电子电路实验--扩音机电路的设计与实现

简单电子电路实验

扩音机电路的设计与实现

学院：信息与通信工程学院

摘要：

扩音设备的作用是把从话筒、录放卡座、CD机送出的微弱信号放大成能推动扬声机发生的大功率信号，主要采用运算放大器和集成音频功率放大电路来构成扩音机电路。本实验中声音先经过话筒变成微弱的电信号，在前置放大电路中将小信号放大，中间级音调控制电路中实现对输入信号高、低音的提升和衰减；后级功率放大器决定了整机的输出功率，要求效率高，是真尽可能小，输出功率大。

关键词：

扩音机、前置放大、音调控制、功率放大

一 实验目的：

1了解扩音机电路的形成和用途。

2掌握音频放大电路的一种实现方法。

3提高独立设计电路和验证试验的能力。

二 设计任务要求：

1 a）设计实现一个对话筒输出信号具有放大功能的扩音机电路，设计指标以及给定条件为：

1）最大输出功率2W。

2）负载阻抗为8 。

3）具有音调控制功能，即用两个电位器分别调节高音和低音。当输入信号为1KHz时，输出为0dB；当输入信号为100KHz 弦时，调节低音电位器可以使输出功率变化±12dB；当输入信号为10KHz正弦时，调节高音电位器可以使输出功率变化±12dB。

4）输出功率的大小连续可调，即用电位器可调节音量的大小。

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5）频率响应：当高、低音调节电位器处于不提升也不衰减的位置时，-3dB的频率范围是80Hz~6KHz，即BW=6KHz。

6）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100mA。

b）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）。

2．提高要求：提出其他扩音机设计方案。（见十一）

三 设计思路、总体结构框图：

设计思路：1.由于话筒提供的信号非常弱，所以需要加一级前置放大器，这级电路放大倍数不需要很高，主要是要求高阻抗，保证低噪声输入和尽可能大的声音信号输入。输出阻抗要低，使得电路具有很强的带负载能力，能够驱动后级的电路。根据这些要求，选择集成运算放大器LF353,LF353属于高输入阻抗低噪声的集成器件，输入阻抗达到104M ，输入偏置电流为50X10-12A，单位增益频率为4MHz，转换速率为13V/us

2.音调控制器是通过电阻电容网络的选频作用来实现音调控制的。输入信号分成两路送到放大器的输入端，一路对低频信号具有选择和调节作用，用大电容实现，另一路对高频信号具有选择和调节作用，用小电容实现。

3.根据对输出功率的波形和功率的要求，选用TDA2030A型单片集成功率放大电路，其主要特点是a、上升速率高，瞬态互调失真小；b、输出功率比较大c、外围电路简单，使用方便；d内含各种保护电路，工作安全可靠

4.Pomax=2W，输出电压Uo=4V，要使输入为5mv的信号放大到输出的4V，所需的总的放大倍数为800。扩音机各级分配的增益为：前置级的放大倍数为100；音调控制中频电压放大倍数为1；功率放大级电压放大倍数为8。

总体框图:

话筒输入 四

A: 前置放大级

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，前置放大器选用

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集成运算放大器LF353。

前置放大电路是由LF353组成的两级放大电路。第一级放大倍数为11，即1+R5/R6=11,取R6=10K (实际实验中我的R6=9.1K )，R5=1OOK 。第二级放大倍数也为11，R9=10K (实际实验中我的R9=7.5K )，R8=100K 。耦合电容C1、C3、C5取10uf，C4取100uf，以保证扩音电路的低频响应。其他元件的参数为C2=100pf，R4=R7=100K ,R10=22K 。

B: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，更好的满足人耳的听觉特性。一般的音调控制器只对低音和高音的增益进行提升或衰减，而中音信号的增益不变。音调控制电路通常是由低通、高通、带通滤波器组成的，半导体公司有专用的IC生产，也可用运算放大器组成音调控制电路，本实验中的音调控制器电路的设计仍选用LF353来实现。

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图4 音调控制电路图

图4电路中，RP1为低音调节电位器，RP2为高音调节电位器。

音调控制器的关键是电阻电容网络的选频作用。输入信号是分成两个支路送到防大器的输入端的。一条是经R8、RP1、C6、R11到输入端，并经过 C7、R9 到输出端形成负反馈。另一条是经过RP2 、R10、 C8 到输入端。这两条支路的电容容量相差很大，C6 、C7容量大，对低频信号影响大，C8容量小对高频信号起作用。

中频段：此时C6、C7可视为短路，C8可视为开路，其等效电路为图5所示。此时的放大倍数为-R9/R8=-1。

图5 中频段等效电路

低频段：低频时C8可视为开路，RP1调节时，图6对应RP1滑在最左端，即低频提升最大情况，图7对应RP1滑在最右端，即低频衰减最大情况。信号频率越低，则随着容抗的增大增益越大，随着RP1的滑动端从左端移到右端，增益也将由小变大，也就是说调节RP1能改变低音的放大被数，产生提升和衰减的效果。

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