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。