1语音放大电路设计 2：本文介绍了一种语音放大电路，它由前置放大电路、有源滤波器、功率放大器组成，能对300-3000HZ频率段的语音信号进行放大，降低外来噪声。并用EWB进行仿真实验调试，实测证明设计的电路达到所要求的效果。前置放大器带通滤波器功率放大器EWB仿真Ap raeKeBermemSaruyuTmalwlRp lnaoaAigtrtCfeidiTi3oKoAe0nenBr0,yS,HawTaZnoRctdrAtotdCi3hKTv0eeAe0eyBp o0xwSwHp eoTeZrrRr，ailntroduced.Itcontains 30一、设计原理、方案一、设计原理、方案一、设计原理、方案一、设计原理、方案.1、前置放大.2、滤波电路.3、功率放大电路.4、设计电路的要求.二、电路元件与参数计算二、电路元件与参数计算二、电路元件与参数计算二、电路元件与参数计算.1、前置放大电路.2、有源滤波电路.3、功率放大电路.4、整机电路.三、三、三、三、EWBEWBEWBEWB仿真运行仿真运行仿真运行仿真运行.四、电路安装与调试四、电路安装与调试四、电路安装与调试四、电路安装与调试.1、前置放大电路的调试.2、有源带通滤波电路的调试.3、功率放大电路的调试.4、系统连调.五、收获体会五、收获体会五、收获体会五、收获体会.六、六、六、六、参考文献参考文献参考文献参考文献.0..................0..................0..................、引言、引言、引言、引言...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................1..................7..............................................................................................7......1...........................................4.............................4.......7...........6..............45......6.............................1.....6...................1..1.4..2.78......13........................1...7...............................................1..9.1.918 40在电子电路中，输入信号常常受各种因素的影响而含有一些不必要的成份（即000、引言、引言、引言、引言干扰），或者输入信号是不同频率信号混合在一起的信号，对前者应设法将不必要的成份衰减到足够小，而后者应设法将需要的信号提取出来。而且随着社会的发展，在我们的日常生活中也经常会出现一系列的问题：如在检修各种机器设备的时候，我们要根据故障设备的异常声来寻找故障，这种异常的声响的频谱覆盖面往往很广；同时另外的一种情况我们在打电话的时候，有时往往因声音或干扰太大而难以听清对方的声音，这时我们就需要一种既能放大语音信号又能降低外来噪声的仪器。而且语音放大电路目前的运用很广泛：适用于很多的家用电器上面的运用。例如：便携式收音机、对讲机等很多方面的运用。为了达到这样的一个目的，我们就要考虑3个集成运算放大器组成的语音放大电路。到设计一个能识别00~3000HZ频率范围内的小信号放大系统，我们可以用设计一一、设计原理、方案一、设计原理、方案一、设计原理、方案一、设计原理、方案语音放大电路主要有信号输入、前置放大器、有源带通滤波器、功率放大器和输出。该放大电路的原理框图如图：图11、前置放大前置放大电路的原理框图前置放大电路亦为测量用小信号放大电路。在测量用的放大电路中，一般传感器送来的直流或低频信号，经放大后多用单端方式传输，在典型情况下，有用信号的最大幅度可能仅有若干毫伏，而共模噪声可能高到几伏，故放大器输入漂移和噪声等到因素对于总的精度至关重要，放大器本身的共模抑制特性也是同等到重要的问题。因此前置放大电路是一个高输入阻抗，高共模抑制比，低漂移的小信号放大电路。2联差分放大电路。差分输入信号从两个放大器的同相端输入，可以有效的消除两输我们用两个同相放大电路的简单串联组合进行设计。如图，它也称为同相串入端的共模分量，获得很高的共模抑制比和极高的输入电组，因此这种电路常用作高输入电阻的仪用放大电路。u输入阻抗：R输入信号：Iid≧1≦1000mkv 5共模抑制比：K2、滤波电路cM≧6R0dB有源滤波电路是用有源器件与RC网络组成的滤波电路。它有很多种，在实际应用中还需要将一定频率段的信号通过，我们要设计的语音放大电路是需要有源带通L电路来设计。滤波器。因此我们可以参考二阶有源低滤波器（PF）或二阶有源高通滤波器（HPF）（1）二阶有源：LPF的其本原理.带通电压放大倍数和带负载能力，而我们为了使滤波特性更接近理想情况，就采用 凯所示。它是利用集成运算放大器与RC低通电路一起，可以组成有源滤波器，以提高二阶低通滤波器（塞伦型低通滤波电路）来代替一阶有源低通滤波器，如图3该电路的优点：电路性能稳定，增益容易调节。U同输入端，因此在高频段对数幅频特性以4的2为接近殊性。C的是为了使输出电压在高频段迅速下降，但在接近于带通截止频率f致下降太多，从而有利于改善滤波特性。电路的Q的Q路的阶数可以提高衰减斜率,为了抑制尖峰脉冲，在反馈回路中可以增加电容C该虑波器每节R（2高通滤波电路的信号和阻断的信号正好与低通滤波电路相反,其电路构成也几R图4（3）二阶有源带通滤波电路的基本原理工作原理：输入电压经过两级R00i低通电路以后，再接到集成运算放大的相ddCBB//十倍频速度下降，与一阶低通滤波十倍频的下降速度提高了一倍，即斜率的绝对值大一倍，因而与理特性更将第一个电容接到输出端相当于在二阶有源滤波电路中引入一个反馈，其目0围内又不值为Q值,使幅频特性逼近理想特性,3，的容量一般为C）二阶有源H的范=能改善频率在f当然这样电路的费用要提高。)C电路衰减6P10/附近的幅频特性,(使之更接近理想特性。(3一般,-提高滤波电Aup ),可见选取合适3频程，每级虑波器衰减1F2d2BP/F倍25d1BP/F倍频程。。乎具有完全的对偶性，把图3中的、R所示。二者的参数表达式与特性也有对偶性。1和、位置互换就构成二阶，如2C1C2HPF从高、低通滤波电路的幅频特性和带通滤波电路和幅频特性可以看出，当低通滤波电路的通带截止频率高于高通滤波电路的通带截止频率时，将两种电路串联，即获得带通滤波电路。它是为了允许某一段频带内的信号通过，而将此频带以外的信号阻断，为了干扰以便接收某一频带范围内的有效信号，而消除高频段及低频段L相同元件压控电压源滤波器的L的干扰和噪声。在满足PPFH的通带截止频率高于H和HPPFF的通带截止频率的条件下把B串接起来就可以实现utteworth通带响 6应，如图5因此多用做测量信号噪声比（S图2运算放大器为L有源带通滤波器的设计条件为：33、功率放大电路所示，用该方法构成的带通滤波器的通带较宽，通带截止频率易于调整/所示滤波器，能抑制低于3M，N ）07的音频通带滤波器，如电线H。Z的信号，整个通带增益为8dB，带通频率范围：00HZ～00HZ功率放大的主要作用的向负载提供功率，要求输出功率尽可能高，非线性失真R定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能O晶体管组成的功率放大器，也有专用集成功率放大器，如图6图7管，所组成的复合管仍为N P的导电极性由第一只管决定，即为P是两对复合管的基极偏置电路。为了减小静态功耗和克服交越失真，静态时T应工作在微导通状态，称此状态为甲乙类状态。二极管VT的稳定性，一般为几十欧姆至几百欧姆。R大器的性能，一般为几欧姆。R十欧姆到几百欧姆。V放的输出电压V有正电流，且随V电流且随V整的交流信号。TT声电路，外接元件大大减小，仅有五个引出端（脚），易于安装、作用，因此也称为B静态电流大都在1输出的变化而变化。T器的与集成运算放大器比较，性能要更好，安装方便。我们在这里就运用了集成功尽可能小。即给音响放大器的负载L（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一高。功率放大器的常见电路形式有T、图7集成运算放大器驱动的O型。TN P、TD1、应为相同类型的半导体材料。、用于减小复合管的穿透电流，提高电路1、为负反馈电阻，可以改善功率放6、为平衡电阻，使、的输出对称，一般为几L。C2、为不同类型的晶体管，所组成的复合管型。R电路和OCL电路。有用集成运算放大器和LT4、、、、组成的支路功放电路。三极管T4R1类型的、T3为同N PNN511、、与三极管T0RVD12V2R8VD2VD3DR1T2711VRD93T2功率放大器在交流信号输入时的工作过程如下：当音频信号ici增加而增加。反之，当为负半周时，负载中只有负向i的负向增加而增加。只有当变化一周时负载才可获得一个完为正半周时，运VVV上升，上升，结果Tiib 也、截止，、导通，负载中只RR2LLTLi4T1T3RL功率放大电路还可以应用集成功率放大。DDAA220000X2系列，包括T为单片集成功放器件。其性能优良，功能齐全，并附加有各种保护，消噪DA2003、五端集成功放。集成功放基本都工作在接近乙类（类）的甲乙类（A0Bm类）状态A，到50mA以内，因此静态功耗很小，但动态功耗很大，且随DA2003的内部电路图由电压放大级和功率放大输出级组成的。集成功率放大Li 7率放大器的安装。设计条件功率放大器P负载阻抗：R电源电压：+输出功率连续可调5静态电源电流：≦14、设计电路的要求1根据设计要求和已知条件，确定前置放大电路，有源带通滤波电路，功率放大最大不失真输出功率：oL5m=V≧54，+W12V直流输出电压：≦00m0Vm（输出短路时）A（输出短路时）（）选取单元电路及元件电路的方案，计算和选取单元电路的元件参数。2前置放大器放大倍数，有源带通滤波器的幅频响应。3测量前置放大电路的放大倍数，反馈系数等技术指标，并与设计要求值进行比（）用仿真软件进行仿真分析以下内容（）前置放大电路的组装与调试较。4画出有源带通滤波电路的幅频特性，带宽B（5测量功率放大电路的最大不失真输出功率P直流输出电压、静态电源电流等技术指标。6联调整机波形、幅值。试听整机的声音。（）有源带通滤波电路的组装与调试W）功率放大电路的组装与调试P1，并与设计要求值进行比较。o、m、电源供给功率、输出效V（）整体电路的联调与试听二、电路元件与参数计算二、电路元件与参数计算二、电路元件与参数计算二、电路元件与参数计算1、前置放大电路图2前置放大（1）参数要求 8该放大电路的输出电压（不考率可调电阻）为：（1⎝13）⎟4=虽然，若满足的匹配条件，上式第一项为0U，即共模输出电压220闭环差模电压增益为：（）1cv等于零。+可见这个电路有较高的差模增益且能提高有效的共模抑制能力。并联A路中的可调电阻R（2）元件选择131反馈回p 能调节增益而不影响共模抑制比。①确定电阻R-R可由匹配调件、式（2）和设计已知条件确定。214=要求∣A∣=101，要求确定电R1-R4阻值。ud选定Ω则ΩRp选为30-50K的可调电阻。2、有源滤波电路（1）二阶有源LPF图3①传递函数的关系式为：)Q二阶有源L2(nP+F（3式中A通带增益（4a1C）w）uu分别表示如下：b+=f=、n1、Q因有角频率（52）122nnufssASA+=fRRA21CR Rn=1==KRARRv3d211==KRR10041I d3I Cu⎝RRRRRRuRRRRRu2⎟⎠⎞⎜⎜⎛⎟⎜+++⎟⎠⎞⎜⎛31=11dRRA=2RRR4RRRR 9品质因素（62）)②设计方法L方法一：设，，则以及设计二阶有源P11C1CQnC14CF=C时选用Ru、C2有两种方法。=（7）2（82CQ22）22（91）1（1nC02Q）2（为阶数）（1N1）n在此设计中，由于通常增益,方法二：设，，则=Q1因而工作稳定，故适用于高Q==值应用。C1（1=2）（1由（1来单独调整,化的情况比较适用，但必须使用精度和稳定性均较高的元件。在图3近似特性可有如下分类：7253932相互影响不大，因此该设计法对要求特性保持一定f中，Q）1n而在较宽范围内变值按照）、（3）上两式得知，fn、Q可分别由R、C值和运放增益Auf的变化为巴特沃思特性.为贝塞尔特性8为切比雪夫特性③实际设计值Qn要求设计图3所示的具有巴特沃思特性（0.71）的二阶有源L1P=F，已f11122u1211()(CRARRCCC+R RQ+f=fA1RR=aR12=Q=1C==RfnRR12=1ufARRRCC=3=21ufAR Cfn201=Q.01=Q6.0QK H Z== 10知。按方法一和方法二两种设计方法分别进行计算，可得知下两种结果：Q（11）得：C若按方法一：取（），0.71,，由式（7）-1（14）2CC2（15）C(取标准值680p F)（16）CΩ若按方法二：取,Q0.71,由式（12）、（13）得：=（17）5QC（18）C2（2）二阶有源HPF图4①传递函数的关系式为:1)二阶有源HPF如图二所示电路的输入、输出湘相量关系式为（19）2⎦如图(2)所示，二阶HPuSQF的传递函数为：（20+）2+=ufA=aRΩ==kRR1602121P FRQn140021==P F70012===kRR1602181.113=QAufFf R001.021===02⎢⎣121121211(1C1CUCRjRjRjCCR RjU+i⎥⎤⎡+++=2)(NnfssAsA= 11式中Q（2a1C1CAn1u下：）uf,+=,=1分别表示如（2C2）2（2②设计方法H方法一：设,（2CQn3）2P取，根据所需要的Q4Q2F,）N =中R)1、C(=参数的设计方法与L1P可得12F=相似，如下：nnf（2方法二：设C（2Q15C6）C）u=1=321，==RRR==21，根据所要求的Q，n，可得（2C7n）这两种方法的应用特点与L③设计实值4计算R按设计方法一：设(ΩΩPF情况完全相同。设计如图所示具有巴特沃思特性的二阶有源H、C)==P的参数值。,12F（Q0.71），已知fn=1Khz。选取，求得：11各选用110k按设计方法二：选取R1=R2=R=160kAC（3）二阶有源带通滤波电路与220k，求得：u1标称值即可。f==C12.=5C8=1000PF。bfRRA121R Rn2212)1()(RACCRQufN++=uf ACCC==21RcR2AfR126=1ufA=aRCCC==21KKRR2 12图5参数要求B的最大输出电压峰值出现在中心频率f性能越好，就是电路品质Q公式求出：2可见，高Q带宽，势必输出电压小。QQ12带宽BPF带通波器能通过规定范围的频率，这个频率范围就是电路的带宽W0越高，则高Q，滤波器的频率点上。带通滤波器的带宽越窄，选择Q值就有大的输出电压。电路的值可用（8值滤波器有窄的带宽，大的输出电压；反之低Q）B W值滤波器有较宽的电路在满足，的条件下，值与中心频率分别为==212（29）a（3R C0C）C式中而通常电压增益33、功率放大电路（1）u图6简易BTL功放fQ0=RRR==2131C1CC==210fbufRRAabufRRA+=1fuuffAAA=3R Rf21210== 13图7参数要求集成运算放大器驱动的OCL功放电路利用运算放大器驱动互补输出级的功放电路，这种电路总的增益取决于比值，而互补输出级能扩展输出电流，不能扩展输出电压（运算放大器输电路的输出功率为：（3当输入信号幅值足够大，输出电压峰值U线CV出一般仅有（12o达到时，此时的最大不失0）V~=2O0）V，所以输出功率不大，特点是结构简单。mcc-Uces（32C=）o直流电源提供的功率（34）电路效率（352）VV在选择输出晶体管时，应注意使：每只晶体管的最大允许管耗I反向击穿电压V2Vcc最大集电级电流Vcc/RCML（BR）CEO4、整机电路LRIP2LCmCLCE SCCRVRUVP221)(1V=22OPP=LRPLCcCmRp 14图8语音放大整机电路三、三、三、三、EWBEWBEWBEWB仿真运行仿真运行仿线前置放大电路输入输出波形输入电压为1所示（上为输入200mmvv,/频率为3d0i0v-，下为输出23v0/0d0iHvZ）：。如图9前置放大电路输入输出波形,图12、图3有源低通电路输入输出波形输入电压为100所示（上为输入2m0vm,v频率为3/0d0i-v3，下为输出1000m0vH/Zd。如iv）：图10有源低通滤波电路输入输出波形图11低通滤波电路幅频特性,所示（上为输入23、图4有源高通输入输出波形输入电压为100mmvv/,d频率为3i0v0，下为输出1-03m0v0/0dHiZv。如图1）：3图12有源高通输入输出波形 154、图5带宽的输入输出波形,所示（上为输入2输入电压为100mmvv/,d频率为3i0v0，下为输出5-03m0v0/0dHiZv。如图1）：5图15有源带通滤波电路输入输出波形5、图6或图7单级功放输入输出波形,如图1输入电压为170所示（上为输入2m0vm,v频率为3/0d0i-v3，下为输出5000m0vH/Zd。iv）：图17单级功放输入输出波形6所示（上为输入2、图8中Am点与Cv点的波形,/输入电压为0d.i8vm，下为输出5v0,0频率为3m0v0/-d3i0v0）：0HZ。如图18图18A、C点输入输出波形 167如图1、图8中B9点与D所示（上为输入2点的输入输出波形,0输入电压为00.m8vm/vd,i频率为3v0，下为输出10v-/3d0i0v0）：HZ。图19B8如图2、D、图80点的输入输出波形A所示（上为输入2中点与Dm点的输入输出波形,v输入电压为0/.d8imvv，下为输出1,v频率为3/0d0i-v3）：000HZ。图20A、电路安装与调试四、电路安装与调试四、电路安装与调试四、电路安装与调试、D点的输入输出波形四1、前置放大电路的调试（1）静态调试：调零和消除自激振荡（2）动态调试：①在两端加差模输入电压U（正弦信号：幅值为10mv，频率为1000HZ），测得id输出电压U为1.047v,则差模抑制比A为：od1ud1②在两端加差模输入电压U（正弦信号：幅值为10mv，频率为1000HZ），测得id输出电压U为0v,则差模抑制比A为0。od1uc1③共模抑制比为④用逐点法测量幅频特性，并作出幅频特性曲线，求出上、限截止频率。==cdCM RAAKlg2071.011004×0∆4I d7u.1301==∆=uduA 172、有源带通滤波电路的调试（1）静态调试：调零和消除自激振荡（2）动态调试：①在两端加差模输入电压U（正弦信号：幅值为10mv，频率为1000HZ），测id得输出电压U为24.44v,则差模抑制比A为：od1ud1②在两端加差模输入电压U（正弦信号：幅值为10mv，频率为1000HZ），测id得输出电压U为18.4mv,则差模抑制比A为:od1uc1③共模抑制比为4c④测量幅频特性，作出幅频特性曲线，求出带通滤波电路的带宽：3、功率放大电路的调试（1）、静态调试集成功放或用运算放大器驱动的功放电路，静态调试均应在输入端对地短路的条件下进行。对图5要观察其输出有无振荡，如有就要采取消振措施以消除振荡；)m对图6则要使NPN，PNP复合管的特性尺量一致，即，此时有，从C(C减小交越失真考虑，应大些为好，但静态电流大，使效率相应下降，一般4C取为宜。)（2）、参数测试集成或分立元件电路功放参数测试方法基本相同。测试中应注意在输出信号不失真的条件下进行，此电路输入f=1000HZ的正弦信号时，输出电压不失线=4864..2144.2lg20lg20===dCM RAAK414041.02×1∆0I d4u4.243301=×=∆=uduA8140.1101×0∆4I C.u183301=×=∆=uCuA 18为38mV,因此测试中必须用示波器监视输出波形。①测试输出功率Iu输入f=1000HZ的正弦输入信号（），并逐渐加大输入电压幅值直至输出电压的波形出现临界削波时，测量此时两端输出电压的最大值或有效值，则U4②测量电源供给的平均功率近似地认为电源供给整修电路的功率即为（前级消耗功率不大），所以在测试的同时，只要在供电回路串入一只直流电流表测出直源提供的平均电流OVW4V即可求出。U6③计算效率%5④计算电压增益3A4、系统连调UuA3=UO/Ui3=50/10=5经过以上对各级放大电路的局部调试之后，可以逐步扩大到整个系统的联调。联调时：（1）令输入信号ui=0，测得输出的直流输出电压为3mv。（2）输入f=1000HZ的正弦信号，输出电压不失真时，输入电压变化范围为0.05-0.5mv。改变用示波器观察对应的输出电压变化情况从125mv-800mv。（3）输入为0.5mv的正弦信号时，在300-3000HZ改变输入信号的频率，则输出电压的变化情况为从0.5v-0.8v。（4）计算总的电压放大倍数A元器件清单：130-50K/0.25W×1K8427K/0.25W×2u=uo/ui=0.755/0.0008=943.75电阻：K/0.25W×2100/0.25W×1.72KK//00..2255WW×2×4620/0.25W×1OM PV)PA VPVPMU(A VCI3W2RRUPLOOLO4MM6.3)722.3(222===IPCCCV5.0368.11109.958123)(=××==006698..3101==OMPP 19电容：0.0068F×20.0068F(瓷片)×20110F(电解)×1.010F(瓷片)×50pF(瓷片)×1集成块：LM741×2LM324×1TDA2003×2(另加散热片)扬声器：4×1五、收获体会五、收获体会五、收获体会五、收获体会语音传输系统在当今社会起着非常重要的信息传输媒介作用。本设计是对不同频率的声音信号进行检测、，最后要得到一个不带干扰的放大信号。该电路可以在很多语音传输电路中得到广泛应用。另外用该方法设计电路简单，成本低，性能稳定3常稳定。由此可见，该电路在实际应用中具有较强的生命力，且在其它频率段也可，该电路设计要求在00-3000HZ段的信号进行放大、检测，从实验结果来看性能非相应设计，具有较大的研究价值。这次毕业设计也让我学会了很多，这其中包括专业方面的学习和自身能力方面的培养。让我感受到查找资料、询问导师，都是非常有必要的，当然最要感谢的还是我的导师。六、六、六、六、参考文献参考文献参考文献参考文献1.金正等，集成电路简明应用手册：音响设备专辑，北京.人民邮电出版社，2002年2.张玉良等，一种基于频率响应屏蔽技术的FIR滤波器设计新方法，北京.信号处理，2002年18卷第6期3.李挥等，数字音频功率放大器原理及实现，北京.电声技术，2003年第4期4.马华山译周德川校，欧州卫星通信系统的干扰源定位，成都.电信技术研究，2003年第2期5.赵军辉等，一种新颖的信号质量保证电路，上海.电子技术，1997年第7期6.范天翔，电信网中的信息传送方式，上海.电子技术，1997年第6期、7.张建伟，用于噪声接收的可编程带通滤波器的设计，上海.电子技术，1995年3期、8.梁伟洋等，电子技术应用，长沙.国防科技大学出版社，2002年9.王丽敏等，电路仿真与实验，哈尔滨.哈尔滨工程大学出版社，2000年10.影院技术杂志社组编，音频功率放大器设计，北京.家庭影院技术杂志社，2000 20年11.王喜成等，音响技术，西安.西安电子科技大学社，1997年12.张维国，高保真放大器与音响制作精选，北京.人民邮电出版社，1999年9月13.李青等，电路与电子技术教程，北京.中国计量出版社，2001年14.杨素行主编，模拟电子技术基础简明教程，北京.高等教育出版社，1998年10月15.钱恭斌等，实用通信与电子线路的计算机仿真，北京.电子工业出版社，2001年谢谢朋友对我文章的赏识谢谢朋友对我文章的赏识谢谢朋友对我文章的赏识谢谢朋友对我文章的赏识，，，，充值后就可以下载说明书充值后就可以下载说明书充值后就可以下载说明书充值后就可以下载说明书，，，，我这里我这里我这里我这里还有一个相应的还有一个相应的还有一个相应的还有一个相应的wordwordwordword说明书。下载后请留上你的邮箱号或说明书。下载后请留上你的邮箱号或说明书。下载后请留上你的邮箱号或说明书。下载后请留上你的邮箱号或QQQQQQQQ号或给我的号或给我的号或给我的号或给我的QQQQQQQQ留言留言留言留言：：：：1960919609。。。。我可以将我可以将我可以将我可以将wordwordwordword说明书送给说明书送给说明书送给说明书送给你。欢迎朋友下次光临你。欢迎朋友下次光临你。欢迎朋友下次光临你。欢迎朋友下次光临！！！！！！！！！！！！
