優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)]語音放大電路的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-03 14:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 波電路考慮到高通濾波電路在電路結(jié)構(gòu)、傳遞函數(shù)和幅頻響應(yīng)與低通濾波電路的對(duì)偶關(guān)系，可得到高通電路的傳遞函數(shù)表達(dá)式為令，則 式中的、f0和Q分別表示二階高通濾波器的通帶電壓放大倍數(shù)、特征頻率和等效品質(zhì)因數(shù)。，二階高通濾波電路和低通濾波電路的幅頻特性具有對(duì)偶關(guān)系。如以f=f0為對(duì)稱軸，二階高通濾波電路的，當(dāng)f f0時(shí)，隨f升高而增大，而二階低通濾波電路的當(dāng)f f0時(shí)，則是隨著f升高而減小。二階高通濾波電路在f f0時(shí)，其幅頻響應(yīng)以40dB/十倍頻程的斜率上升。 二階高通濾波電路的幅頻響應(yīng)1．帶通濾波器，將低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)，并使低通濾波器的通帶截止頻率fp2大于高通濾波器的通帶截止頻率fp1，則頻率在fp1和fp2之間的信號(hào)能夠通過，其余頻率的信號(hào)不能通過，因此構(gòu)成帶通濾波器。低通高通 由低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)組成的帶通濾波器。圖中R、C組成低通網(wǎng)絡(luò)，CR3組成高通網(wǎng)絡(luò)，兩者串聯(lián)組成帶通濾波器。設(shè)R2=R，R3=2R，則由KCL列出方程，導(dǎo)出帶通濾波器電路的傳遞函數(shù)為式中AUf=1+Rf/R1，為同相比例放大電路的電壓增益，同樣要求AUf 3，電路才能穩(wěn)定的工作。s=jω帶入上式，并令， 則得到 上式中既是特征頻率，也是帶通濾波電路的中心頻率。上式表明，當(dāng)f=f0時(shí)，上述電路具有最大電壓增益，且，這就是帶通濾波電路的通帶電壓增益。 帶通濾波器根據(jù)截止頻率的定義，下限頻率和上限頻率是使增益下降3dB的頻率點(diǎn)，即，上限頻率和下限頻率之差稱為通帶寬度。令上式分母虛部的絕對(duì)值為1，即 解方程，取正根，求出截止頻率為 可得到通帶寬度為，可知Q值越高，通帶越窄。將式帶入上式，得到，可得到如下結(jié)論，改變電阻Rf、R的阻值，可以改變通帶寬度，且中心頻率不受影響，但是為了避免時(shí)發(fā)生自激振蕩，一般取Rf 2R。2．帶阻濾波器若將低通濾波器和高通濾波器的輸出電壓經(jīng)求和運(yùn)算電路后輸出，且低通濾波器的通帶截止頻率小于高通濾波器的通帶截止頻率，則構(gòu)成帶阻濾波器。該電路可阻止fp1ffp2范圍內(nèi)的信號(hào)通過，使其余頻率的信號(hào)均能通過。帶阻濾波器又稱陷波器，在干擾信號(hào)的頻率確定的情況下，可通過帶阻濾波器阻止其通過。實(shí)用的帶阻濾波器用由RC組成的雙T網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)集成運(yùn)放實(shí)現(xiàn)。 帶阻濾波器其中RRC3組成的T型網(wǎng)絡(luò)為低通濾波電路，CCR3組成的T型網(wǎng)絡(luò)為高通濾波電路；R3接集成運(yùn)放的輸出端引入正反饋，以提高通帶截止處的電壓放大倍數(shù)，減小阻帶寬度，提高選擇性。通常選取C1=C2=C，C3=2C，R1=R2=R，R3=R/2。當(dāng)信號(hào)頻率趨于零或無窮大時(shí)，集成運(yùn)放的同相輸入端電位UP=Ui，故通帶放大倍數(shù)就是比例運(yùn)算電路的比例系數(shù)，即由節(jié)點(diǎn)方程求出傳遞函數(shù)為：，其中令s=j2πf帶入上式，則有 式中。如果AU0=1，則Q=，增加AU0，Q將隨之升高。當(dāng)AU0趨近2時(shí)，Q趨向無窮大。因此，AU0愈接近2，愈大，可使帶阻濾波電路的選頻特性愈好，即阻斷的頻率范圍愈窄。根據(jù)截止頻率的定義，下限頻率和上限頻率是增益下降3dB的頻率點(diǎn)，通帶截止頻率為 帶阻濾波器的阻帶寬度為 ，Q值越大，阻帶寬度越窄，選擇特性越好。通過改變Rf、R1的值可以改變Q的大小。為了防止時(shí)產(chǎn)生自激振蕩，一般取RfR1。綜上綜合考慮用一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器串聯(lián)起來組成一帶通濾波器，用該方法構(gòu)成的帶通濾波器通帶較寬，截止頻率易于調(diào)整，多用作測量信號(hào)噪聲比的音頻帶通濾波器。，頻率范圍300Hz3000Hz，整個(gè)通帶增益為8 dB，非常適合語音放大。 寬帶BPF5 功率放大電路通常，一個(gè)電子系統(tǒng)的最末一級(jí)都是驅(qū)動(dòng)一定的負(fù)載，有時(shí)該負(fù)載還要將電能轉(zhuǎn)換成其它能量形式。一般來說，電子系統(tǒng)提供的功率越大，能驅(qū)動(dòng)的負(fù)載就越大，或者轉(zhuǎn)換成其它能量就越大。在電子電路中把能夠向負(fù)載提供足夠大的信號(hào)功率的放大電路稱為功率放大電路。功率放大電路與前面所述的小信號(hào)放大電路相比較，其工作原理沒有根本變化，只是功率放大電路不是單純考慮電壓放大或電流放大，而是考慮在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。此時(shí)，功率放大電路中的器件都是工作大信號(hào)的狀態(tài)下，因此分析方法與小信號(hào)放大電路就有所區(qū)別。功率放大電路的主要特點(diǎn)是：1. 要求輸出功率盡可能大獲得輸出功率是功率放大電路的主要目的。為了獲得最大的功率，要求電路的輸出電壓和輸出電流要有盡可能大的幅度。2. 轉(zhuǎn)換效率要高功率放大電路實(shí)質(zhì)上并非是將電功率直接提高，而是通過輸入信號(hào)（小功率）去控制電源提供的直流功率將其轉(zhuǎn)換成交流功率（大功率），即輸出的交流功率是由電源提供的直流功率轉(zhuǎn)換而來的。通常功率放大電路輸出功率大，直流電源消耗的直流功率也就越多。因此，考慮在電源電壓確定的情況下，輸出功率盡可能大時(shí)，應(yīng)該提高直流功率轉(zhuǎn)換成交流功率的效率，以減少直流電源的損耗。3. 器件工作在接近極限狀態(tài)功率放大電路為了獲得最大的功率，要求電路的輸出電壓和輸出電流要有盡可能大的幅度，為了達(dá)到此目的通常還需要輸入信號(hào)為大信號(hào)。此時(shí)，完成功率放大的晶體管往往工作在接近極限狀態(tài)。因此，器件的安全性顯得十分重要，否則器件會(huì)因?yàn)檫^熱、電壓或電流過大而損壞。由功率放大電路的特點(diǎn)可知，其主要技術(shù)指標(biāo)有兩個(gè)：①輸出功率PO功率放大電路提供給負(fù)載的信號(hào)功率稱為輸出功率。在輸出波形基本不失真的條件下，輸出功率用輸出電壓的有效值UO和輸出電流的有效值IO乘積表示，即 ： 式中Uom為輸出電壓的峰值，Iom為輸出電流的峰值。 ②效率η 功率放大電路的輸出功率Po與電源所提供的直流功率PV之比稱為功放的效率，直流功率等于電源輸出電流的平均值與電源電壓的乘積。即 由上述功率放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)可知功率放大電路中的功率關(guān)系為 式中PT為功率放大電路的損耗功率，由此可以看出減小功放電路的損耗功率就可以提高輸出功率和效率。功率放大電路的工作狀態(tài)不同，其輸出功率和效率也不同。功率放大電路根據(jù)其中晶體管導(dǎo)通的狀態(tài)分為如下工作狀態(tài)：1. 甲類工作狀態(tài)當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若功率晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通（即導(dǎo)通角θ=3600），則稱為甲類工作狀態(tài)，或稱為甲類功率放大器，（a）所示。2. 乙類工作狀態(tài)當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若功率晶體管僅在信號(hào)的正半個(gè)周期或負(fù)半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通（即導(dǎo)通角θ=1800），則稱為乙類工作狀態(tài)，或稱為乙類功率放大器，(b)所示。3. 甲乙類工作狀態(tài)當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若功率晶體管在大于半個(gè)周期且小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通（即1800θ3600），則稱為甲乙類工作狀態(tài)，或稱為甲乙類功率放大器，（c）所示。4. 丙類工作狀態(tài)當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若功率晶體管的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期（即θ1800），則稱為丙類工作狀態(tài)，或稱為丙類功率放大器，(d)所示。 圖 功率放大電路的工作狀態(tài)可以證明，隨著晶體管的導(dǎo)通角θ的減小，功率放大電路的轉(zhuǎn)換效率就越來越高。（即ui=0時(shí)功率放大電路的損耗）比甲乙類、乙類和丙類功放都高，所以甲類功放的輸出功率和效率都較甲乙類、乙類和丙類功放低。但由圖也可以看出其失真很小，乙類功率放大器和丙類功率放大器的效率雖然提高了，但是失真卻加大了。低頻功率放大電路通常采用乙類和甲乙類功率放大器，而高頻功率放大電路多采用丙類功率放大器，丙類功率放大器不屬于本設(shè)計(jì)介紹的內(nèi)容。甲類功率放大電路
黨政相關(guān)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1