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1、- 0 -模拟电子技术实验设计报告课题名称： 学 院： 班 级： 组 员： - 1 -直流稳压电源和语音放大器电路设计直流稳压电源和语音放大器电路设计1 直流稳压电源1.1 实验目的 （1）设计一个双路直流稳压电源 （2）输出电压 UO = 12 V ，最大输出电流 IOMAX = 1 A （3）输出纹波电压 UOP-P 5 mV ，稳压系数 SV 510-3 （4）加输出限流保护电路。最大输出电流不超过 1 A （5）对所设计的电路进行计算机仿真 （6）此电源作为后面语音放大器电路的工作电源使用。 1.2 设计方案 本实验所需设计的电路主要由两部分组成，即直流稳压电源电路和语音放大电路。下文
2、 所述主要以此两部分电路为主，分别对其进行设计与调试。 直流稳压电源电路的作用是为后续电路提供直流偏置，为 LM 324 、TDA 2030 等芯片 提供 12 V 稳定电压。此电路主要由变压、整流、滤波、稳压四部分电路组成。变压电路 由一个降压变压器构成，将 220 V 市电降低到所需的低电压值。整流电路一般由四个二极管 首尾相连构成单相桥式整流电路，本设计实验中使用一个整流桥来代替。滤波电路由一个并 联在整流电路与稳压电路之间的大电容构成。稳压电路主要由稳压芯片 78XX、79XX 和外 围电容构成，由此输出的电压即为所需的稳定正负电压。 本实验设计建立在理论基础之上，首先对设计原理图进行
3、计算机仿真，在保证仿真结果 与实验所需结果基本吻合的情况下，购买元器件进行实际电路设计，并使用示波器等测试仪 器对电路进行检测与调试，以保证其正常工作。1.3 设计原理线性稳压源电路设计以变压、整流、滤波、稳压四部分电路分别进行理论设计与电路仿 真。 根据稳压电源的输出电压 UO，输出电压 Ui，输出纹波电压UO，正确地确定出变压 器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，然后合理地选择这 些器件 原理图如下：- 2 -1)降压部分：电源变压器的作用是将电网 220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的 交流电压 Ui。虽然理论分析要求理想状态下负载变化时输出电压基本不变，
4、电网电压 变化输出电压基本不变。但是，实际分析电源电路时要特别考虑的两个问题，第一，允 许电网电压波动10，第二， 负载有一定的变化范围。 2)整流电路：降压后的交流电压u2通过整流电路整流变成单向脉动直流电压直流脉动电 压经过滤波电路变成平滑的、脉动小的直流电压，即滤除交流成分，保留直流成分。整 流电路采用的是桥式整流器，虽然桥式整流器需要4只整流二极管，但是整流效率比较 高，脉动成分比较少，因此得到了广泛的应用。3)滤波电路：桥式整流后在负载 RL 上得到的是脉动直流电压，但是纹波仍然较大，还必 须经过平滑滤波后才能实际应用。为减小电压的脉动，通过电容滤波电路进行滤波，输 出平滑的直流电压
5、,滤波电路一般由电容组成。由于电容的充放电作用，当电容容量足 够大时，充入的电荷多，放掉的电荷少。 4)稳压电路：由于输入电压 u1 发生波动，负载和温度发生变化，滤波电路输出的直流电 压 Ui 也会随之变化为了维持输出电压 Ui 稳定不变，需加一级稳压电路稳压电路的 作用是当外界因素(电网电压、负载、环境温度)发生变化时，能使输出直流电压不受影 响而维持稳定的输出。稳压电路组合使用两个正负输出的固定式集成稳压器以获得我们 所需的正、负电压。在稳压电路后还需进行滤波处理，用于克服稳压电路在深度负反馈 工作下可能产生的自激振荡或，进一步减小输出电压中的纹波分量。1.4 具体实验原理仿真图：- 3
6、 -电路参数设计如下： （1）确定稳压电路的最低输入直流电压：带入指标，得确定电源变压器副边电压，电流及功率为：取 Ii 为 1.1A,所以我们选择副端电压为 15V，功率为 30W 的变压器。 （2）选择整流二极管和滤波电容，相对于二极管的整流效果，利用桥式整流器更容易实现，且方便，整流效果更好。而滤波电容，由公式可得，,得电容选择为 2200uF 的电解电容。 （3）稳压器的选择：本实验中选择固定式三端集成稳压器，L7812 和 L7912，该系列稳压 块有过流，过热和调整管工作安全区保护，以防过载而损坏。一般不需要外接元件 即可工作，有时为改善性能也加少量元件。1.5 实验内容：仿真调试
7、： 1）通过变压器后的波形，及幅值。- 4 -通过图形可以看出，降压后峰峰值为 15.5V 左右，符合要求。2）通过桥式整流器- 5 -整波后波形如黄线，基本符合要求。 3）通过滤波电容，稳压器后：此时已经是直流电压了，达到了实验目的，U1=12.028V, U2=-11.995V，达到了实 验的基本要求。- 6 -正端纹波电压 负端纹波电压 这也达到了我们的设计要求。 电路焊接与调试：在实际电路焊接中，我们根据原理图连接电路，同时还特别注意了焊接的方法， 防止虚焊和短接，并且特别注意桥式整流器和 L7812，L7912 的连接顺序。 在调试中，首先用示波器直流档分别测了正电压为 12.03V
8、，负电压为-11.96V，基 本符合要求，测量纹波时，用毫伏表测量正，负的纹波电压，正端为 0.3mF，负端 为 4mF，但在接入 1K 负载测量电压时，负端电压纹波显著增大，通过分析可知， 此时电源的带负载能力不强，由于我们的滤波电容选取过小，所以在稳压管后，正， 负端分别并联了 220uF 的电容，此时达到了预期的效果。1.6 主要参考元器件 220 V 转双 15 V 变压器，整流桥堆 KBP 206、三端集成稳压器 （LM7812、LM7912） ，电容电阻由于要求为输出由于要求为输出 12 V 电压，本设计方案中所使用的三端稳压器为电压，本设计方案中所使用的三端稳压器为LM7812C
9、T、LM7912CT，其外形与引脚如图所示。- 7 -LM7812CT、LM7912CT 外形与引脚图LM 7812 CT、LM 7912 CT 的输出电压是 12 V 稳压电压。由其构成的稳压电路设计 图如图所示，电路中电容 C5 、 C6作用是抵消长线电感效应，消除自激振荡，一般取 C = 0.33 F；C3 、C4作用是消除高频噪声，改善负载的瞬态响应，一般取 C = 0.1 F。 正常工作时输入输出电压差至少要大于正常工作时输入输出电压差至少要大于 3 V，即由输出电压，即由输出电压 uout为正负为正负 1212 V V 推算得输推算得输 入电压入电压 uin至少为至少为 1515
10、V V。本设计方案使用整流桥堆本设计方案使用整流桥堆 KBP 206 进行整流。进行整流。 整流桥堆 KBP 206 的外侧两个管脚分别标有 （+） 、 （-） 标记，表示正负电压输出； 内测两个管脚标有 （） ，表示交流电压输入。- 8 -KBP 206 芯片- 9 -2 语音放大电路设计2.1 实验目的 1.掌握分立或集成运算放大器的工作原理及其应用； 2.掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法； 3.了解语音识别知识； 4.进一步培养工艺素质和提高基本技能。 2.2 实验原理 语音放大电路由“前置放大器” 、 “有源带通滤波器” 、 “功率放大器” 、 “扬声器”构成。 电路结构如图
11、所示，并且可以采用前几个实验的设计结果，通过适当的参数调整来实现本实 验的要求。电路指标如下： 1.前级放大电路 （1）输入信号 Uid10m； （2）输入阻抗 Ri=。 2.有源带通滤波器 （1）通带增益：Av=1； （2）通带频率范围 300Hz3KHz。 3功率放大器 （1）负载阻抗 RL8； （2）电源电压12V，12V（直流稳压电源） 。)e(j HPH cc1理想高通滤波器)e(j BSH1c12c 1c 2c理想带阻滤波器理想带通滤波器)e(j BPH1c12c 1c 2c)e(j LPH cc1理想低通滤波器2.3 设计原理输入 信 号前置放 大 器有源滤 波 器功率放 大 器
12、扬声器- 10 -（1）在测量用的放大电路中，一般传感器送来的直流或低频信号，经放大以后多用单 端形式输出，在典型情况下，有用信号的最大幅度可能仅有若干毫伏，而共模噪声高达几伏， 所以放大器输入漂移和噪声等因素对于总的精度至关重要，放大器本身的共模抑制比特性也 相当重要。因此，前置放大电路应该是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号电 路。（2）有源滤波电路 有源滤波电路是由有源器件与 RC 网络组成的滤波电路，按通带的性能可分为低通滤波 器、高通滤波器、带通滤波器等。用低通滤波器和高通滤波器串接起来也可以组成带通滤波 器。 （3）功率放大器 功率放大器的主要作用是向负荷提供功率，要求输
13、出功率尽可能大，转换效率尽可能高， 非线性失真尽可能小。 功率放大器的形式很多，有 OCL 互补对称功率放大电路、OTL 功率放大电路、BTL 桥 式推挽功率放大电路和变压器耦合功率放大电路等。这些电路各有优点，可以根据设计要求 和设备条件综合考虑选用。 （5）在实验中，运放 U1 选择 LM324 芯片进行前置放大。LM324N 是四运放集成电路， 它采用 14 脚双列直插塑料封装,它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用 外，四组运放相互独立。 由于 LM324 四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单 电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 LM324N
14、 的产品特性有： （1）内部频率补偿； （2）直流电压增益高（约 100dB） ； （3）单位增益频带宽（约 1MHz） ； （4）电源电压范围宽：单电压（3-30V） ，双电压（1.5-15V） ； （5）低功耗电流，适合于电池供电 ； （6）低输入偏流 ； （7）低输入失调电压和失调电流 ； （8）共模输入电压范围宽，包括接地 ； （9）差模输入电压范围宽，等于电源电压范围。2.4 电路设计 如图 3-1 所示，语音放大器电路主要分为话筒输入电路、前级放大电路、带通滤波电路、 功率放大电路、喇叭输出电路这五部分组成。 下述设计方案主要围绕这五部分电路进行单独设计与整体设计。 语音放大器电路
15、的总体设计原理图如图所示。- 11 -语音放大器电路（1）驻极体话筒语音输入电路 驻极体话筒语音输入电路的作用是将人说话时的声音信号转换为电信号以后输入到电路 中。驻极体话筒如图所示。驻极体话筒驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、 无线话筒及声控等电路中。它属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在 这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直 流工作电压。- 12 -驻极体话筒在使用前需要对其极性、灵敏度等一系列参数进行简单的检测。 极性的判别：将万用表拨至 R1 k 档，黑表笔接任一极，红表笔接另一极。再对调 两表笔，比较两次测量结果，阻值较小时，黑表笔接的是源极，红表笔接的是漏极。 灵敏度检测：将万用表拨至 R1 k 档，两表笔分别接话筒两电极（注意不能错接到 话筒的接地极） ，待万用表显示一定读数后，用嘴对准话筒轻轻吹气（吹气速度慢而均匀） ， 边吹气边观察表针的摆动幅度。吹气瞬间表针摆动幅度越大，话筒灵敏度就越高，送话、录 音效果就越好。若摆动幅度不大（微动）或根本不摆动，说明此话筒性能差，不宜应用。 检测出其极性后便可选择合适的偏置电路进行设计。本方案所使用的设计原理图如图所 示。驻极体话筒语音输入电路（2）前置放大电路 声音从语音输入电路输入，转
