图2 前置放大电路
电路工作原理是:
交流信号自同相端B点输入,输出信号经Rf反馈至A点。则反馈电压为: VA?R2?VO (1)
R2?Rf因为放大器的电压增益Avf?1?(RfR2),故:
Vo?(1?RfR2)?Vi?R2?RfRf*VB (2)
由式(1)(2)可得反馈电压VA与输入电压VB相等,因此,电阻R1两端的电位相等,且相位相同,称R1为自举电阻。流经R1的电流可视为零,从而大大提高了交流放大器的输入电阻。输入电阻:
Ri?(R1//ric)?(1?Avf) (3)
式中,F为反馈系数:
F?R2 (4)
R2?Rf按照图2中所示的电路参数,由式(3)可得输入电阻:
Ri?(R1//ric)?(1?Avf?F)?200K? (5) 前置放大电路电压放大倍数为: Av?
RfVo?1??11 (6) ViR2对于前置放大电路的设置,对于输出阻抗较高的话筒,语音输入级的放大电路可以采用上述的自举式同相交流电压放大器,其电路如图2 所示。但是对于其集成芯片LM324也可以换成?A741,其采用双电源供电,其运放的增益带宽积虽然不高,但这里电压增益不高,故能达到语音放大的电路频响要求。 3.2.3 有源带通滤波器(BPF)
有源滤波电路是用有源器件与RC网络组成的滤 波电路。这里需要有源带通滤波电路。。有源滤波器同无源滤波器比较,处理效果好,主要可以同时滤除多次及高次谐波,不会引起谐振。
在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下,把相同元件压空电压源滤波器的LPF和HPF串接起来可以实现Butterworth通带响应,如图3所示。用该方法构成的带通滤波器的通带较宽,通带截止频率易于调整,因此多用作测量信号噪声比的音频带通滤波器。采用图3所示的滤波器,能抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号,整个通带增益为8dB,运放放大器为LM324.
有源带通滤波器电路图如下:
图3 有源带通滤波器示意图
带通滤波器A1的放大倍数计算: Avf1?1?27K??1.57 (7) 47K? Avf2?1?27K??1.57 (8) 47K?则带通滤波器的放大倍数为:
AV?Avf1?Avf2?1.57?2.46 (9) 对于滤波器这一级,用大家所熟悉的RC桥式振荡电路也是一个选择性很好的有源带通
2滤波器电路。该电路在满足R1=R2=R,C1=C2=C的条件下,Q值与中心频率f0分别为: Q?11?3?Avf2?27k??f0?47k?12*?*C1*C2*R1*R2?1 (10)
2*?*R*C在这里我们采用如图3 所示的有源带通滤波器,其中A1、A2为LM324。 3.2.4 功率放大电路
功率放大电路的电路形式很多,有双电源供电的OCL互补对称功放电路,单电源供电的OTL功放电路,BTL桥式推挽功放电路和变压器耦合功放电路等。
TDA200X系列,包括TDA2003、TDA2002为单片集成功放器件。其性能优良,功能齐全,并附加有各种保护,消噪声电路,外接元件大大减小,仅有五个引出端,易于安装,因此也称为五端集成功放。
图4 LM386功率放大电路
功率参数测试:
P静态?VCC?IR (11)
PV?VCC?iR (12)
POM2UO? (13)
RPOM?100% ??(14)
P动态在使用集成芯片构成集成功放的电路时,也可以用TDA2003。TDA2003位单片机成功
放器件,有5个引出端,外接少量元件就可以构成运放电路其输出功率为10~35W(与供电电源的大小和电路的形式有关),并附加有各种保护、消噪声电路。在这里采用LM386。 在使用集成功率放大器时,应注意以下几点: (1)均应安装适当的散热器。
(2)必须在电源引脚旁加去偶电容,以防自激。
(3)为防止功率放大电路对前级的影响,功放级的电源要单独连接。
(4)注意观察稳压电源上电流表的指示,若电流过大,应关闭电源,检查电路。 (5)为防止功放电路对前级的影响,功放级的电源线要单独连接,接线不要交叉,并尽可能短。
3.3 硬件电路原理图
用Multisim软件绘制整体原理图,并进行仿真。 下图为真个语音放大电路的仿真图:
分别由前置放大电路,有源带通滤波器,功率放大电路等三部分组成。图中的A1、A2为集成芯片LM324,在Vi1端输入的是语音信号。
在图5 中,使用面包板搭建的仿真实验电路。
图5 整体电路连接图
图5为前置放大电路的仿真输入、输出波形,示波器A端与图5中的Vi1相连接,示波器B端与第一级前置放大电路的输出端变相连接相连接。输入电压为20mV,频率为100HZ。 如图6所示(输入为20mV/Div,输出为100mv/Div)。.
图6 前置电路的仿真
图7为带通滤波电路的仿真输入、输出波形,示波器A端与图(5)前置放大电路的输出端相连接,示波器B端与带通滤波电路的输出(即1号线)相连接。输入电压为80mvV频率为1000Hz。 如图7所示(输入为100mV/Div,输出为10mV/Div)。
图7 滤波电路的仿真
图8 为前两级电路的仿真输入、输出波形,示波器A端与图5中Vi相连接,示波器B端与图5中负载(4?)的左端相连接。输入电压为8mV, 频率为4000HZ。此时在负载的输出端几乎没有输出信号,由此可看出在此频率下,信号无法输出。