语音放大器设计
杜光华无线语音放大系统设计
摘要无线语音放大系统由发射和接收两大部分组成。
麦克风将声音转换为音频电信号，经过内部电路的处理后，将包含音频信息的无线电波通过发射机发射出去。
接收部分通过天线接收无线信号，经过内部芯片的处理，将电信号还原成音频信号，送到外接设备，完成音频信号的接收和放大。
本文叙述了基于单片机80C51的低功耗无线语音放大系统的设计，主要做了如下几方面的工作：一是确定无线语音放大器系统的总体设计；二是确定单片机控制nRF2401发射机和接收机的硬件设计；三是进行软件系统的设计。
关键词：无线语音放大器；低功耗；数字音频功放；nRF2401；80C51ABSTRACTWireless voice amplification system consists of transmitting and receiving two major components. The sound into the microphone audio signals, through the internal circuitry of the processing, will contain the audio information of the radio waves transmitted out through the transmitter. Receiving antenna to receive radio signals in part through, after the processing within the chip will restore the audio signal and sent to external devices, complete the audio signal reception and amplification.This paper describes the low-power 80C51 microcontroller-based wireless voice amplification system designed mainly to do the following several aspects: First, to determine the overall wireless voice amplifier system design; the second is to determine hardware design of determine the nRF2401 transmitter and receiver controlled by MCU; third is the software system design.Keywords:wireless voice amplifier;low power consumption;digital audio amplifier;nRF2401;80C51目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................................. I I 第1章绪论 . (1)1.1无线语音放大器系统的选题背景 (1)1.2无线语音通信发展过程 (1)1.3国内外研究现状 (1)1.3无线语音放大器系统选题的现实意义 (2)1.4本设计的主要研究内容 (2)1.5本文的结构 (2)第2章方案选择 (3)2.1方案比较 (3)2.2设计思想 (3)2.3系统总体方框图 (3)第3章硬件设计 (5)3.1传声器设计 (5)3.1.1 传声器的选择 (5)3.1.2 极体电容传声器介绍 (6)3.2前置放大电路设计 (9)3.2.1电路选择 (9)3.2.2 测量电路的设计与参数计算 (10)3.3带通滤波器（BPF）设计 (11)3.4A/D转换器（ADC0809）的设计 (13)3.4.1 模数(A/D)转换器工作原理及应用 (13)3.4.2 ADC特性介绍 (13)3.4.3 ADC0809引脚介绍 (14)3.4.4 ADC0809与8051接口 (16)3.580C051单片机介绍 (16)3.5.1 8051单片机内部结构 (16)3.5.2 51单片机的引脚 (17)3.5.3 51单片机的复位 (20)3.6收发模块（N RF2401）的设计 (20)3.6.1无线收发芯片的选择 (20)3.6.2 nRF2401芯片的特点 (22)3.7D/A转换器的设计 (25)3.7.1 D/A转换的性能参数 (25)3.7.2 DAC0832介绍 (26)3.8运算放大器的设计 (28)3.8.1 NE5532芯片介绍 (29)3.8.2 LM324芯片介绍 (30)3.9功率放大器的设计 (31)3.9.1 TDA2822M芯片介绍 (32)3.10稳压电源的设计 (34)3.10.1 LM7805芯片介绍 (34)3.10.2 LM117芯片介绍 (36)3.10.3 3V、5V双电源的设计 (39)3.11天线的设计 (39)第4 软件设计 (41)4.1主程序设计 (41)4.2A/D转换程序的设计 (41)4.3D/A转换程序的设计 (42)4.4无线收发程序的设计 (43)第5章毕业设计总结 (46)参考文献 (47)致谢 (49)附录A (50)附录B (60)附录C (61)四川理工学院毕业设计（论文）第一章绪论1.1无线语音放大器系统的选题背景目前多媒体教室所使用的短距离无线话筒是以模拟音频电路为主，一个无线话筒只能固定到一个教室中使用，电路功耗特别大，而且需要错开相近的射频频点或邻接的外界干扰信号[1][2]，否则相邻的教室就会发生串音或有干扰噪音而无法使用。
语音信号放大器设计
语音信号放大器设计
1. 原理图
一、麦克风放大电路：U1A、R1－R4、C1、C2、MK1
1. R2、C2的作用是什么？
2、设置电路元件参数，使得电路的放大倍数为6倍。
二、带通滤波电路:R5-R12,C3-C6,U1B,U2A
设计参数，使得带通滤波电路的通频带为300－3.4KHz。
并进行软件仿真，给出软件仿真效果。
三、功放电路:U3
1.分析功放芯片LM386的各个引脚功能。
2.C10、R13的作用是什么？
3.R14、C12的作用是什么？
4.C11有什么作用？
四、用DXP2004软件设计电路原理图和PCB电路图。
电阻封装为AXIAL0.4,电解电容：RB.1/.2，磁片电容：RAD0.1,集成块统一用DIP8。
麦克风和喇叭用PIN2。
注：作业上交用电子稿。
包含word文档（回答上边的问题），原理图文件，PCB 电路板文件各一个。
用各自的姓名学号为文件名。
语音放大电路设计
内容摘要本文介绍了一种语音放大电路，它由前置放大器、带通滤波器和功率放大器组成，能对300——3000Hz的语音信号进行放大，降低外来噪声。
并用Multisim 进行仿真实验，以期达到所要求的效果。
关键字：前置放大器带通滤波器功率放大器目录一、设计目的 (1)二、设计题目及分析 (1)三、概要设计 (1)四、详细设计 (1)五、测试分析 (6)六、附录 (7)一、设计目的在电子电路中，输入语音信号往往混杂着噪声和其他不同频率成分的干扰，因此我们设计该电路，使其尽可能减小噪声，滤除300——3000Hz以为的频率成分，同时，尽可能地放大有用信号，从而得到清晰的语音信号，并将它通过扬声器输出。
二、设计题目及分析此语音放大器由三部分组成，原理框图如图2-1。
图2-1 语音放大器原理框图其中，各级要求如下。
①前置放大器的输入信号≤5mV，输入阻抗为10KΩ，可用元件741运算放大器。
②带通滤波器3dB带通范围：300——3000Hz。
③功率放大器输出功率Po≥0.5W，输出阻抗Ro=4Ω，输出功率连续可调，可用元件LM386功率放大器。
④电源电压为±12V。
三、概要设计（1）假设带通滤波器通带增益为0dB，且功率放大器采用LM386的20倍接法，若要提供足够的功率（扬声器8Ω，输出功率≥0.5W），则可设功率放大器的输入信号有效值为100mV，此时8Ω的扬声器获得功率为0.5W，故在此前置放大器级，假设输入信号为5mV，至少需要对其放大30倍。
在此前置放大器放大倍数选为50倍，若采用运算放大器的反向组态，则反馈电阻采用500KΩ的电阻，此时输入阻抗为10KΩ。
（2）带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器串联组成。
其中，低通滤波器截止频率为3KHz，高通滤波器截止频率为300Hz。
为了确保通带增益为0dB，此处高通滤波器和低通滤波器均采用有源滤波器，由于运放数量的限制，此电路中仅使用二阶滤波器，相对于一阶滤波器，它能较快的收敛，滤波器设计可由Filter Solution软件辅助完成。
语音放大电路设计
一、语音放大电路的设计通常语音信号非常微弱,需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器; 要求：（1） 采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设语音信号的为一正弦波信号,峰峰值为5mV,频率范围为100Hz~1KHz,电路总体原理图如下所示；具体设计方案可以参照以下电路：图4 语音放大电路 前置放大电路：采用同相比例放大器,放大倍数为：A V =1+100KΩ10KΩ=11带通滤波电路为：带通滤波器A1的放大倍数计算：A vf1=1+27KΩ100KΩ=1.27A vf2=1+27KΩ100KΩ=1.27则带通滤波器的放大倍数为：A V=A vf1∗Avf2=1.272=1.6129采用低通和高通二阶有源巴特沃斯滤波器器串联连接,按照设计要求低通滤波器截止频率为1KHz,高通滤波器截止频率大于100Hz：f high=12πRC=12π15K∗0.1μ=106Hzf low=12πRC=12π15K∗0.01μ=1061Hz功率放大电路：是一个三级放大电路：第一级为差分放大电路；第二级为共射放大电路；第三级为准互补输出级功放电路;外接元件最少的用法：静态时输出电容上电压为V CC2⁄,最大不失真输出电压的峰-峰值为电压V CC,最大输出P=(CC√2)2R L=V CC2R L=（1）仔细分析以上电路,弄清电路构成,指出前置放大器的增益为多少dB 通带滤波器的增益为多少dB前级放大器的增益为21dB,带通滤波器的增益为（2）参照以上电路,焊接电路并进行调试;a、将输入信号的峰峰值固定在5mV,分别在频率为100Hz和1KHz的条件下测试前置放大的输出和通带滤波器的输出电压值,计算其增益,将计算结果同上面分析的理论值进行比较;经过实际测量,前级放大器的实际增益约为20dB,带通滤波器的增益约为0dB;b、能过改变10K殴的可调电阻,得到不同的输出,在波形不失真的条件下,测试集成功放LM386在如图接法时的增益；调节电位器,可得功放的实际增益约为25dB;c、将与LM386的工作电源引脚即６引脚相连的10uF电容断开,观察对波形的影响,其作用是什么d、与6脚相连的10uF电容断开,会影响输出波形的质量,该电容的作用为对电源进行滤波,消除电源电压不稳定等造成的干扰;e、扬声器前面1000uF电容的作用是什么f、1000uF电容的作用是隔直通交,避免有直流分量流入扬声器而造成干扰;注意：１片LM324芯片有含有四个运放；集成功放采用LM386N-4；。
语音放大器电路设计
8W的语音放大器电路设计专业:电气工程及其自动化班级：班姓名：学号：指导老师:摘要设计一个对弱的语音信号具有放大能力的放大器电路，其规格如下：1）输入信号源为话筒舒服，幅度大小为0~5mV.2）最大输出公里为8W。
3）负载阻抗为8Ω4）频带宽度 BW=80~6000Hz。
5）非线性失真系≤3%（在BW内满功率下）。
6）设计具有音调控制功能。
在1KHz为0dB；在100HZHE 10kHz处又±12dB 的调节范围。
通过多级放大的方法进行设计和对各级的放大倍数调整，从而得到一个可以消除噪声影响的语音放大系统，要求效率高，对原声的失真程度小，输出的功率大。
语音放大器可以把一些弱小的声音信号进行放大，达到能够清晰辨认其内容。
关键词：多级放大，失真程度，噪声影响。
目录一、语音放大器的方案设计...................4 二、单元电路的设计.............................5 2.1——前置放大级的.. (5)2.2——音调控制器设计设计.....................................6 2.2.1——低频工作时原件参数计算...........................7 2.2.1.1——低频提升.......................................9 2.2.1.2——低频衰减.......................................10 2.2.2——高频工作时的原件计算.............................11 2.2.2.1——高频提升.......................................13 2.2.2.2——高频衰减.......................................14 2.3——功率输出级的设计...................................14 2.3.1—确定电源电压 (16)2.3.2——功率输出级的设计 (16)2.3.2.1——输出晶体管的选择...............................16 2.3.2.2——复合管的选择...................................17 2.3.2.3——电阻17R `R12的估算.............................17 2.3.2.4——确定偏置电路...................................17 2.3.2.5——反馈电阻 1314R R 、的决定 (18)三、语音放大器设计电路的总电路图 (19)四、 设计结论 (20)参考文献................................................20 附录（元件明细表） (21)语音放大器的设计语音放大器实际是一个典型的多级放大器，其原理框图如图1示。
语音放大器设计报告
4日
指 导 教 师 评 语 : ____________
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二、 设计框图及整机概述 ......................................................................4 1.、原理框图及电路图 ......................................................................4 2 设计原理............................................................................................4
三、各单元电路的设计方案及原理说明 ................................................4 1.1 前置放大电路（如图一） ............................................................4 1.2 通带滤波电路 （如图二） .........................................................5 1.3 功率放大电路（如图三） ...........................................................6
7
图一：前置放大电路调试
2 通带滤波电路调试（如图二）
语音放大电路的设计
语音放大电路的设计语音放大电路的设计是一项重要的任务，它可以增加音频信号的幅度，使其更加清晰和可听。
在本文中，我将详细介绍一个简单但有效的语音放大电路的设计。
我们将从电路的基本要素开始，逐步引入更复杂的组件，以实现更高质量的放大效果。
1.放大器选择：放大器是语音放大电路的核心组件，对其性能和质量影响较大。
我们可以选择一个适合语音放大的放大器芯片，如LM386、该芯片具有低功耗、低噪声和高增益的特点，非常适合用于语音放大电路的设计。
2.电源设计：为了保证放大器可以正常工作，我们需要设计一个稳定的电源电压供给。
一般来说，语音放大电路的工作电压在5V到12V之间。
在设计电源电路时，我们需要考虑到放大器的功耗需求，选择合适的电源电压和电容器来稳定输出电压。
3.输入电路设计：语音放大电路的输入电路通常由一个耦合电容、一个变压器和一个电位器组成。
耦合电容的作用是阻止直流偏置电压进入放大器并滤除低频噪声。
变压器的作用是阻隔地线上的噪声。
电位器则用于调节输入信号的幅度。
4.输出电路设计：语音放大电路的输出电路通常由一个输出耦合电容和一个增益控制电阻组成。
输出耦合电容的作用是阻隔直流偏置电压，使得放大后的信号可以被外接设备正常播放。
增益控制电阻则可以根据需要调节放大器的增益。
5.滤波器设计：为了进一步提高语音放大电路的质量，我们可以添加一个低通滤波器，滤除高频噪声。
这可以通过添加电容器和电阻器来实现。
在进行语音放大电路的设计时，我们还需要注意以下几点：1.信号线路的布局：为了避免干扰和噪声的干扰，我们需要合理设计信号线路的布局。
尽量将输入和输出线路分离，减少干扰对语音信号的影响。
2.接地设计：接地线路的设计是语音放大电路设计中一个重要的方面。
一个良好的接地设计可以最大程度地减少噪声和干扰。
3.输入输出的匹配：在设计语音放大电路时，需要确保输入和输出的阻抗匹配。
这可以通过添加合适的电阻来实现。
4.PCB布局设计：为了避免干扰和噪声的干扰，我们需要合理设计PCB布局。
语音放大器设计
语音放大器设计目录1 设计任务与要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 基本要求 (2)2 系统方案论证 (2)2.1 话筒 (2)2.3 带通滤波电路 (4)2.4 功率放大 (4)3 硬件电路设计 (4)3.1系统总体设计 (4)3.2单元电路设计 (4)3.2.1电源去耦电路 (4)3.2.2麦克风 (5)3.2.3前置放大电路 (5)3.2.4带通滤波电路 (6)3.2.5功率放大电路 (6)4 系统测试 (7)4.1 测试仪器 (7)4.2 话音放大器指标测试 (7)4.2.1单元电路的指标测试 (7)4.2.2 话音放大器整体指标测试 (8)5 总结 (9)附录： (10)摘要：话音放大器的作用是不失真地放大输入的音频信号。
由于人发出的声音频率在340Hz～3400Hz之间，声波在传播中会产生反射、折射和干涉等现象，到达话筒的信号比人从声带中发出来的声音要小，同时话筒是一种换能器，它将声能转化为电能，话筒的输出信号一般很小，而输出阻抗很大，则要求对话音进行放大。
由于声音在空气中传播产生谐波失真，谐波失真是指声音回放中增加了原信号没有的高次谐波成分而导致的失真，则要在话音放大器中设计滤波器，提高输出信号的高保真性能。
此外，话筒的频率特性、性噪比和灵敏度也直接影响着重现声音的音质。
关键字：前置放大电路，带通滤波器，功率放大电路1 设计任务与要求1.1 设计任务设计并制作有一定输出功率的话音放大电路。
1.2 基本要求（1）电路采用9V单电源供电；（2）前置放大器由两级放大器构成，其中放大器1的增益为20dB，放大器2的增益为20dB；放大器2的增益可调；（3）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；（4)输出额定功率P>0.2W，失真度<10%；负载额定阻抗为8Ω。
2 系统方案论证2.1 话筒驻极体话筒与电路的接法有两种，漏极输出和源极输出方案1：源极输出类似晶体三极管的射极输出。
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语音放大电路的设计
一、设计任务与要求：
1、通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。
2、采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设语音信号的为一正弦波信号，峰峰值为5mV ，频率范围为100Hz~1KHz 。
二、方案设计与论证：
1、原理图：
语音放大器亦为测量用小信号放大电路，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，经放大后多用单端输出，在典型情况下，有用信号的最大幅度可能仅有若干毫伏，而共模噪声可能高到几伏，故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特性也同等重要。
因此前置放大电路应是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。
滤波器是一种选频电路，它是一种能使有用频率信号通过，而同时抑制或衰减无用频率信号的装置。
功率放大器的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高，非线性失真尽可能小。
三、电路原理图及元件：
1、电路原理图：
语音信号
前置放大
有源带通滤波
功率放大
扬声器
2、LM324原理及应用：
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。
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。
每一组运算放大器可用左图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“V o”为输出端。
两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端V o的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图
+12V
-12V
-
+
9.1K
10K
100K
Ui
+12V
-12V
-
+
100K
27K
0.01uF
0.1uF
0.1uF
15K15K
+12V
-12V
-
+
100K
27K
0.1uF
0.01uF
15K15K
10K
-
+
2
3
6
4
5
LM386
+12V
0.05uF
10 ohm
1000uF
8 ohm 0.5W
7
10uF
10uF
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。
(1)LM324作反相交流放大器：
电路见附图。
此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等。
电路无需调试。
放大器采用单电源供电, 由R1、R2组成1/2V+偏置,C1是消振电容。
放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Ri。
负号表示输出信号与输入信号相位相反。
按图中所给数值, Av=-10。
此电路输入电阻为Ri。
一般情况下先取Ri与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定Rf。
Co 和Ci为耦合电容。
(2)LM324作反反向交流放大器：
见附图。
同相交流放大器的特点是输入阻抗高。
其中的R1、R2组成1/2V+分压电路,通过R3对运放进行偏置。
电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为R3。
R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。
(3)LM324作有源带通滤波器：
许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的信号,在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。
这
种有源带通滤波器的中心频率,在中心频率fo处的电压增
益Ao=B3/2B1,品质因数,3dB带宽B=1/（п*R3*C）也可根据设计确定的Q、fo、Ao值,去求出带通滤波器的各元件参数值。
R1=Q/（2пfoAoC）,R2=Q/（（2Q2-Ao）*2пfoC）,R3=2Q/（2пfoC）。
上式中,当fo=1KHz 时,C取0.01Uf。
此电路亦可用于一般的选频放大。
此电路亦可使用单电源,只需将运放正输入端偏置在1/2V+并将电阻R2下端接到运放正输入端既可。
(4) LM324主要参数：
电压增益 100dB
单位增益带宽 1MHz
单电源工作范围 3V～30VDC
每个运放功耗（V=+5V） 1mV/op.Amp
输入失调电压 2mV(最大7mV)
输入偏置电流 50～150nA
输入失调电流 5～50nA
共模抑制比 70～90dB
输出电压幅度 0～1.5VDC（单电源时）
输出电流 40mA
放大器间隔离度 120dB（fo:1～20KHz）
3、LM386原理及应用：
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。
为使外围元件最少,电压增益内置为20。
但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。
输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式。
内部原理图
LM386主要参数
电路类型 OTL
电源电压范围 5.0～18V
静态电源电流 4mA
输入阻抗 50K ohm
输出功率 1W（Vcc=16V,RL=32Ω）
电压增压 26～46dB
频带宽 300KHz（1,8开路）
总谐波失真 0.2%
4、元件清单：
1、通用版1个（小）
2、电阻：9.1K 1个，10K 1个，15K 4个，27K 2个，100K 3个，10ohm 1个。
3、电容：103uF 2个，104uF 2个，503uF 1个，10uF 2个，1000uF 2个。
4、芯片：集成运算放大器LM324 1个，集成功放LM386-4 1个。
5、电位器：0—10K 1个
6、其他：8ohm 0.5W 扬声器1个，导线2根。
四、电路调试及测试结果：
接入+12V，-12V电压，适当调动电位器，扬声器发出持续稳定的声音。
实验成功。
五、结论与心得：
结论：综合以上电路设计和附录的芯片参数资料，该设计可以很好地满足系统的设计各项要求。
心得：焊接方面，掌握元器件的焊接方法，步骤。
电路方面，了解电路的基本原理，LM324以及LM386的内部结构，工作原理，接入方法。
整个焊接实验过程中，也发现自己的不足，未能简化导线连接，元器件的安排欠妥。
六、实物照片：
第四版课后习题详解。