表...................................................22四川信息职业技术学院毕业设计说明书第1页共22页摘要很多场合（如商场、学校、车站、体育场等）都安装有广播系统，它的主要功能是播放音乐、广播通知和要闻。这些广播系统都含有扩音设备，用以把从话筒、录放卡座、CD机送出的微弱信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号。根据实际需要和放大器件的不同，扩声电路的设计也有很多种类。作为电子线路的课题设计，本课题提出的扩声电路性能指标比较低，主要采用理论课题里介绍的运算放大集成电路和音频功率放大集成电路来构成扩声电路。这种性能指标低的扩音器主要在于价格便宜，制作简单，不需要太多昂贵的集成块。关键词扩声；音频功放；放大电路四川信息职业技术学院毕业设计说明书第2页共22页第1章概述随着电子技术的飞速发展，话筒扩声电路应用越来越广泛，它的种类也越来越繁多。功放集成电路是一种大规模的集成电路。使用功放集成电路，通过简单的外接电路即可获得语音或是各种模拟的声响。经过功力晶体再把放大的信号.透过扬声器放出声音。其工作原理是把电气讯号转换为声音讯号的转换器。扬声器为电子产品之声音输出端的重要零组件，其应用范围广泛，可装置於各型耳机或头机内，如随身听、音响、无线电通讯、多媒体电脑、录音工程或电子字典，用来收听声音与音乐，也可装置於电话自动拨话器，用来打电话。功放集成电路价格便宜，电路结构简单，工作稳定可靠，耗电省，所以在简单的电子产品中广泛应用。功放俗称“扩音机”，它的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音响放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第3页共22页第2章方案设计2.1方案比较与论证1．方案一：电子管功放电路采用SRPP电路和阴极输出器的级联，两者之间直接耦合成的电子管前级电路。其功放集成电路内部结构方框图大致如图2-1所示：图2-1电子管功放电路原理框图电子管的工作电压比晶体管高得多，前者为数百伏，后者仅需几伏。显然两者不能直接替换。第二，电子管依靠阴极受热后发射电子，屏极（阳极）加有高正电压，可以收集这些电子。如果屏极相对阴极加负电压则屏极排斥电子，没有电流产生，这就是电子管二极管的整流原理。所以，电子管要工作需要加热，这一般通过给靠近阴极的灯丝通电来实现，否则电子管不能工作。这也是电子管发热大的原因。第三，三极管工作原理是在阴极和屏极间用细金属丝网加了一个栅极，屏极加正高压时，栅极上加一个很小的负电压就能够减小屏极电流，达到控制屏极电流的目的。所以于NPN型晶体管放大电路需要在基极加正向偏置不同，电子管正常工作时栅极和阴极之间的电压是负电压（负栅压）。在这个电子管前置电路中阴极电流会产生几伏的压降。由于栅极通过电阻接地，栅极就自然产生了相对于阴极的负栅压。电子管前级电路信号ui声音信号uoSRPP电路阴极输出级四川信息职业技术学院毕业设计说明书第4页共22页这种偏置方法还有自动稳定的作用。例如某外界原因导致阴极电流（就是屏极电流，栅极电流为零）变大，则栅压自动变负，阴极电流又自动变小。但是高档的电子管放大器不是这样偏置的，因为这样偏置不精确。它的特点是特高频相应好,当晶体管确定时，分布电容就定了，那么要提高上限频率，只能增大负载电阻。选用普通电阻自然不能增大太多，否则电路工作点就不对了。2．方案二：扩声电路采用运算集成电路和音频功率放大集成电路设计一个对话筒输出信号具有放大能力的扩声电路。其电路方框图如图2-2所示：图2-2扩声电路原理框图前置放大主要完成对小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带要宽，噪声要小；音量控制主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减。2.2方案选择扩声电路和方案一比起来,它不需要加热，不需要加那么高的电压，它具有安全的特性。方案二制作简单音乐集成电路价格便宜，电路结构简单，满足工作稳定可靠，耗电省的要求。由此，确定该产品采用方案二实现。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第5页共22页第3章单元电路设计3.1前置放大器的设计由于话筒提供发信号非常弱，故一般在音调控制器前面要加一个前置放大器。该前置放大器的下限频率要小于音频控制器的低音转折频率，上限频率要大于音频控制器的高音转折频率。考虑到所设计电路对频率响应及零输入（及输入短路）时的噪声、电流、电压的要求，前置放大器选用集成运算放大器LF353。它是一种双路运算放大器，属于高输入阻抗低噪声集成器件。其输入阻抗高为104MΩ，输入偏置电流仅有50х10-12A，单位增益频率为4MHZ，转换速率为13V/us，用做音频前置放大器十分理想，其外引线图如图3-1所示图3-1LF353外引线图前置放大电路由LF353组成的两极放大电路完成，如图3-2所示。第一级放大电路的Au1=10，即1+R3/R2=10，取R2=10KΩ，R3=100KΩ。取Au2=10（考虑增益余量），同样R5=10KΩ，R6=100Ω。电阻R1、R2为放大电路偏置电阻，取R1=R4=100KΩ。耦合电容C1与C2取10uF，C4与C11取100uF，以保证扩声电路的低频响应。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第6页共22页图3-2前置放大器其他元器件的参数选择为：C3=100pF，R7=22KΩ。电路电源为±12V。3.2音调控制器的设计音调控制器的功能是，根据需要按一定的规律控制、调节音响放大器的频率响应，更好地满足人耳的听觉特性。一般音调控制器只对低音和高音信号的增益进行提升或衰减，而中音信号的增益不变，音调控制器的电路结构有多种形式，常用的典型电路结构如图3-3所示。该电路的音调控制曲线（即频率响应）如图3-4所示。音调控制曲线中给出了相应的转折频率：Fl1表示低音转折频率，Fl2表示中音下限频率，F0表示中音频率（即中心频率），要求电路对此频率信号没有衰减和提升作用，Fh1表示中音上限频率，Fh2表示高音转折频率。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第7页共22页图3-3音调控制器电路图3-4音频控制器频率响应曲线音调控制器的设计主要是根据转折频率的不同来选择电位器、电阻及电容参数。3.2.1低频工作时元器件参数的计算音调控制器工作时在低音时（即FFl），由于电容C5＜C6=C7故在低频时C5可f/HzAu