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。

（3）该功率放大器可直接采用20倍放大的接法，为了能够达到输出功率连续可调，可在信号输入端与地之间接入可调电阻，输出阻抗可在电路正常工作后，能够输出不失真的情况下，通过在输出端串接电阻使输出阻抗Ro=4Ω。

四、详细设计
（1）前置放大器
前置放大器亦为小信号放大器。

语音信号属于低频信号，多采用单端方式传输，其中混有噪声和其他频率分量，在此级应尽量一致低频分量和噪声等，放大有用信号。

故在信号输入放大器前，接入一隔直电阻，去掉直流成分，由3中分析，放大器采用741的反相组态，放大倍数为50倍，反馈电阻为500KΩ，输入阻抗10KΩ。

具体电路如图4-1所示。

图4-1 前置放大器电路图
放大器增益 5010
500
==
u A 输入电阻 Ω=K R i 10
（2）带通滤波器
带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器串联构成。

带通滤波器的通带频率为300——3000Hz ，所以低通滤波器的截止频率为3KHz ，高通滤波器的截止频率为300Hz 。

若滤波器通带增益为0dB ，则需使用有源滤波器，下面分别设计截止频率为3KHz 的有源二阶低通滤波器和截止频率为300Hz 的有源二阶高通滤波器。

① 有源二阶低通滤波器
使用Filter Solution 软件辅助设计滤波器，滤波器阶数为2阶，截止频率f=3KHz ，类型为低通，有源，巴特沃斯滤波器。

幅频特性如图4-2，电路图如图4-3。

图4-2 低通滤波器幅频特性曲线
图4-3 低通滤波器电路图
②有源二阶高通滤波器
同①使用Filter Solution软件辅助设计滤波器，滤波器阶数为2阶，截止频率f=300Hz，类型为高通，有源，巴特沃斯滤波器。

幅频特性如图4-4，电路图如图4-5。

图4-4 高通滤波器幅频特性曲线
图4-5 高通滤波器电路图
③将①和②中的滤波器串联，组成带通滤波器，滤波器幅频特性曲线如图4-6，电路
图如图4-7。

图4-6 带通滤波器幅频特性曲线
图4-7 带通滤波器电路图
（4） 功率放大器
功率放大器直接采用LM386的20倍放大的接法，具有使用元件少，电路简单等特点，具体电路图如图4-8。

图4-8 功率放大器电路
其中管脚1和管脚8悬空，不进行放大倍数调整，直接使用内部的20倍放大，即放大倍数20=A 。

R9的接入使该级输出电阻Ω=4o R 。

现假设扬声器要得到的功率
W P o 5.0=，又知扬声器阻抗Ω=8L R 。

则扬声器两端电压V R P U L o o 2=⨯=
所以当输出端开路时，输出电压V R R R U U o
L L
o o 3=+⨯=∞
则输入信号的有效值mV V A
U U o i 15015.0===
∞
5V=150mV
则输入信号的幅度mV U U i iVp 13.2122≈⨯=
即需要第一级送出信号的电压峰值至少为212mV ，可见第一级将5mV 的信号放大50倍
刚好满足要求。

五、测试分析
（1）前置放大器
采用四中的电路进行Multisim仿真，其中输入信号为幅度Vp=5mV的正弦波，频率f=1KHz，其中含有1V的直流成分，示波器的输出如图5-1所示。

图5-1 前置放大器仿真结果
从图中可以看出，被放大后的信号基本不含直流成分，而有用信号被放大到十分接近原信号的50倍，此时可近似看做信号的峰峰值为500mV。

（2）带通滤波器
按照四中电路的设计，在Multisim中搭建电路并仿真，通过扫频仪对电路幅频特性进行观察，如图5-2所示，为该带通滤波器的幅频特性。

图5-2 带通滤波器幅频特性
通过观察，可以确定该带通滤波器的3dB频带范围为300——3000Hz，满足我们的设计要求。

（3）功率放大器
按如四中的接法，输入1KHz、200mV的信号，可以听到信号发生器发出的1KHz的哨声，但音量较小，实际连线时可以考虑前置放大器级提高放大倍数，或改变LM386的接法，使其放大倍数增大。

六、附录
表6-1 元件清单。