哈尔滨工业大学。
2008 年3 月。
扩音系统就是对音频信号进行功率放大的系统。扩音系统在生产生活中具有十分广泛的用途。。我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。
按照设计的方案进行**以及调试，观察**效果并与课题要求的性能指标进行对比。最后分析误差产生的原因以及改进的方案。
关键词：环境噪声；音调控制；功率放大；误差分析。
目录 2第1章绪论 3
1.1 课题背景及意义 3
1.2 有关说明 3
1.3软件环境 3
第2章方案审计框图与比较 4
第3章单元电路设计、元器件选择与计算 5
3.1 电源电路单元 5
3.2 噪声消除单元 5
3.3中间级放大单元 7
3.4音调控制单元 8
3.5 btl功率放大单元 14
第4章整机电路的工作原理 16
第5章电路的调试、**与数据分析 16
5.1电源电路单元** 16
5.2噪声消除单元** 16
5.3中间级放大单元** 18
5.4音调控制单元** 18
5.5btl放大**单元** 21
5.6数据分析 21
第6章结论与体会 23
6.1 课题指标完成情况 23
6.2总结与收获 23
附录 241 元器件列表 24
2整机电路原理图 27
3 印刷电路板图 28
4 参考文献 29
近年来，人们生产生活水平稳步提高。电脑、***、cd机、随身听等娱乐设备迅速普及，现代化电子教学迅速推广，电子设备的推广给国家和人民带来了极大的方便。因为电子设备的普及，音响设备在现实生活中的应用也变得越来越广泛。
同时也导致了扩音系统设计的高速发展。扩音电路最基本的功能在于将原有音频信号进行放大后输出。而现在随着各种新的设计理论不断产生，扩音系统的发展趋势是高保真化、数字化以及小型化。
高保真的定义是与原来的声音高度相似的重放声音，也就是在扩印过程中消除噪音使声音不失真；数字化是指扩音电路实现自动调节功能声音的大小、音调等性能。现在我们要设计的就是这种能够达到消除噪声以及自动控制音调的扩音电路。
已知技术参数和设计要求：
1.采用差分电路，消除环境噪声（按学号确定**=27）
2.采用有源音调控制器控制音调（按学号确定提升、衰减量db=27）
3.采用btl功率放大器，使电路最大输出btl功率（按学号确定pw=27）
4.便携式电池6伏供电。
5.话筒：采用驻极体话筒。
6.扬声器：阻抗选择范围ω；功率选择范围：1w，2 w，4 w，5 w，8 w，10 w，15 w，20 w，25 w，30w
1．protel 99se
2. multisim 10
本课程设计电路分成四个模块进行设计，方案框图如图1：
图1：设计方案框图。
第一模块是利用差分放大电路进行噪音消除。此模块可选用三极管或运算放大器进行设计。其中三极管电路简单，器件常见，并且由三极管组成的具有恒流源的差分放大电路性能较好，三极管电路缺点是三极管值不稳定，易发生变化。
现选择三极管设计本模块，经耐心调试，可使其达到所要求的指标。本模块预计使其差分信号放大倍数为27。
第二模块是中间级放大电路，可选用三极管或运算放大器进行设计。因集成运算放大器精度高，且容易控制输入电阻以满足前一级对负载的要求本模块，所以采取运放设计本模块。本级对小信号进行放大，以达到最后的最大输出功率的要求。
第三模块是音调控制电路模块，本模块使用运放反相放大，改变电容值，进而对频率产生影响，使其对不同频率的音频信号进行提升或衰减的控制。本模块预计使电路的最大衰减量及最大提升量为27db。
第四模块是btl功率放大模块，本模块采用集成芯片tda2030。tda2030优点是工作电压范围大，精度高，输出功率较大。本模块预计使其最大输出功率为27w。
本模块使用运算放大器lm324来进行直流电源的转换。利用利用运算放大器的同相放大使电源的输出电压为+12v，利用运算放大器的反相放大使电源的输出电压为-12v。lm324电源电压变化范围大，因此可以直接使用6v电池作为电路电源。
电路原理图如图2所示：
图2：电源转换电路图。
其中运放u1a输出端输出+12v电源，u2a输出端输出-12v电源。
消除噪声的系统采用具有恒流源的差分放大电路实现，电路中三极管、、和采用常用的2n2222a型三极管，其值为200。三极管、与电阻、、、及电位器共同组成差分放大单元的基本电路。三极管、与电阻、、共同组成恒流源电路，为差分电路的三极管提供恒定的电流。
由于三极管、、和的特性相同，所以电路参数应完全对称，通过来调整电路的对称性。同时，由于电路的对称性特点，电源波动及温度的变化等因素对、的影响是一样的。因此，本差分放大电路可达到抑制环境噪声的作用。
其电路图如图3所示：
图3：噪声消除电路图。
本模块采用双端输入双端输出，输入为两个驻极体话筒， 负载为下一级输入电阻。当声音从一个话筒输入时，其输入端信号为。其中 s(t)为语音信号，n(t)为环境噪声；另一输入端信号为= n(t)，输出信号为。
因此可很好的起到放大音频信号及抑制噪声作用。
由于选用了双端输入双端输出型的差分电路，可知其差模电压增益为： =共模电压增益为：。
差分放大电路的正负直流源电压分别为：+=12v，-=12v。电路静态工作点主要由恒流源决定，故一般先设定的值。
取值要恰当，一般为几十微安至几毫安。本设计取，所以有，，所以，因此近似取==6.8。
若想使=27，则可设=10，取=6.2。又由公式：，得=11.3。所以取==2， =10。
为了防止负反馈过强，使得放大器增益很小，所以射极电阻不能太大，一般取取值为几十欧姆左右的精密电位器，以便调整电路的对称性，在此取=47。
本模块采用集成运算放大器lm324，利用其反相放大，且使其输入电阻满足上一级的负载电阻=6.8。设计电路图如图4：
图4：中间级放大单元电路图。
其中为电源内阻，即上一级输出电阻，，本级输入电阻为，为负载。本模块电压放大倍数为：＝－2。
经过差分放大和中间级放大，音频信号共放大54倍。音频信号一般为几到几十毫伏，由此可知，经过放大后信号将达到几百毫伏，能够满足最大输出功率的要求。
音调控制单元采用反馈型音调控制电路，其工作原理如图5所示。为了使分析方便，取，，
图5：音调控制单元电路图。
当信号频率处于低音频区时，可将近似看作开路，信号的传输和反馈主要由上半部分电路完成，所以为低频调节电位器。当信号频率在高音频区时，可看成近似短路。下半部分电路是影响频率特性的主要因素，所以使高音调节电位器。
现分析如下。
1 信号频率在低频区。
此时简化电路如图所示，放大单元是理想放大器，上几乎没有电流流过。
1) 低频提升。
当的滑动端移到最左端时，电路如图6所示，图6：低频提升电路图。
其中：，则有：
当信号频率降到时，可求得：
根据上述分析可知，在中音频区，其闭环增益为0db，随着频率的降低，增益将逐渐增大。当和时，幅频特性曲线出现转折，所以和是两个转折频率，低频最大提升量可达。
2)低频衰减。
当的滑动端移到最右端时，电路如图所示，图7：低频衰减电路图。其中：令：
则有：由此可知：
当信号频率降到时，可求得：
由分析可知，在接近中音频区的闭环增益为0db，从开始，随着频率的降低，到时，进入平坦部分，达到最大衰减量。
2 信号频率在高频区。
为了分析方便，将t型电路等效成△型电路， 因，则。等效电路图如图8所示：
图8：高频等效电路图。
1) 高频提升。
的滑动端位于最左端时：令：则有：
当信号在中音频区时，,则有：
当信号频率时，则有：
2)高频衰减。
同理，的滑动端位于最右端时：
当时，最大衰减量为：
3 本电路的设计。
因为学号为27，所以在电路最大衰减量为-27db，最大提升量为27db，则。
低频最大提升量：
高频最大提升量：
则有：现取值：
则可求得：，
另外，电容取值：，。
功率放大器的作用是给音响放大器的负载(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率越大越好，效率越高越好，输出信号的非线性失真越小越好。
功率放大器常见电路形式有otl(output transformerless)电路、ocl(output capacitorless)电路和btl（balanced transformer less）电路。其组成有用集成运算放大器和晶体管组成的功放及专用集成电路功放。本课程设计选用btl电路进行功率放大。
模拟电子技术课程设计
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