电子电路综合实验报告 扩音机

电子电路综合实验报告

班级： 班 姓名： 班内序号：

一、 课题名称

扩音机电路的设计与实现

二、 课题摘要

扩音设备的作用是把从话筒、录音卡座、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，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。本实验设计电路主要包括三级电路，分别的作用是前置放大、音调控制和功率放大。 三、 关键字

LF353、TDA2030A、音调控制、前置放大、功率放大

四、 设计任务要求

设计实现一个对话筒输出信号具有放大能力的扩音电路，在面包板上实际搭建并调试测试，用PROTEL绘制原理图。要求指标如下：

1）最大输出功率0.5W 2）负载阻抗为8Ω。

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正弦时，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。

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。

五、 设计思路

1、 总体框图及设计

1

扩音机电路的设计与实现

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，躁声小。音调控制主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减。功率放大决定了整机的输出功率，非线性失真系数等指标，要求效率高，失真小，输出功率大。

根据设计指标，扩音机各级增益的分配为：前置放大电压100倍，音调控制中频电压放大1倍，功率放大级电压放大4倍。

2、

前置放大器的设计

由于话筒提供的信号非常弱，一般在音调控制级前加一个前置放大器。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，前置放大器选用集成运算放大器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10，即1+R5/R6=10,取R6=10K Ω，R5=1OOK Ω。第二级放大倍数也为10，R9=10K Ω，R8=100K Ω。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，R10=22K Ω。

3、 音调控制器的设计

2

扩音机电路的设计与实现

音调控制器只对低音、高音的增益进行提升或衰减，而中音信号的增益不变。音调控制器的关键是电阻电容网络的选频作用。

中频段：C6、C7视为短路，C5视为开路，其等效电路的放大倍数为-R12/R11=-1； 低频段：C5视为开路，RP1能改变低音的放大倍数；

高频段：C6、C7视为短路，调节RP2能改变高音的放大倍数。 为了使电路获得满意的性能，下面条件必须具备： (1)前级的输出阻抗不大；

(2)用来实现音调控制级的放大电路本身有足够的开环增益；

(3)C6、C7的容抗跟有关电阻相比在低频时足够大，在中、高频时有足够小；C5的容抗在低、中频时足够大，在高频时足够小；

(4)RP1、RP2的阻值均远大于R11、R12、R13、R14。

放大倍数为1，所以R11=R12。

Au/dB

f/Hz 音调控制器频率特性曲线

4、 功率放大器的设计

3

扩音机电路的设计与实现

（由于在DXP的库中找不到TDA2030A，图中用LM358的符号代替）

选用TDA2030A型单片集成功率放大电路，其主要特点是：a上升随率高、瞬态互调失真小；b输出功率大，可达18W；c外围电路简单，使用方便；d采用5脚单列直插的封装形式，体积小；e内含保护电路，安全可靠。 六、

1) 2) 3) 4) 5)

4

所实现功能说明

由示波器观察，测得最大输出电压峰峰值约为10V

输入信号为100Hz正弦波时，调节低音电位器RP1可以使输出功率变化约为±12dB 输入信号为10kHz正弦波时，调节高音电位器RP2可以使输出功率变化约为±12dB 输出功率的大小连续可调，即用电位器RP3可调节音量的大小

输入端短路时，噪声输出电压的有效值为5.5mv，直流输出电压为35mv，静态电源电流为80mA

扩音机电路的设计与实现

七、 测试数据与数据分析 ：

1．测试前置级电路数据

条件： 输入 Ui=5mv, f=1000hz, Ec=±12V 输出 Uo1=52mV Uo2=0.55V 计算放大倍数：Au=Uo2/Ui=110 满足实验要求

测试通带宽度

输入Ui=11mV 输出Uo2=1.2v Uo2rm=Uo2/1.414=0.85v 测得fch=7.82k 满足实验要求

2 . 测试第二级电路数据

（1） Rp1最大提升，Rp2最大衰减

输入Ui=400mv f/Hz 80 100 200 400 800 1k U/v 1.50 1.27 0.76 0.43 0.39 0.37

（2） Rp2最大提升，Rp1最大衰减

输入Ui=400mv f/Hz 500 1k 5k U/v 0.33 0.40 0.76 随着频率变化，Uo随之变化，基本符合理论分析 满足实验要求 3. 测试第三级电路数据

Uipp=0.6v Uopp=15.6v

P=(Uopp/2)^2/2Rl=3.80w

基本满足实验要求

2k 0.32 4k 0.22 8k 10k 0.129 0.110 10k 1.30 15k 1.50 20k 2.19

八、 故障及问题分析

1) TDA2030A工作时会大量放热，导致其特性因温度上升而下降，波形也因此变得不稳定，短时间内就会失真.

2) 在实验过程中多次出现因仪器、元件特性或线路组装出现的问题。多次使用万用表、示波器等测试仪器检查并更换相关器件后解决。

3) 出现最重大的一个问题是原本的面包板是坏的,在第一级前置放大和第二级音调控制都调试无误之后,第三级的功率放大电路无法正常工作,在仔细检查电路证明不是电路连接问

5

扩音机电路的设计与实现

题后,使用同学的数字万用表检查面包板,发现板子的后半部分有比较严重的损坏,确认无法避开这些损坏位置完成电路,申请更换了新的面包板,实验成功.

4) 由于电路的不稳定和接触不好,波形有时候会不能出现,在将电路插紧之后,一般就能解决问题

5) 实验前应该先检查清楚实验器材是否完好,这样有助于实验的有效完成.

九、 总结及结论

1) 通过本实验了解扩音机电路的形式和用途，掌握音频放大电路的一种实现方法。 2) 通过本实验提高了连接电路，排除故障和测试技术指标的能力。 3) 通过本实验进一步掌握了信号发生器，示波器的使用技巧。

4) 最后完成的实验电路可实现无失真，无噪声的扩音功能，但由于某些器件取值受客观限制与设计值不符、接触不良、三个电位器未调到最佳位置等原因，未完全达到设计指标，只是对成功电路的技术指标进行了测量。 十、 Protel绘制原理图

6

扩音机电路的设计与实现

十一、 电阻（欧姆）元器件及测试仪表清单 100K 4 51K 22K 10K 18K 3 2 2 1 2 2 3 2 1 2 1 3 1 2 8.2K 3.9K 3.3K 680 1 100u 330p 1u 22u 0.22u 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 电位器500K （欧） 10K 十一、参考文献

［１］电子电路综合设计实验教程 .北京:北京邮电大学电路中心,2010.93~98

［２］林家儒,张瑞芹,望育梅.电子电路基础.第二版.北京:北京邮电大学出版

社,2006.150~157

电容（法拉） 220u 0.01u 10u 0.1u 100p 其他LF353N TDA2030A IN4001 测试仪表函数信号发生器 1 示波器 晶体管毫伏表 万用表 直流稳压电源 1 1 1 1

7