OTL扩音机 课程设计.docx
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OTL扩音机课程设计
河南理工大学
电子技术课程设计报告
OTL扩音机
姓名:
黄夏
学号:
310802020113
专业班级:
工业工程08-2
指导老师:
唐恒娟谢东垒
所在学院:
能源科学与工程学院
2010年7月7日
1概述……………………………………………………………………………2
1.1引言……………………………………………………………………………………2
1.2设计目的及要…………………………………………………………………………2
1.3设计内容………………………………………………………………………………2
2OTL扩音机电路系统总体方案………………………………………………3
2.1OTL扩音机电路的组成……………………………………………………3
2.2OTL扩音机电路基本逻辑框图……………………………………………3
3各部分功能模块设计…………………………………………………………4
3.1功率放大级电路……………………………………………………………5
3.2音调控制级电路……………………………………………………………5
3.3前置放大级电路……………………………………………………………8
4实验元器件……………………………………………………………………10
4.1基本元器件…………………………………………………………………10
5课程设计体会………………………………………………………………11
参考文献………………………………………………………………………11
附系统原理总图
1概述
1.1引言
扩音机不仅仅是音响设备,还广泛用于控制系统和测量系统中。
本设计将介绍一种具有收音、拾音、话筒等输入的功率扩音机的设计。
通过此次设计训练,需要对音响电路的前置级、音调级以及功放级的设计和主要性能参数的测试有一个全面深入的了解,并能初步掌握小型电子电路的装调技术。
1.2设计目的及要求
1.2.1掌握基本的电路焊接技术
1.2.2了解音响电路的前置级、音调级以及功放级的设计
1.2.3学会使用测量仪器对电路进行分析
1.3设计内容
设计一个具有收音、拾音、话筒功能的电路,其具体功能如下:
1.3.1音调控制范围:
低音100Hz
12dB,高音10KHz
12dB
1.3.2至少有五位电平显示
1.3.3失真度:
1%
2OTL扩音机电路总体系统总体方案
2.1OTL扩音机电路组成
扩音机由三级电路组成,如图2-1所示。
前置放大级,可兼作频率均衡级;音调控制级,作高低音调调节用;功率输出2,输出足够功率以推动负载工作。
2.2OTL扩音机电路基本逻辑框图
3各部分功能模块设计
3.1功率放大级电路
图3-1电路中的功放级是用分立元件高何曾的准互补推挽式OTL电路。
图3-1
电路中T5和T7组合NPN复合管,由单电源VCC供电。
输出通过耦合电容C5接到负载,C5起一个0.5VCC电源的作用。
T4和R9、R10组成恒压偏置电路,为末级提供一定的直流偏置以消除交越失真。
R13和R15为泄放电阻,R14为平衡电阻。
推动级是由T1、T2组成的共发射极组态差分放大器。
R8引入直流负反馈,以稳定输出端A点的直流电压。
R8、R7、C3引入交流负反馈,以改善整个电路的性能,同时也决定了整个电路的电压增益。
C*为密勒电容补偿,以消除高频自激。
若已知负载RL,输出功率P0—3dB带宽为fL~fH,则分立元件功放电路设计如下。
(1)确定电源电压VCC
因为负载上电压的最大值为
则应有VCC
2VLM,考虑到T7和T8上的管压降及其射级电阻R6、R17上的压降,VCC可取大些。
(2)准互补推挽电路的计算
负载电流最大值为ILM=VLM/RL,推挽管的平均电流IC=0.319ILM,根据3.8节的原理,可确定功放管。
射极电阻R16、R17一般取(0.05~0.1)RL,输出耦合电容C5应满足f1的要求,即应有C5
1/2
。
R13和R15为泄放电阻,一般取R13=R15=(5~10)R17。
R14为平衡电阻,使R15=R16,因此有R14=R13//R17。
因
ICM5=ILM6=(1.1~1.5)ILM/h7
故T5和T6的输出功率为P056=0.5VLMICM5。
据此选择激励级T5、T6的功率晶体管。
(3)推动级
由激励级可导出推动级ICQ3的大小,(R11+R12)为T3集电极的直流负载,因而有(R11+R12)=0.5VCC/ICQ3,C4为自举电容,取30
(4)输入级
输入级由T1、T2差分放大电路组成,电路设计可参考基本放大器级差分放大器设计的有关章节。
整个功放电路中的交流反馈为电压串联负反馈,反馈系数为
F=R7/(R7+R8)
设该电路采用深度负反馈,则闭环电压增益
Auf
2.1音调控制级电路
音调控制级的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低,控制曲线如图3-2所示。
图中,f0=1KHz是中音频率要求增益A0=0Db;f1是低音转折频率,一般为几十HZ;f2=10f1;是中音频转折频率;f3是中音频转折频率;f4=10f3是高音转折频率,一般为几十KHz。
可见,音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减,中音频增益保持不变。
所以音调控制级的电路由低通滤波器和高通滤波器共同组成。
常见电路有专用集成电路,如五段音频均衡器LA3600,外接发光二极管频段显示器后,可以看到各个频段的增益提升与衰减变化。
在高中档收录机、汽车音响等设备中应用广泛。
也有用运算放大器构成的音调控制电路,这种电路调节方便,元器件较少,在一般收录机、音响放大器中应用较多。
在图所示电路中,设电容C7=C8>>C9,在中低音频区,C9可视为开路,在中高音频区,C7、C8可视为短路。
图3-2
(1)低频区工作情况
当f 其传输函数的表达式为 式中 或 或 图3-3 当频率较低( )时,电容C8近似为开路,此时的增益为 A0=R10/R8 因为低频提升曲线在 的频率范围内,随着频率的增加,Av以-6Db/倍频降低,假设要求中频增益A0=1(0Db),在100Hz处有 12dB的调节范围,可求得 。 低频最大提升量 一般取为10倍,因而得 R8、R10、RW通常取几K ~几百K 。 阻值过大,运放飘逸电流的影响将不可忽视;阻值太小,流过它们的电流将超出运放的输出能力。 图(b)为电位器RW1滑臂在最有端、对应于低频衰减最大的情况。 其转折频率与低频提升时相同,最大衰减倍数为1/10(即-20dB)。 (2)高频区工作情况 当 时,音调控制级的高频等效电路如图3-4所示,此时电容C7和C8可看作短路,RW1因此也被短路,R8、R9、R10为星型连接,将其转换成三角形连接后的电路如图3-5所示。 图3-5中各电阻的关系式为 Ra=R8+R9+(R8R9/R10) Rb=R9+R10+(R9R10/R8) Rc=R8+R10+(R8R10/R10) 若取R8=R9=R10,则Ra=Rb=Rb=3R8。 因为Rc跨接在电路的输入端和输出端之间,对控制电路无影响,故可将它略去。 当RW2滑臂处于最左端时高频提升最大,等效电路如图3-6所示,其增益函数为 式中 或 或 当 时,C9视为开路,此时电压增益为 当 时,C9可视为短路,此时增益为 当RW2电位器滑臂滑向最右端,电路为高频衰减,等效电路如图所示,与高频提升电路相比较,由于Ra=Rb,其他元件值相同,所以高频衰减的转折频率与高频提升的转折频率相同,而高频最大衰减为1/10(即-20dB)。 3.3前置放大级电路 前置放大级需要有足够的放大倍数,还要求对不同的输入信号由不同的灵敏度。 (1)拾音 拾音通常是指电唱机放唱片时,由电唱机中拾音器所输出的信号。 录制在唱片上的音乐信号,由于技术和工艺上的原因,往往进行了一些预失真处理。 一般是对信号中的低频部分做了一定的衰减,而对高频部分则作了一定的提升。 因此将唱片重新放松出来时,就要对这种预失真进行相应的补偿,才能恢复音乐信号的原来面目。 由于目前唱片的转速有四种,即78、45、33 和16 转/min,而电唱机中所使用拾音器又有电磁型和晶体型等几种,因此所要求的补偿是不一致的。 (2)话筒和收音 话筒是指直接由话筒将声音信号转换成后输出地信号,收音是指收音机中检波后输出地电信号。 对于这些信号,扩音机通常应当具有比较平坦的频率特性,以便高保真地放大。 a.话筒输入(S与1相连)。 当开关置1时即为话筒输入,该前置级为一个同相放大器,根据灵敏度的要求,可确定其放大倍数 A=(R18+R19)/R19 R18=R17 R19=R18/(A-1) 隔直阻容C11的容抗在下限频率上仍应远小于电阻R19。 b.收音输入(S与2相连)。 分析方法与话筒输入相同,根据输入灵敏度的要求,确定R20、R19。 在话筒和收音输入的情况下,因为反馈网络为纯电阻性,若运放为理想元件,则放大器具有平坦的频率特性。 c.拾音输入(S与3相连)。 若拾音输入时,它的三个转折频率分别为 、 、 。 要实现这个具有两个极点和一个零点的特性,可以在运放的反馈电路中接入C12、R21、C13、R22四个元件,增益函数为 式中 考虑到 即 。 为此,令 ,则 的表达式可简化为 中频( )时的增益为 前置级的输出由电位器取出信号送入音调级,该电位器起到调节整个扩音机音量的作用。 4实验元器件 4.1基本元器件 普通电阻31只 3只3DG6D型、1只3DG5D型小功率三级管,3DG12、3DG14中功率三极管各1只, 3DG15C大功率三极管2只 F007型推挽管2只 电容若干 滑动变阻器4只 5课程设计体会 两个星期很快就过去了,电工电子课程设计作为这个学期的压轴戏即将结束,虽然只有短短的十来天,我们还是从中学到了许多东西。 概而言之,主要可以归纳为以下几点: 第一,加深了对课本知识的理解。 刚一拿到设计的题目,我感觉一片茫然,左思右虑不得其方案。 无奈之下便只有重拾课本,对知识系统而全面进行了梳理,遇到难处先是苦思冥想再向同学请教,终于熟练掌握了基本理论知识,而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识,学会了如何思考的思维方式,找到了设计的灵感。 第二,激发了学习的积极性。 我以前上理论课时,总是不太重视,以为这些书本上的东西离现实太远了。 其实,这些知识正是我们在日常生活中经常用到的,电子技术的知识无处不在。 通过这次课程设计,我真正认识到了学好专业知识的重要,相信以后会在这方面我会更加重视的。 第三,实验方案不拘一格。 在正式进行设计之前,我也参考了一些资料上的方案,通过对这些设计方案的透彻理解后,终于有了自己的思路。 其实,很多部分的电路都可以灵活地进行设计,方案有很多可供选择。 比如说,这次设计的三个项目都要做的直流稳压电源,整流部分可以采用倍压整流,也可用单相桥式整流,稳压时可用三端集成稳压管78系列,也可以更简单的采用稳压二极管。 最后,也是很重要的一点,就是要理论联系实际。 任何理论,只要脱离了现实,都是空洞无说服力的。 实现一个设计目的往往有多种方案,要从环境和条件、工艺和成本、稳定性和可靠性、操作的便利性和响应的快速性等方面全面比较、综合考虑,从中优选出最佳方案。 电路基本原理图绘制好后,对于元件的选择,一定要考虑实际工作情况。 参考文献 [1]任致程经典智能电路300例北京机械工业出版社2003 [2]周大平、宋德武电子制作技术北京人民邮电出版社2002 [3]陈永真通用集成电路应用北京中国电力出版社2007 附系统原理总图
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