模电扩音机课程设计
模电扩音机课程设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
郑州科技学院
《模拟电子技术》课程设计
题目扩音机
学生姓名 LXLL
专业班级 11级电气工程及其自动化班
学号 9
院（系）电气工程学院
指导教师 YYYY
完成时间 2013年6月6日
扩音机是生活中很常见的一类电子产品使用非常广泛。扩音机电路是把微弱的声音信号放大成能推动扬声器的大功率信号，电路结构主要分为前置放大，音调控制，功率放大三部分。前置放大主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声要小。在本次设计中前置放大级分为两级，第一级为共源放大电路，整个电路的放大倍数主要靠第一级；第二级为射级跟随器，保证音调控制电路有较好的效果，给音调控制电路以较小的信号源内阻。音调控制主要是实现对输入号高、低音的提升和衰减；由于集成运算放大器具有电压增益高、输入阻抗高等优点，用它制作的音调控制电路具有电路结构简单、工作稳定等优点，功率放大的主要作用是向负载提供功率。要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。
关键词：扩音机；前置放大；音调控制；功率放大
1 课程设计目的 (1)
2 设计的任务与要求 (1)
设计任务 (1)
设计要求 (1)
3 设计方案与论证 (1)
4 设计原理 (4)
5 总体的制作与仿真 (5)
电烙铁的使用 (5)
电子产品仿真图 (6)
6 总结 (8)
致谢 (9)
附录一:总体电路原理图 (10)
附录二:实物图 (11)
附录三:元器件清单 (11)
1 课程设计目的
通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。
1. 学习扩音机的设计方法；
2. 掌握扩音机的电路原理；
3. 熟悉电烙铁的使用方法。
2 设计的任务与要求
设计任务
设计一音响放大器，要求具有音量控制，功率放大等功能。
设计要求
①输入信号为语音输入；
②最大输出公路为8W；
③负载阻抗RL=8欧姆；
④具有音调控制功能。
3 设计方案与论证
根据设计课题的要求，该音频功率放大器电路可以分3级:
第一级：前置放大，主要是完成对小信号无失真的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声小。
第二级：音调控制，电路的功能不仅仅在于扩音，还有对高低音的抑制或提升。
第三级：功率放大，决定了最终电路的输出效果，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。尽可能高，非线性失真尽可能小。
扩音电路可由图3-1所示框图实现。
图3-1 扩音机电路图
（1）前置放大器
前置放大器的主要功能是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，采用低噪声场效应管组成放大器是合理的选择。对于前置放大器的另外一要求是要有足够宽的频带，以保证音频信号进行不失真的放大。由于话筒提供的信号非常弱，一般在音调控制器前面加一个前置放大器。考虑到设计电路对频率响
应及零输入时的噪声、电流、电压的要求做电路如图3-2所示。
图3-2 前置放大器电路图
（2）音调控制电路
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，达到美化音色的目的。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，而中音信号增益不变，音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类，负反馈式音调控制电路的噪音和失真较小，并且在调节音调时，其转折频率保持固定不变，而特性曲线的斜率却随之改变。下面分析负反馈型音调控制电路的工作原理。
（3）负反馈式音调控制器的工作原理
音调控制电路一般可分为衰减式和负反馈式两大类，负反馈式音调控制电路的噪音和失真较小，并且在调节音调时，其转折频率保持固定不变，而特性曲线的斜率却随之改变。下面分析负反馈型音调控制电路的工作原理。由于集成运算放大器具有电压增益高、输入阻抗高等优点，用它
制作的音调控制电路具有电路结构简单、工作稳定等优点，典型的电路结构如图3-3所示。其中电位器R16是高音调节电位器，R13是低音调节电位器，电容C9、C7是低音提升和衰减电容，一般选择C7=C9，电容C6起到高音提升和衰减作用，要求C6的值远远小于C9。电路中各元件一般要满足的关系为：R13=R16，R8=R11=R12，C7=C9。
图3-3 负反馈式音调控制电路
在电路图3-3中，对于低音信号来说，由于C6的容抗很大，相当于开路，此时高音调节电位器R16在任何位置对低音都不会影响。当低音调节电位器R13滑动端调到最左端时，C9被短路，由于电容C7对于低音信号容抗大，所以相对地提高了低音信号的放大倍数，起到了对低音提升的作用，同样当R13的滑动端调到最右端时，电容C7被短路，由于电容C9对输入音频信号的低音信号具有较小的电压放大倍数，所以该电路可实现低音衰减。从定性的角度来说，就是在中、高音域，增益仅取决于R12与R11的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到衰减。
（4）功率放大级设计
功率放大的主要作用是向负载提供功率。要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。功率输出级电路结构有许多种形
式，选分立元件组成的功率放大器或单片集成功率放大器均可,下面是用TDA2030构成的功率放大电路图。
图3-4 功率放大级电路图
4 设计原理
电路的组成中元器件的选用很重要,就几种重要元器件进行说明：
电位器（英文：Potentiometer）是的一种。通常是由体与转动或组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分输出。电位器的作用——调节（含与信号电压）和电流的大小。电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。
电位器是一种可调的电子。它是由一个电阻体和一个转动或组成。当电阻体的两个固定触点之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。它大多是用作，这时电位器是一个四端。电位器基本上就是，在此设计中通过电位器R16和R13来控制扩音机的高低音量,实现可调功能。
TDA2030音频功放电路能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±
19V?8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤%。无疑，用它来做电
脑有源音箱的功率放大分或小型功放再合适不过了。如下4-1图是关于TDA2030的介绍:
图4-1 TDA2030功放电路图
有字的那一面对着你，管脚朝下，从左至右依次是1，2，3，4，5脚。1脚是正相输入端；2脚是反向输入端；3脚是负电源输入端；4脚是功率输出端；5脚是正电源输入端。
5 总体的制作与仿真
电烙铁的使用
良好的焊接是实验成功的重要保证；反过来说，焊接不良，往往会使实验失败，甚至损毁元器件。虽然焊接技术并不复杂，但如果认为它操作简单而掉以轻心，也会造成种种不良后果。所以应注意以下几点：
（1）电烙铁焊接TDA2030的时候，一定要等电烙铁加热后，拔掉
电源插头，用电烙铁的余热焊。否则，温度过高的焊接，会烫坏
TDA2030。
（2）焊接扬声器的时候，一定要将连接电源正、负极的导线分别焊
接在扬声器标有“＋”、“—”符号的一端。扬声器的下方还有两个类似焊点的地方，如果错将导线焊在那儿，扬声器就会损坏，不能使用了。
（3）烙铁使用日久后，烙铁头容易被“烧死”，即在表面出现一层黑
色氧化物，而且变得凹凸不平。“烧死”的烙铁头很难熔化和沾取焊锡，需用锉刀将它重新挫亮。尽量使用市场上出售的空心焊锡丝，它是将焊锡做成直径2～4毫米的细管状，在管内装进松香粉。使用这种焊锡丝，能保护烙铁头不易被“烧死”。
（4）使用电烙铁一定要注意安全，使用前用万用表测一下电烙铁电
源插头两端的电阻是否为正常值。正常时20瓦烙铁的电阻约2000欧，45瓦的为1000欧，75瓦的为600欧，100瓦的约500欧。电源插头与电烙铁外壳、烙铁头之间的电阻应接近无穷大，否则说明这把电烙铁漏电，不能使用。
2、电路的连接
在连接电路的时候，要严格按照电路图连接电路，焊接器件时,先把各个器件的一脚焊接住,再去焊接其他器件,要注意烙铁与电路板接触的时间，不要烧坏电路板,并在连好电路以后进行测量,即使发现问题并改正。电子产品仿真图
图5-1 仿真图
仿真的过程中确实存在很多困难,有很多元器件没有找到,芯片LF353的2脚码和3脚码极性接反,导致没有出现波形,连线路时由于电路较复杂,所以在仿真的过程中老连错电路。还好在同学与老师的帮助下，顺利找到了元器件，基本上完成了仿真。
图5-2 波形图
因为在仿真中LM358的集成芯片没有输出波形,故用有运放功能的LF353代替即得到输出波形。且由图可看出在误差允许的情况下仿真成功。
6 总结
经过一周左右的课程设计终于要画上一个完美的句号。回味这个过程，确实充满着酸甜苦辣。设计的过程并非一帆风顺，遇到了许多困难，但我们努力解决。通过一周的课程设计，我学到了许多，这让我拥有了一次运用我所学模电知识的机会。
在课程设计开始阶段，遇到的问题比较多。通过查找资料，我开始渐渐了解扩音机电路的原理，设计方法及应用。扩音机的种类繁多，技术含量与复杂程度也各不相同。我通过了解了各种类型的扩音机电路的原理，然后开始考虑自己应该设计何种类型的扩音机。据课题要求,考虑到我所学的知识有限，难以设计复杂的扩音机电路，最终决定设计通过电位器控制的扩音机电路。
在设计过程中，我参考了网上的一些扩音机电路及其他资料。通过设计、查找资料，我了解了一些以前未学过的元件。如LM358芯片，电位器与扬声器。我知道了很多，也扩展了视野。我也收获很多，我更熟练的掌握运用multisim进行仿真，虽然multisim不是很难学，但由于自己对multisim还没有熟练的掌握，仿真过程中还是会有一定的误差，此外仿真时无法插入语音，无法对声音部分的仿真，所以只能对后面部分电路进行仿真。
对于一个女生来说,焊接的过程也是考验我的时候，不仅要细心，还要看准确电路的连接方法，不能把元器件接反，也不能焊短路，注意焊接的时间和技巧，不能有虚焊、空焊，更要注意温度的把握和正确的使用方法，注意个人安全。
综合性实验涉及了几乎整个电路设计与实现的过程，严谨完成实验将很有意义，而且这是学习模拟电路以来第一次完整体验实际电路的实现，这个过程让我获益颇多。通过这次实践，我对扩音机电路有了更深入的了解，对模拟电路设计过程和方法有了基本了解和认识，能够对简单电路系统中出现的故障和问题提出解决方案,掌握了仿真软件仿真实验电路的方法，重要的是我初步学会了设计电子电路的方法与技巧，这对我而言，确实是大有裨益的。我相信有这次设计作基础，我以后会设计出更好的电子电路。
致谢
通过这些天的设计，使我深深的感受到了，理论联系实际的必要性及其重要性.
在课程设计期间，要感谢老师教导，感谢同学帮助，通过不断学习理论知识和参与实践，感觉自己的综合素质在很大程度上得到了提升，努力将自己塑造成为一个专业功底扎实、知识结构完善、适应能力强的合格大学生。这次课程设计，不仅让我们大开眼界，也是对以前所学知识的一个初审，从这次实习中，进一步巩固和深化了所学的理论知识，弥补了单一理论教学的不足，并为后续专业课学习和毕业设计打下了坚实的基础。
参考文献
[1] 华成英童诗白. 模拟电子技术基础（第3版）[M]. 北京：高等教育出版社.～195
[2] 江晓安董秀峰. 数字电子基础（第3版）[M]. 陕西：西安电子科技大学出版社.～192
[3] 张瑜璞. 电子技术课程设计[M]. 北京：北京理工大学出版社.
[4] 康华光. 电子技术基础模拟部分[M]. 华中科技大学出版社.
[5] 李万臣. 模拟电子技术基础实验与课程设计[M]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，
附录一：总体电路原理图
附录二：实物图
附录三：元器件清单
序号器件名称规格数量
1 电阻1Ω 1
2 电阻10KΩ 2
3 电阻20KΩ1
4 电阻30KΩ 1