① 設計報告
借鑒別人的：
目錄
一．... 緒論... 2
二．... 設計目的... 2
三．... 設計任務與要求... 2
四．... 主要元器件... 3
五．... 設計原理與參考電路... 3
1. 前置放大電路... 3
2. 有源濾波電路... 3
3. 功率放大電路... 4
六．... 設計內容與步驟... 5
1. 分配各級放大電路的電壓放大倍數... 5
2.確定各單元電路及元件參數... 6
3.在實驗電路板上組裝所設計的電路... 6
4. 前置放大電路的調試... 6
5. 有緣帶通濾波電路的調試... 6
6. 功率放大的電路的調試... 7
7. 系統聯調... 7
8. 試聽... 7
七．... 市場前景分析... 8
一． 緒論
在我們的日常生活和工作中，經常會遇到這樣一些問題，如在檢修各種機械設備時，常常需要能依據故障設備發出的異常聲響來尋找故障，這種異常聲響的頻譜覆蓋面往往很廣；又如我們在打電話時，有時往往因聲音太大或干擾太大而難以聽清對方講的話，於是需要一種既能放大話音信號又能降低外來雜訊的儀器。諸如以上原因，具有類似功能的實用電路實際上就是一個能識別不同頻率的小信號放大系統。
二． 設計目的
1.掌握集成運算放大器的工作原理及其應用
2.掌握低頻小信號放大電路和功放電路的設計方法
3.掌握有源濾波器的參數計算及設計方法
4.了解語音識別知識
三． 設計任務與要求
圖2—1 語音放大電路框圖
圖中各基本單元電路的設計條件分別如下：
（1）前置放大器：
輸入信號 Uid≤10mv
輸入阻抗 Ri≥100kΩ
共模抑制比 KCMR≥60dB
（2）有源帶通濾波器：
帶通頻率范圍 300Hz~3kHz
（3）功率放大器：
最大不失真輸出功率 Pom≥5W
負載阻抗 RL=4Ω
電源電壓 +5V,+12V
（4）輸出功率連續可調：
直流輸出電壓 ≤50 mV
靜態電源電流 ≤100mV
四． 主要元器件
集成運算放大器 LM741
集成功放 TDA2003(另加散熱器)1片
4Ω喇叭（麥克風） 1隻
1/4金屬膜電阻、可調電阻、電容若干
五． 設計原理與參考電路
1. 前置放大電路
前置放大電路也為測量用小信號放大電路。在測量用的放大電路中，一般用感測器送來的直流或低頻信號，經放大後多用單端方式傳輸，在典型情況下，有用信號的最大幅度可能僅有若干豪伏，而共模雜訊可能高到幾伏，故放大器輸入飄移和雜訊等因素對於總的精度至關重要，放大器本身的共模抑制特性也是同等重要的問題。因此前置放大電路應該是一個高輸入阻抗，高共模抑制比，低漂移的小信號放大電路。
2. 有源濾波電路
有源濾波電路使用有源器件與RC網路組成的濾波電路。
有緣濾波電路的種類很多，如按通道的性能劃分，又分為低通（LPF）、高通（HPF）、帶通（BPF）、帶阻（BEF）濾波器。在本次的設計過程中採用寬頻帶通濾波器。
在滿足LPF的通帶截止頻率高於HPF的通帶截止頻率的條件下，把相同元件壓控電壓源濾波器的LPF和HPF串接起來可以實現Butteworth通帶響應，如圖所示。用該方法構成的帶通濾波器的通帶較寬，通帶截止頻率易於調整，因此多用作測量信號雜訊比（S/N）的音頻帶通濾波器，如在電話通令系統中，採用如圖所示的濾波器，能抑制低於300Hz和高於3000Hz的信號，整個通帶增益為8dB，運算放大器為741。
參考電路圖：
圖1.寬頻BPF
3. 功率放大電路
功率放大的主要作用是向負載提供功率，要求輸出功率盡可能大，轉換功率盡可能高，非線性失真盡可能小。
功率放大電路的電路形式很多，有雙電源供電的OCL互補對稱功放電路，單電源供電的OTL功放電路，BTL橋式推挽功放電路和變壓器耦合功放電路等。在本次設計過程中，採用了五端集成功放。
五端集成功放：TDA200X系列包括TDA2002/TDA2003（或D2002/D2003/D2030或MPC2002H等）為單片集成功放器件。其性能優良，功能齊全，並附有各種保護，消雜訊電路，外接元件大大減少，僅有五個引出腳（端），易於安裝、調試，因此也稱為五端集成功效。集成功放基本都工作在接近乙類（B類）的甲乙類（AB類）狀態，靜態電流大都在10~50mA以內，因此靜態功耗很小，但動態功耗很大，且隨輸出的變化而變化。五端功放的內部等效電路，主要技術指標與引腳圖可參見集成電路有關手冊。
下圖是TDA2003的典型應用電路，圖中補償元件Rx、CX可按下式選用
RX=20R2
CX=1/2*π*R1*f0
式中：f0是-3dB帶寬，通常取RX=39Ω，CX=0.033uF
參考電路圖：
圖2.五端功放TDA的應用
圖3.整體效果圖
六． 設計內容與步驟
1. 分配各級放大電路的電壓放大倍數
由電路設計要求得知，該放大器由三級組成，其總的電壓放大倍數AU=AU1*AU2*AU3。應根據所要求的總放大倍數AU來合理分配各級電壓放大倍數(AU1~AU3)，同時還要考慮到各級基本放大電路所能達到的放大倍數。因此在分配和確定各級電壓放大倍數是，應注意以下幾點;
1由輸入信號Uid,最大不失真輸出功率Pom,負載阻抗RL,求出總的電壓放大倍數（增益）AU。
2為了提高信噪比S/N，前置放大電路的放大倍數可以適當取大些。一般來說，一級放大倍數可達幾十倍。
3為了使輸出波形不致飽和失真，輸出信號的幅值應小於電源電壓。
2.確定各單元電路及元件參數
根據已分配確定的電壓放大倍數和設計已知條件，分別確定前置級、有源濾波級與輸出級的電路方案，並計算和選取各元件參數。
3.在實驗電路板上組裝所設計的電路
檢查無誤後接通電源,進行調試。在調試時要注意先進行基本單元電路的測試，然後再系統聯調。也可以對基本單元採取便組裝邊調試的方法，最後系統聯調。
4. 前置放大電路的調試
（1）靜態調試：調零和消除自激振盪。
（2）動態調試：
1在兩輸入端家差模輸入電壓uid（輸入正弦電壓，幅值與頻率自選），測量輸出電壓uod1,觀測與記錄輸出電壓與輸入電壓的波形（幅值，相位關系），算出差模放大倍數Auc1.
2在輸入端加共模輸出電壓Uic，（輸入正弦電壓，幅值與頻率自選），測量輸出電壓Uoc1，算出共模放大倍數Auc1.
3算出共模抑制比KCMR。
4.用逐點法測量幅頻特性，並作出幅頻特性曲線，求出上下限截止頻率。
5測量差模輸入電阻
5. 有緣帶通濾波電路的調試
（1）.靜態調試：調零和消除自激振盪。
（2）.動態調試：
1輸出電壓的測量以及輸出波形同上。
2測量幅頻特性，作出幅頻特性曲線，求出帶通濾波電路的帶寬BW2。
3在通帶范圍內，輸入端加差模輸入電壓（輸入正弦信號、幅值與頻率自選），測量輸出電壓，算出通帶電壓放大倍數（通帶增益）Au2。
6. 功率放大的電路的調試
（1）靜態調試：
集成功放（如TDA200X）或用運算放大器驅動的功放電路，其靜態調試均應在輸入端對地短路的條件下進行。
電路靜態調試：輸入對地短路，觀察輸出有無振盪，如有振盪，採取消振措施以消除振盪。
（2）功率參數調試：
集成或分立元件電路的功率參數測試方法基本相同。測試中應注意輸出信號不失真的條件下進行，因此測試過程中，必須用示波器監視輸出信號。
7. 系統聯調
經過以上對各級放大電路的局部調試之後，可以逐步擴大到整個系統的聯調。聯調時：
1令輸入信號Ui=0（前置級輸入對地短路），測量輸出的直流輸出電壓。
2輸入f=1kHz的正弦信號，改變ui幅值，用示波器觀察輸出電壓uo波形的變化情況，記錄輸出電壓Uo最大不失真幅度所對應的輸入電壓ui的變化范圍。
3輸入ui為一定值的正弦信號（在Uo不失真范圍內取值），改變輸入信號的頻率，觀察Uo的幅值變化情況，記錄Uo下降到0.707Uo之內的頻率變化范圍。
4計算總的電壓放大倍數。
8. 試聽
系統的聯調與各項性能指標測試完畢之後，可以模擬視聽效果；去掉信號源，改接微音器或收音機的耳機輸出口即可，用揚聲器（8Ω的喇叭）代替RL，從揚聲器即可傳出說話聲或收音機里播出的美妙音樂聲，從視聽效果來看，應該是音質清楚，無雜音，音量大，電路運行穩定為最佳設計。
七． 市場前景分析
功能介紹：本作品是由集成運算放大器組成的語音發大電路。接在收音機的耳機介面，從語音放大器的揚聲器便可播出美妙的音樂聲，音質清楚，無雜音、音量大，電路運行穩定。
若製作一個由功率放大器、聽筒放大器、線路放大器、話筒放大器、發送/接收衰減器、電平監測器、雜訊檢測電路(背景雜訊監測器)來構成的語音開關。
當對講通話設備的揚聲器和話筒的距離較近時，因揚聲器發出的聲音會被話筒再次吸收(聲學耦合)，故會發生蜂鳴、回聲等現象。為解決此問題，可根據輸入信號的強弱判斷應優先接收哪種聲音，並放大發送音聲的音量、降低接收聲音的音量，來抑制聲學耦合，防止蜂鳴出現。同時還可通過雜訊檢測電路檢測並降低其周圍的雜訊，使通話更加清晰。
此類作品可用於可視門鈴/對講機，熱水器遙控，會議系統或無線及其等。