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1、摘 要一键控制式的多功能扩音装置能够对多路信号进行选择性输出并且对选择信号进行适当放大。本课程设计中涉及到三路信号的选择：双音振荡信号、差分输入信号以及外音输入信号。采用差分电路实现对差分信号的放大并消除环境噪声，应用与非门自激振荡产生双音振荡器产生双音信号，直接接入音频设备耳机导入外音信号。本装置采用CD4017计数器通过控制电磁继电器实现一键式控制。最后采用OCL功率放大器实现对所选信号进行功率放大。本装置可实现对高音6dB,低音6dB的衰减。实现7Hz,和8.6kHz双音振荡输入，实现输出功率为6W。关键词： 差分输入；音调控制；双音振荡；一键控制；功率放大；目 录第1章 绪论1.1 发
2、展现状1.2 设计任务与技术指标要求第2章 方案设计框图与比较 2.1 课题的方案设计2.2 方案与比较2.3 方案设计结论第3章 单元电路设计、元器件选择与计算3.1放大电路 3.2. 双音振荡器 3.3音调控制器 3.4 OCL功放 3.5一键控制与音量控电路 3.6外音与供电 3.7理论数据3.8电路仿真与结果第4章 整机电路的工作原理4.1整机电路图4.2整机电路的工作原理分析第5章 电路的调试与数据分析5.1.调试仪器与使用5.2.电路的调试步骤5.3数据的误差分析方法第6章 电路绘图与打印操作 6.1电路原理图的绘制与打印操作 6.2单面印刷电路板的绘制与打印操作6.3仿真与波形图
3、绘制与打印操作结论与体会1.课题的指标完成情况2.总结与收获参考文献附录1. 元器件列表2. 整机电路原理图3. 印刷电路板图第一章 绪论1.1 研究方向，功能与特点，发展现状；采用了哪些新技术；本次课程设计主要涉及到集成运算放大器，集成芯片如CC4017芯片集成化较高的元件的应用，以及一些简单与非门芯片、晶体管、电阻、电容等一些分立元器件的搭接和应用。集成运算放大器可以对电压进行1100的线性放大，所以其可以用在对信号电压的简单放大或者用在功率放大器中。由于其集成化，使得电路的设计便利，性能方面也较分立元件好。晶体管、电阻、电容已经经过了较长时间的发展，种类繁多，如果合理选用，设计这些基本的
4、元器件是电子设计的关键。而且通常情况下，其可用来弥补集成电路性能上的不足，使得电路性能更优越，也更具创新。数字芯片的使用在电子上得到了广泛应用，由于其集成化高，可实现多功能，给设计带来很大的方便。本电路设计中运用集成运算放大器对电压进行放大，采用电阻、电容构造电路实现音调控制，采用集成运放与三极管级联的形式实现功率放大，运用计数器实现对多路信号的选择。1.2.设计任务与技术指标要求；设计任务：一键控制式的多功能扩音装置1、 声电转换器件指定用驻极体话筒；2、放大用集成电路，写出电路选择、元件器件参数值计算；AV=60。讨论静态工作点设值；计算最大输出值与输入值；3、差分运算与音调控制器要求用集
5、成电路（TL082）芯片设计；4、消除环境噪声电路的工作原理：音调控制，计算出高、低音的提升、衰减量为6dB。5、 设计要求：用Protel 99SE或Protel 画出设计方框图、整机电路的电路原理图、然后画出PCB单面板图和生成元器件列表；仿真图只要求放大、差分运算与振荡器的电路波形。6、双音振荡器电路要求选用与非门芯片，要查找具体型号；振荡器一：7Hz振荡器二：8.6kHz7、 设计集成OCL功率放大器电路。计算出Pmax=6W。负载电阻（扬声器）可以根据标准值4、8、16、32，进行串、并联组合使用。8、 能量提供必须用电池6伏单电源供电，不允许使用升压或单电源变双电源供电电路；第二章
6、 方案设计框图与比较2.1方案设计图OCL功放声电转换差分运算音 调控制器电声转换负载6V电池组供电ABCD声电转换双音振荡器一键控制与音控同相放大同相放大外音输入方案一BTL功放声电转换仪器放大器音 调控制器电声转换负载6V电池组供电ABCD声电转换双音振荡器移位寄存器外音输入方案二2.2简介方案中的优点与不足；方案一: 此方案为本次课程设计所采用的方框图。此方案的优点为对于音频信号的放大可以放大两次，最大放大100*100倍。另一个优点是采用计数器实现一键控制时重新计数的反馈设置较容易，同时采用OCL功放实现比较简单、易行。缺点：先同相放大再差分放大的抗噪效果不是很好，虽然OCL功放容易搭
7、接，但是实现大功率放大，对电路的对称性，晶体管的放大倍数要求过于苛刻，不容易满足。方案二：此方案是本人自己想出来的一套针对设计要求的设计方案框图。这套方案的优点是：选用仪器放大器对差分信号进行放大，既可以达到放大电压的效果，同时仪器放大器的抗噪效果很好，另外一个方面，实现一键式控制最容易想到4位移位寄存器，选用它不会浪费过多的引脚。最后我选用的BTL功率放大器，它的一个好处是功率可以放大为OCL的4倍，实现大功率放大比OCL要容易。缺点：仪器放大器的放大倍数有限，不能放大到100*100那么大，让移位寄存器的反复实现一键式控制的电路比较麻烦，还有就是BTL的电路比OCL要复杂的多，可操作性受到
8、限制。2.3具体落实选定方案各能完成什么技术指标与指标。1、对信号进行60倍的电压放大，并输入到差分运算放大器中。2、差分电路实现消除环境噪声，并对差分信号进行进一步的放大。3、音调控制器能够实现对高、低音的提升和衰减各6dB。4、双音振荡电路采用与非门可实现一个振荡频率为7Hz，一个频率为8.6kHz的双音振荡。5、一键控制器实现对多路信号的选择。6、OCL功率放大器可以实现输出额定功率为6W的信号。第三章 单元电路设计、元器件选择与计算根据任务书的技术要求与指标，结合课题的方案，设计具体选定方案中选定每一部分单元电路，论述单元电路选择的依据，优点与不足；元器件作用等，绘制单元电路原理图；计
9、算如何选择元器件参数值的情况？并用设计与计算的方法阐述理论公式推导，说明技术指标的落实部署情况？3.1放大电路 声电转换器电路（驻极体式话筒）的输出必须通过电容耦合输出给放大器进行信号处理才能得到理想的音频信号。这里的放大电路选用集成运算放大器的同向比例运算电路实现。集成运算放大器在进行放大交流信号时，输入，输出一定要用耦合电容来隔离直流信号。由于电源电压规定为6V，那么必须设置合理的静态工作点才能使放大电路正常工作。静态工作点的设定过程为：将电源电压的正极与地线之间用2个电阻器串联分压后，讲串联节点的电压值接到一个输入端上，以确保运放的所有输入、输出端的静态电压值等于电源电压的一半，其实这个
10、过程是在确保集成运放中的三极管电路的工作点。这样才能使运放电路可以放大交流信号。 这里设置静态工作点的分压电阻都取为10k，若要使得信号得以正常放大还需要引入负反馈，即图中的R，根据同向放大的放大倍数公式，图中的电压增益为A=1+R/R。这里的集成运放采用TL082芯片，根据设计要求要达到60倍的放大，则R=1k，R=59k。最大输出为电源电压为6V, 由放大倍数为60倍可得出最大输入的峰值为0.05V，峰-峰值为0.1V。 R22C12R1RfC1为了去除噪声，还要采用差分电路。差动放大电路是对两路信号的差值进行放大，所以受到周围环境影响的电信号就相互抵消，而不会再输出中出现。根据设计要求集
11、成运放部分仍采用TL082。在差分放大的过程中仍需考虑静态工作点的问题，处理方法与同向放大一样。差分运算的电压增益公式A=(1+R / R)(U - U )这里由于没有特殊要求，所以取R =100k，R =10k，实现对差分放大11倍。R23C13 同向放大电路图 双音振荡器电路图3.2. 双音振荡器 根据设计要求，要选用与非门构成双音振荡电路。然而并不是所有的与非门都可以采用，必须选取施密特与非门。图中就是采用74LS132的3个与非门组成双音振荡电路。所谓双音振荡，无非是选用一个与非门的振荡频率去控制另一个与非门的振荡。电路的工作原理如下：2脚始终接高电平，当1脚上的高电平时，其3脚输出为
12、低电平，于是就把12、13脚对应的与非门置于高电平，无论4、5脚对应的与非门的振荡如何。直到1脚上的振荡出于低电平，这时12脚被打开，11脚的输出就随着13脚的电平变化，即13脚的输出反应5脚的振荡。由于1脚上的振荡频率与5脚上的RC振荡频率不一样，就产生了双音振荡。由设计要求可知，1脚的振荡频率为7Hz, 而5脚处的振荡频率为8.6KHz。双音振荡器的上门限电压值为1.52V，下门限电压值为0.61.1V，这里取上门限电压为1.8V，下门限电压为0.8V。由振荡频率的公式f=1/T可知，振荡器的振荡周期为T=t+ t，其中t=RCln（6- V）/(6- V)；t=RCln（0- V）/（0- V）；将数值带入公式得出1脚的RC为0.14，这里取电容C 为1uF,电阻R 取140K，5脚的RC为1.2*10，则C取0.1uF,R取1.2 K.3.3音调控制器 音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。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保持不变。因此，音调控制器的电路课由低通滤波器与高通滤波器构成。有集成运放构成的低音提升、衰
