實驗報告
課程名稱綜合電子設計
實驗專案語音放大器
實驗環境
學院光電學院
專業電子資訊工程
班級/學號電信0901 2009010505
學生姓名衛海波
實驗日期
成績指導教師
一、 實驗目的
（1） 通過實驗培養學生的市場素質、工藝素質、自主學習的能力、分析問題解決問題的能力以及團隊精神。
（2） 掌握分立或整合運放放大器的工作原理及其應用。
（3） 通過實驗總結回顧所學模擬電子技術基礎理論和基礎實驗，掌握低頻小訊號放大電路和功放電路的設計方法。
（4） 了解語言識別知識。
二、 知識點和設計內容
本實驗的知識點為分立元件放大器或整合運放、有源濾波器、功率放大器；涉及電子電路各個模組之間的聯合除錯技術。
三、 設計思路
1） 語音放大器的基本構成
根據要求，輸出功率 p=2w，電阻r=8ω，由功率公式可得u=2.8v，對tda2030
輸入100mv電壓時，可達到設計要求。
另外，由於語音通過話筒輸入訊號為5mv，放大後要求達到100mv，放大倍數需
在20倍以上，由電路設計要求得知，該放大器由**組成，其總的電壓增益
auf=auf1*auf2*auf3。應根據放大器所需的總增益au，來合理分配各級電壓增益（auf1.auf3）。
為了提高訊雜比s/n，前置放大器的增益要適當取大。為了使輸出波形不致產生飽和失
真，輸出訊號的幅值應小於電源電壓。
2） 效能指標
(1) 整合直流穩壓電源
①同時輸出正負12v的電壓
②輸出紋波電壓小於5mv
(2) 前置放大器
①輸入訊號：uid.10mv
②輸入阻抗：ri=100k.
③設定增益auf1=30
(3) 有源帶通濾波器
①帶通頻率範圍：300hz～3khz
②增益：au=1
(4) 功率放大器
①最大不失真輸出功率： pmax>=2w
②負載阻抗：rl=4ω
③電源電壓：+12v，-12v
(5) 輸出功率連續可調
①直流輸出電壓：.50mv（輸出開路時）
②靜態電源電流：.100ma（輸出短路時）
3） 要求
（1）選取單元電路及元件
根據設計要求和已知條件，確定整合直流穩壓電源、前置放大電路、有源
帶通濾波器電路、功率放大電路的方案，計算和選取單元電路的元件引數。
（2）前置放大電路的組裝與除錯
測量前置放大電路的電壓增益aud、輸入電阻ri等各項技術指標，並與設
計要求值進行比較。
（3）有源帶通濾波器的組裝與除錯
測量有源帶通濾波電路的電壓增益aud、頻寬bw，並與設計要求值進行比
較。 （4）功率放大電路的組裝與除錯
測量功率放大電路的最大不失真輸出功率po,max、電源供給功率pdc、輸出
功率.、直流輸出電壓、靜態電源電流等技術指標。
（5） 整體電路的除錯與試聽
（6） 應用multisim軟體對電路進行**。
分析一下內容：
前置放大器差模電壓增益、共模電壓增益、差模輸入電阻、共模抑制比、
有源帶通濾波器的幅頻響應。
四、 實驗原理
1) 整合直流穩壓電源
穩定的直流電源供電，小功率穩壓電源一般是由電源變壓器、整流、濾波和穩
壓等四部分電路組成。其基本電路框圖及經各電路變換後，輸出的波形如圖所示。
圖3.3.1 直流穩壓電源電路原理框圖和波形變換
a) 電源變壓器
電源變壓器的作用是將電網220v的交流電壓變換成整流濾波電路所需的低電壓。
b) 整流電路
整流電路一般採用具有單向導電性的二極體組成，經常採用單相半波、單相全波和單相橋式整流電路。圖所示的整流電路為應用廣泛的橋式整流電路。電路中採用了四個二極體，組成單相橋式整流電路。
整流過程中，四個二極體輪流導通，無論正半周或負半周，流過負載的電流方向是一致的，形成全波整流，將變壓器輸出的交流電壓變成了脈動的直流電壓。
c) 濾波電路
在整流電路的輸出端併聯電容即可形成濾波電路。加入電容濾波電路後，由於電容是儲能元件，利用其衝放電特性，使輸出波形平滑，減少脈動成分，以達到濾波的目的。為了使濾波效果更好，可選用大容量的電容為濾波電容。
因為電容的放電時間常數越大，放電過程越慢，脈動成分越少，同時使得電壓更高。
d) 穩壓電路
經過濾波後輸出的直流電壓仍然存在較大紋波，而且交流電網電壓容許有±10%的起伏，隨著電網電壓的起伏，輸出電壓也會隨之變動。此外，經過濾波後輸出的直流電壓也與負載的大小有關，當負載加重時，由於輸出電流能力有限，使得輸出的直流電壓下降。因此，當需要穩定的直流電源時，在整流、濾波電路後通常需要配有穩壓電路。
在此我們選用7812和7912分別作為+12v和-12v的穩壓晶元。
整流二極體in4002。濾波電容選取兩隻4700uf/50v的電解電容作為濾波電容。
2) 前置放大電路
在測量用的放大電路中，一般感測器送來的直流或低頻訊號，經放大後多用單端方式傳輸。典型情況下，音訊訊號的最大幅度可能僅有若干毫伏，共模雜訊可能高達幾伏。所以放大器輸入漂移和雜訊等因素對於總的精度致關重要，放大器本身的共模抑制比特性也相當重要。
因此前置放大電路應該是乙個高輸入阻抗，高共模抑制比、低漂移的小訊號放大電路。
我們採用的是同相比例電路的方式作為前置放大電路。 輸入訊號模擬音訊uid=5mv .10mv滿足對指標的設計要求； 輸入電阻ri..
即滿足高輸入電阻的要求，跟效能指標中ri=100k.的設計思路吻合； 前置放大電路的電路增益auf1=1+r11/r1滿足對指標的設計要求。
3) 有源帶通濾波器
有源濾波電路是用有源器件與rc網路組成的濾波電路。按通帶的效能可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。用低通濾波器和高通濾波器串接起來也可以組成帶通濾波器。
高通濾波器：fh=300hz =1/(2pi*r*c)
c16=c17=c=10nf，算得r18=53kω
低通濾波器：fl=3khz =1/(2pi*r*c)，算得r15=5.3 kω
為滿足設計要求，r15和r18分別用100kω和10kω電位器來進行微調。
4) 功率放大器
功率放大器的分類
1．a類放大器
a類放大器的主要特點是：放大器的工作點q設定在負載線的中點附近，電晶體在輸入訊號的整個週期內均導通。放大器可單管工作，也可以推挽工作。
由於放大器工作在特性曲線的線性範圍內，所以瞬態失真和交替失真較小。電路簡單，除錯方便。但效率較低，電晶體功耗大，功率的理論最大值僅有25%，且有較大的非線性失真。
由於效率比較低現在設計基本上不在再使用。
2．b類放大器
b類放大器的主要特點是：放大器的靜態點在(vcc，0)處，當沒有訊號輸入時，輸出端幾乎不消耗功率。在vi的正半週期內，q1導通q2截止，輸出端正半周正弦波；同理，當vi為負半波正弦波(如圖虛線部分所示)，所以必須用兩管推挽工作。
其特點是效率較高(78%)，但是因放大器有一段工作在非線性區域內，故其缺點是"交越失真"較大。即當訊號在-0.6v~ 0.
6v之間時，
q1 q2都無法導通而引起的。所以這類放大器也逐漸被設計師摒棄。
3．ab類放大器
ab類放大器的主要特點是：電晶體的導通時間稍大於半週期，必須用兩管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。有效率較高，電晶體功耗較小的特點。
4．d類放大器
d類(數字音訊功率)放大器是一種將輸入模擬音訊訊號或pcm數字資訊變換成pwm(脈衝寬度調製)或pdm(脈衝密度調製)的脈衝訊號,然後用pwm或pdm的脈衝訊號去控制大功率開關器件通/斷音訊功率放大器，也稱為開關放大器。具有效率高的突出優點。數字音訊功率放大器也看上去成是乙個一位元的功率數模變換器.
放大器由輸入訊號處理電路、開關訊號形成電路、大功率開關電路(半橋式和全橋式)和低通濾波器(lc)等四部分組成。d類放大或數字式放大器。系利用極高頻率的轉換開關電路來放大音訊訊號的。
1． 具有很高的效率，通常能夠達到85%以上。
2． 體積小，可以比模擬的放大電路節省很大的空間。
3． 無裂雜訊接通
4． 低失真，頻率響應曲線好。外圍元器件少，便於設計除錯。
a類、b類和ab類放大器是模擬放大器，d類放大器是數字放大器。b類和ab類推挽放大器比a類放大器效率高、失真較小，功放電晶體功耗較小，散熱好，但b類放大器在電晶體導通與截止狀態的轉換過程中會因其開關特性不佳或因電路引數選擇不當而產生交替失真。而d類放大器具有效率高低失真，頻率響應曲線好。
外圍元器件少優點。ab類放大器和d類放大器是目前音訊功率放大器的基本電路形式。
5．t類放大器
t類功率放大器的功率輸出電路和脈寬調變d類功率放大器相同，功率電晶體也是工作在開關狀態，效率和d類功率放大器相當。但它和普通d類功率放大器不同的是：1、它不是使用脈衝調寬的方法，tripath公司發明了一種稱作數碼功率放大器處理器「digital power processing （***）」的數字功率技術，它是t類功率放大器的核心。
它把通訊技術中處理小訊號的適應演算法及**演算法用到這裡。輸入的音訊訊號和進入揚聲器的電流經過***數字處理後，用於控制功率電晶體的導通關閉。從而使音質達到高保真線性放大。
2、它的功率電晶體的切換頻率不是固定的，無用分量的功率譜並不是集中在載頻兩側狹窄的頻帶內，而是散布在很寬的頻帶上。使聲音的細節在整個頻帶上都清晰可「聞」。3、此外，t類功率放大器的動態範圍更寬，頻率響應平坦。
ddp的出現，把數字時代的功率放大器推到乙個新的高度。在高保真方面，線性度與傳統ab類功放相比有過之而無不及。
功率放大的主要作用是向負荷提供功率，要求輸出功率盡可能大，轉換效率盡可能高，非線性失真盡可能小。
這些電路各有優點，可以根據設計要求和裝置條件綜合考慮選用。本次在語音放大器的設計中我們選用了五端功放tda2030應用的電路。 tda2030是一款hi-fi級的寬頻功率放大器，很多有源音箱都是以它作基礎的。
它在雙電源下的最大輸出功率能到18w，而我們這裡只採用但電源供電，理論上能達到9w。
綜合電子設計報告
實驗報告 課程名稱綜合電子設計 實驗專案駐極體話筒放大電路 實驗環境 學院通訊學院 專業電子資訊工程 班級 學號 學生姓名 實驗日期 2013 11 成績指導教師 目錄一 實驗目的 3 二 知識點和設計內容 3 三 設計思路 3 1 語音放大器的基本構成 3 2 效能指標 3 3 要求 4 四 實驗...
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