课程设计总结报告精选版.pdf

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1、 课程设计总结报告 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】课程设计总结报告 目录 一、设计任务与要求1 二、方案设计与论证1 三、单元电路设计与参数计算2 1、话音放大器2 2、音调控制器3 3、功率放大器4 四、仿真过程与仿真结果(仿真软件 Multisim9.0)6 1、话音放大器部分仿真6 2、音调控制器部分仿真7 3、功率放大器与音调控制器电路仿真8 五、总原理图及元器件清单9 六、安装与调试10 七、性能测试与分析11 八、结论与心得12 九、参考文献13 音频放大器的设计与制作 一、设计任务与要求 1、目的 根据本课程设计要求，

2、设计、制作出一个实用的音频功率放大器。了解集成功率放大器内部电路工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法；掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术。通过实践，加深对模拟电子技术感性认识和理解。同时，通过搜索资料、方案比较以及设计计算、制作调试、撰写总结报告等环节的训练，进一步提高自身分析、解决实际问题的能力。2、设计任务 设计制作一个音频放大器，具有话音放大、音调控制、音量控制及功率放大四个基本功能。3、设计要求 要求输出功率不小于 1W/8，频率响应 60-20KHz，效率60，失真小（已知电源电压9V，高阻话筒和扬声器各一只）。将低阻话筒接话音放大器的输入，在此输入话

3、音，经过电路放大，通过扬声器输出清晰放大的声音，改变音量电位器，可以控制声音的大小，调节调节音调控制器，可改变音质的效果。二、方案设计与论证 本设计要求实现话音放大、音调控制、音量控制及功率放大等功能。因此，运用话音放大器、音调控制电路和集成功放来实现这些功能是比较合理的选择。方案一：如图 1 所示。首先对话音信号的音调控制，再话音放大，滑动电阻控制音 话 筒 扬声器 图 1 方案一系统总体方框图 音调控话音放功率放 量，功率放大器实现功率放大。此方案由于是直接控制原态输入的话音信号，这就对话音信号控制电路的精度有了很高的要求，难以控制。方案二：如图 2 所示。将话音信号首先经过话音放大器放大

4、，再用音调控制器对话音的音调进行控制，而音量的控制直接在音调控制器后面接一个滑动电阻来实现，功率放大器给音响放大的负载（扬声器）提供一定的输出功率。此方案虽然与方案一的元器件一样，但是它把话音信号放大后再进行音调控制，这样的音调控制电路比较容易实现，而且最终的效果也比较能够满足要求。话 筒 扬声器 图 2 方案二系统总体方框图 因此，本设计采用方案二。三、单元电路设计与参数计算 1、话筒放大器 由于话筒的输出信号一般只有 5mV 左右，而输出阻抗达到 20 k（亦有低输出阻抗的话筒如 20，200 等)，所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达到 10kHz)。其输入阻抗应远大于

5、话筒的输出阻抗。本课程设计采用的电路图如图 3。图 3 话音放大器 可得电压放大倍数：Ri=R1 （R1 一般取几十千欧。）话音放音调控功率放 耦合电容 C1、C3 可根据交流放大器的下限频率fL 来确定，一般取 C1=C3=(310）2、音调控制器 音调控制器主要是控制、调节放大器的幅频特性。图 4 音调控制器幅频特性 音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持 0dB 不变。因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。电路原理图如图5。图 5 音调控制器 运算放大器选用单电源供电的四运放 LM324，其中 RP32称为音量控制电位器，其滑臂在最上端时，音响

6、放大器输出最大功率。已知 fLx=100Hz,fHx=10kHz,x=12dB。转折频率 fL2及 fH1 fL2=fLx?2x/6=400Hz，则 fL1=fL2/10=40Hz fH1=fHx/2x/6=2.5kHz,则 fH2=10fH1=25kHz。AVL=(RP31+R32)/R3120dB。其中，R31、R32、RP31不能取得太大，否则运放飘逸电流的影响不可忽略。但也不能太小，否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。一般取几千欧姆至几百千欧姆。现取 RP31=410k,R31=R32=47k，则 AVL=(RP31+R32)/R31=11(20.8Db)C32=1/(2RP31f

7、L1)=0.008F 取标称值 001F，即 C31=C32=0.0lF 则 R31=R32=R33=47k Ra=3R34=141k uHA=(Ra+R33)R3320dB R33=Ra/10=14.1k 取标称值 13k 2Hf=12R33C33 则 C33=23321HfR=490pF 取标称值 510pF 取 RP32=RP31=470k，RP33=10K，级间耦合与隔直电容 C34=10F。取 RP32=RP31=470 k,RP33=10 k,级间耦合与隔直。3、功率放大器 功率放大器（内部电路如图 6）的作用是给音响放大器的负载（扬声器）提供一定 图 6 LA4102 集成功放的

8、内部电路 的输出功率，当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。这里我们采用 LA4102 专用集成音频功放。把 LA4102 接成 OTL 电路，如图 7。图 7 功率放大器 RF、CF与内部电阻 R11组成交流负反馈支路，控制功放级的电压增益 AVF，即 AVF=1+R11/RFR11/RF CB为相位补偿电容。CB减小，带宽增加，可消除高频自激。C 一般取几十皮法至几百皮法。CC为 OTL 电路的输出电容，两端的充电电压等于 VCC/2，CC一般采用耐压值远大于 VCC/2 的容值几百微法的电容。CD为反馈电容，消除自激振荡，CD一般取几百皮法。C

9、H为自举电容，使复合管 T12、T13的导通电流不随输出电压的升高而减小。C3、C4可滤除纹波，一般为几十微法到几百微法。C2为电源退耦滤波，可消除低频自激。四、仿真过程与仿真结果(仿真软件 Multisim9.0)1、话音放大器部分仿真（1）仿真原理图 图 8 话音放大器（2）仿真分析 输入为正弦信号：频率 f=1KHz 幅值 Vp=5mV 其中上面的波形为信号源波形，下面的波形为输出波形。图 9 示波器显示的波形 2、音调控制器部分仿真（1）仿真原理图 图 10 音调控制器（2）仿真分析 输入为正弦信号：频率 f=1KHz 幅值 Vp=50mV 其中上面的波形为信号源波形，下面的波形为输出

10、波形。图 11 示波器显示的波形 3、话音放大器和音调控制器电路仿真（1）仿真原理图 图 12 话音放大器和音调控制器（2）仿真分析 输入为正弦信号：频率 f=1KHz 幅值 Vp=5mV 其中上面的波形为信号源波形，下面的波形为输出波形。图 13 示波器显示的波形 五、总原理图及元器件清单 1、总原理图 图 14 音频放大器总原理图 2、元件清单 元件序号 主要参数 数量 备注 1 470F 1 极性电容 2 220F 1 极性电容 3 100F 2 极性电容 4 1F 1 极性电容 5 33F 1 极性电容 6 10F 4 极性电容 7 560PF 1 电容 8 470PF 3 电容 9

11、51PF 1 电容 10 10 1 电阻 11 10K 5 电阻 12 75K 1 电阻 13 RP 10K 1 电位器 14 RP 470K 2 电位器 15 13K 1 电阻 16 600 1 电阻 17 8 1 扬声器 18 话筒 1 19 LM324 1 集成运算放大器 20 LA4102 1 集成功率放大器 3、需使仪器设备：数字示波器（DS1024C）1 台 万用表（GB7676）1 台 多路输出稳压电源（CA18303D）1 台 函数信号发生器（SG1020 20MHz）1 台 六、安装与调试 1、合理布局，分级装调 音响放大器是一个小型电路系统，安装前要对整机线路进行合理布局，

12、一般按照电路的顺序一级一级地布线，功放级应远离输入级，每一级的地线尽量接在一起，连线尽可能短，否则很容易产生自激。安装前应检查元器件的质量，安装时特别注意功放块、运放、电解电容等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后安装，安装一级调试一级，安装两极进行级联调试，直到整机安装与调试完成。2、电路的调试 电路的调试过程一般是先分级调试，再级联调试，最后进行整机调试与性能指标的测试。分级调试又分为静态调试和动态调试。a、静态调试 静态测试时，将输入端对地短路，用万用表测该级输出端对地的直流电压。话音级、音调级都是由运放组成的，其静态输出直流电压均为电源电压的一半，功放级的输出也为电源电压的

13、一半。且输出电容充电电压也为电源电压的一半。b、动态调试 动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器测该输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接错，元件参数是否合乎要求，否则是会出现很大偏差的。3、整机功能试听 用 8/4W 的扬声器代替负载电阻 RL，进行以下功能试听。话筒扩音，将高阻话筒接话筒放大器的输入端。应注意，扬声器的方向与话筒方向相反，否则扬声器的输 出声音经话筒输入后，会产生自激啸叫。讲话时，扬声器传出的声音应清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。七、性能测试与分析 1、LA4102 中各引脚的静态工作点电压（其中 Vcc=9V）管脚 1 2

14、3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 电压（V）4.7 0 0 5.8 0.9 4.6 0 4 4.2 4.6 0 8.8 8.8 8.95 2、LM324 中各引脚的静态工作点电压（其中 Vcc=9V）管脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 电压（V）4.7 4.7 4.6 0 0 0 0 4.7 4.7 4.6 9.05 0 0 0 3、测量最大不失真输出功率和效率（其中 Vcc=（9-100.11）V）测试条件：pipV=40mV fV=1KHz LR=10 输出电压 POPV（V）电流EI（mA）输出功率OP（W）电源功率（W）效率

15、6.52 110 0.53 0.87 61.2%4、测量频率响应（输入正弦信号：Vi=30mV）频率 20Hz 40Hz 60Hz 1000Hz 1KHz 10KHz 15KHz 18KHz 20KHz(mV)232 560 912 1520 4960 5240 5200 5200 5200 八、结论与心得 结论：声音信号经过该电路得到了一定程度上的放大，通过调节音量电位器（RP33）阻值可改变音量大小。改变音调控制级电位器阻值（RP31/RP32），扬声器音调发生明显变化。EP 心得：通过此次课程设计，对所学的知识有了比较全面的了解和应用，真正尝试到了理论联系实际的趣味，明白了“说是说、做是

16、做，说和做是两码事儿”的古语。此次设计巩固了理论基础知识，加强了 PROTEL99SE、Multisim9.0 等软件的使用，学会了在实验中应注意什么，怎么样保护元件，怎样采能最准最快的查出错误，且对word 文档的操作有了更加高是水平。通过连接和调试电路使理论更接近于实际，同时也发现了自己知识的不足，特别是动手能力的缺乏，对以后的学习和实践有了比较强的指导意义。使我感触最深的是做任何事都要细心，而且要有耐心，怀着执着的心去追求真理。九、参考文献 1、教材 谢自美主编.电子线路实验.设计.测试第三版.武汉：华中科技大学出版社，2000.7。2、参考书 （1）高吉祥主编：电子技术基础实验与课程设

17、计电子工业出版社，2005 年出版。（2）彭介华主编：电子技术课程设计指导，高教出版社，2002 年出版。（3）陈大钦主编：电子技术基础实验电子电路实验、设计、仿真，高教出版社，2002 年出版。（4）熊伟、侯传教、梁青、孟涛编着：Multisim7 电路设计及仿真应用，清华大学出版社，2005 年出版。（5）朱定华、黄松、蔡苗编着：Protel99SE 原理图和印制板设计，清华大学出版社，2007 年出版。致 谢 本次音频放大器课程设计是在李春来、柳建国两位老师的悉心指导下和李智同学共同完成的，在课程设计过程中，他们给了我很多很好很实在的建议和帮助，使得我的课程设计能够顺利的完成。为此，我对他们表示最衷心的感谢！