簡(jiǎn)介面向電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的模電課程設(shè)計(jì)文檔以“語(yǔ)音放大電路設(shè)計(jì)”為課題完整覆蓋從設(shè)計(jì)任務(wù)、技術(shù)指標(biāo)、方案論證到仿真調(diào)試的整條流程適合正在完成模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)或想學(xué)習(xí)低頻小信號(hào)放大、帶通濾波與功率放大電路設(shè)計(jì)方法的讀者參考。文檔明確提出前置放大、有源帶通濾波和功率放大三部分功能模塊給出300Hz3400Hz帶通范圍、輸入阻抗≥100kΩ、最大不失真輸出功率≥5W4Ω負(fù)載等設(shè)計(jì)要求并通過(guò)方案比較說(shuō)明同相放大器、寬帶帶通濾波器和TDA2003的選用理由同時(shí)對(duì)差模電壓增益、共模抑制比KCMR、帶寬BW、電源供給功率、輸出效率η等參數(shù)測(cè)量與Multisim仿真要點(diǎn)作了具體安排。資源共1個(gè)docx文件壓縮包大小約495KB內(nèi)容結(jié)構(gòu)清晰兼具設(shè)計(jì)思路與具體可測(cè)指標(biāo)適合用作課程設(shè)計(jì)報(bào)告參考、方案對(duì)比或電路調(diào)試依據(jù)。目前已有2588人學(xué)習(xí)下載。 做模電課程設(shè)計(jì)很多人一上來(lái)就急著焊板子結(jié)果焊完一通電噪聲比人聲還大要么干脆無(wú)聲。語(yǔ)音放大電路這個(gè)題目幾乎每個(gè)電子信息類專業(yè)的學(xué)生都會(huì)遇到它看著簡(jiǎn)單——一個(gè)話筒、一個(gè)功放、一個(gè)喇叭但里面涉及的知識(shí)點(diǎn)橫跨了小信號(hào)放大、功率放大、電源去耦、阻抗匹配和抗干擾設(shè)計(jì)是少數(shù)幾個(gè)能把模電課本里大半內(nèi)容串起來(lái)的綜合性題目。這篇文章我按自己當(dāng)年做這個(gè)題目外加后來(lái)輔導(dǎo)學(xué)弟學(xué)妹積累的經(jīng)驗(yàn)從方案選型到參數(shù)計(jì)算再到調(diào)試踩坑完整拆開(kāi)講一遍。不管你是剛開(kāi)始拿題目、正在畫(huà)原理圖還是已經(jīng)焊完板子不出聲應(yīng)該都能找到對(duì)應(yīng)能用的東西。1. 項(xiàng)目方案選型與整體設(shè)計(jì)思路1.1 課程設(shè)計(jì)的需求本質(zhì)語(yǔ)音放大電路的核心任務(wù)一句話就能說(shuō)清把駐極體話筒輸出的毫伏級(jí)微弱語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)足夠倍數(shù)放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出清晰、不失真的聲音。但這句話落實(shí)到具體設(shè)計(jì)里有三層隱含要求。第一是增益分配。話筒輸出信號(hào)大約在5~50mV之間揚(yáng)聲器要獲得可聞的功率輸出功放級(jí)輸入一般需要幾百毫伏到1V左右所以整個(gè)系統(tǒng)的電壓增益需要大約40~60dB也就是100~1000倍。這個(gè)倍數(shù)絕不能在單級(jí)里實(shí)現(xiàn)單級(jí)放大倍數(shù)太高會(huì)引入嚴(yán)重失真和自激必須拆成前置放大級(jí)和功率放大級(jí)兩級(jí)或三級(jí)來(lái)做。第二是頻帶問(wèn)題。語(yǔ)音信號(hào)的頻率范圍大約在300Hz~3.4kHz但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)把頻帶放寬到100Hz~10kHz目的是一方面保證語(yǔ)音的清晰度和豐滿度另一方面在調(diào)試指標(biāo)時(shí)留有余地。駐極體話筒本身頻率響應(yīng)很寬真正限制頻帶的是放大電路里的耦合電容和旁路電容取值。第三是驅(qū)動(dòng)能力。運(yùn)放輸出的電流只有幾十毫安連耳機(jī)都推不利索更不要說(shuō)8Ω的揚(yáng)聲器了。功率放大級(jí)要能輸出幾百毫瓦到幾瓦的功率這決定了末級(jí)必須用專門(mén)的功放芯片或者分立管推挽電路。一句話總結(jié)這個(gè)題考察的不是你能不能把某個(gè)單級(jí)電路做出來(lái)而是會(huì)不會(huì)做系統(tǒng)級(jí)的指標(biāo)拆解與分配。1.2 方案對(duì)比集成芯片 vs 分立三極管我在輔導(dǎo)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)大家拿題之后第一個(gè)糾結(jié)的問(wèn)題就是用運(yùn)放加功放芯片還是全部用三極管搭這兩種方案在實(shí)驗(yàn)室里都常見(jiàn)但體驗(yàn)差別很大。方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適合場(chǎng)景運(yùn)放集成功放芯片LM386等電路簡(jiǎn)單、調(diào)試容易、一致性高、可靠性強(qiáng)技術(shù)含量看起來(lái)偏低元器件成本略高課程設(shè)計(jì)、快速驗(yàn)證、答辯求穩(wěn)全分立三極管搭兩級(jí)放大知識(shí)點(diǎn)展現(xiàn)充分、元件成本極低靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算量大、調(diào)試難度高、容易自激學(xué)有余力想展示功底的場(chǎng)合運(yùn)放前置分立管推挽末級(jí)兼顧性能與教學(xué)展示電路復(fù)雜度最高末級(jí)調(diào)試麻煩想沖高分的進(jìn)階方案我個(gè)人的建議很直接課程設(shè)計(jì)階段優(yōu)先選第一種方案。原因不在于分立方案不好而在于課程設(shè)計(jì)的時(shí)間本來(lái)就緊張你還要留出大量時(shí)間寫(xiě)報(bào)告和準(zhǔn)備答辯沒(méi)必要在調(diào)試上耗掉全部精力。你把方案選型的對(duì)比分析寫(xiě)進(jìn)報(bào)告說(shuō)明你考慮過(guò)分立方案但基于穩(wěn)定性和時(shí)間成本選擇了集成方案老師反而會(huì)覺(jué)得你思路清楚。如果想體現(xiàn)深度可以在前置級(jí)用運(yùn)放做帶通濾波這比單純用三極管堆增益更有技術(shù)含量。1.3 系統(tǒng)架構(gòu)與信號(hào)鏈路這個(gè)電路的完整信號(hào)鏈路是駐極體話筒拾音 → RC耦合 → 前置電壓放大運(yùn)放 → 音量電位器 → 功率放大LM386 → 阻抗匹配 → 揚(yáng)聲器每一級(jí)各司其職話筒負(fù)責(zé)聲電轉(zhuǎn)換前置放大負(fù)責(zé)把微弱信號(hào)提升到功放需要的輸入電平音量電位器負(fù)責(zé)手動(dòng)調(diào)節(jié)響度功放負(fù)責(zé)電流放大和功率輸出。電源部分給整個(gè)系統(tǒng)供電退耦電容負(fù)責(zé)濾除電源紋波。在設(shè)計(jì)時(shí)你腦子里要時(shí)刻繃著一根弦這是一條模擬信號(hào)鏈每一級(jí)都會(huì)疊加噪聲和失真。所以后面講的每一個(gè)元器件的取值都要同步考慮它對(duì)信號(hào)鏈路的影響。2. 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算詳解2.1 駐極體話筒偏置電路駐極體話筒內(nèi)部自帶一個(gè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管做阻抗變換所以使用時(shí)必須給它提供直流偏置。經(jīng)典做法是話筒一端接電源正極另一端通過(guò)一個(gè)電阻接地信號(hào)從話筒與電阻的連接點(diǎn)取出。這個(gè)偏置電阻的取值是很多人翻車的地方。電阻太大話筒工作電流過(guò)小輸出信號(hào)會(huì)壓縮、動(dòng)態(tài)變差電阻太小工作電流過(guò)大聲音會(huì)發(fā)劈且噪聲增加。我實(shí)測(cè)下來(lái)駐極體話筒的典型工作電流在0.5~1mA之間取2.2kΩ~4.7kΩ比較合適。供3~5V時(shí)選2.2kΩ供9~12V時(shí)選4.7kΩ。耦合電容的取值也需要算一下。前置級(jí)的輸入阻抗一般是20kΩ左右假設(shè)最低放大頻率取100Hz那么耦合電容的最小值用公式 f_L 1/(2πRC) 反算C ≥ 1 / (2π × 20kΩ × 100Hz) ≈ 0.08μF實(shí)際取值留5~10倍余量用1μF或2.2μF的薄膜電容或者電解電容都可以。這個(gè)取值不是拍腦袋定的越小低頻越差語(yǔ)音聽(tīng)起來(lái)單薄發(fā)干。2.2 前置放大級(jí)增益分配與運(yùn)放選型前置級(jí)是整個(gè)電路信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵。這里我用通用運(yùn)放LM358做說(shuō)明因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室最常見(jiàn)、成本一塊錢(qián)出頭、單電源供電方便。它的增益帶寬積雖然只有1MHz但語(yǔ)音頻段足夠用了。電路采用同相放大結(jié)構(gòu)同相輸入端的電阻分壓器把電源電壓對(duì)半分建立虛擬地也就是給運(yùn)放提供一個(gè)2.5V左右的直流工作點(diǎn)。放大倍數(shù)由反饋電阻Rf和接地電阻Rg決定Av 1 Rf / Rg假設(shè)需要前置級(jí)放大50倍取Rg1kΩRf49kΩ但實(shí)際使用標(biāo)準(zhǔn)阻值49kΩ不好買(mǎi)可以用47kΩ代替實(shí)際增益為48倍。配合后面LM386的20倍增益總增益約960倍也就是約59.6dB完全滿足語(yǔ)音放大需求。需要注意的是0~5V供電時(shí)LM358的輸出擺幅大約在0.2V到3.8V之間不是滿擺幅輸出。如果麥太靠近嘴或者說(shuō)話太大聲前置級(jí)輸出可能頂?shù)诫娫窜墝?dǎo)致削波失真表現(xiàn)為聲音斷斷續(xù)續(xù)的“噗噗”聲。解決辦法是把增益降到30~40倍或者改用軌到軌輸出的運(yùn)放比如MCP6002。2.3 功率放大級(jí)LM386外圍電路與增益設(shè)置LM386是經(jīng)典的音頻功率放大器芯片8腳DIP封裝供電范圍4~12V靜態(tài)功耗極低特別適合電池供電的課程設(shè)計(jì)。它的閉環(huán)增益默認(rèn)是20倍約26dB因?yàn)閮?nèi)部在1腳和8腳之間內(nèi)置了1.35kΩ的反饋電阻。如果20倍不夠可以在1腳和8腳之間外接一個(gè)電容短路掉內(nèi)部電阻增益會(huì)跳到200倍。但我不建議這么干倍率跳變太大前置級(jí)稍微漏一點(diǎn)噪聲就會(huì)被放到巨大。我更推薦只在這兩個(gè)引腳之間接一個(gè)10μF電容和10kΩ電位器的串聯(lián)組合把增益調(diào)在20~200倍之間連續(xù)可調(diào)。后來(lái)實(shí)測(cè)下來(lái)前置級(jí)增益48倍時(shí)LM386設(shè)成20倍就有足夠響度開(kāi)太大反而首先聽(tīng)到的是底噪。LM386的7腳要接一個(gè)10μF電容到地做旁路5腳輸出必須串聯(lián)一個(gè)220μF到470μF的電解電容再通往揚(yáng)聲器這是OTL功放的經(jīng)典輸出結(jié)構(gòu)。4腳和6腳附近要放一個(gè)100μF電源濾波電容和一個(gè)0.1μF高頻退耦電容這兩個(gè)電容不是擺設(shè)后面講自激問(wèn)題時(shí)會(huì)重點(diǎn)說(shuō)。2.4 電源與退耦網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)電源是整個(gè)電路最容易出噪聲的來(lái)源。課程設(shè)計(jì)時(shí)很多人直接用實(shí)驗(yàn)室的直流穩(wěn)壓電源供電這有個(gè)隱藏問(wèn)題穩(wěn)壓電源的紋波雖然小但輸出線很長(zhǎng)在高頻段等效阻抗并不低。當(dāng)LM386瞬間抽取大電流時(shí)電源線上的壓降會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)這個(gè)波動(dòng)會(huì)竄到前置級(jí)被放大形成“滋滋”的噪聲。解決辦法是三句話電源入口加大電容芯片旁邊放小電容前置級(jí)和功率級(jí)分開(kāi)供電走線。具體來(lái)說(shuō)總電源入口放一個(gè)470μF電解電容吸收低頻紋波緊挨LM386的電源引腳放0.1μF瓷片電容濾高頻前置級(jí)運(yùn)放的電源腳單獨(dú)放一個(gè)10μF電解電容做局部退耦。這樣做之后底噪能從幾十毫伏降到幾毫伏級(jí)別。3. 關(guān)鍵元器件選型與PCB布局要點(diǎn)3.1 芯片選型的幾個(gè)替代選項(xiàng)我上面拿LM358和LM386舉例是因?yàn)樗鼈冏畛Ｒ?jiàn)但不代表沒(méi)有更好的選擇。實(shí)驗(yàn)室同一抽屜里往往有NE5532、TL072、TDA2030A這些常見(jiàn)芯片它們的性能差異需要心里有數(shù)。前置級(jí)方面LM358優(yōu)點(diǎn)是單電源、低壓驅(qū)動(dòng)方便缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速率只有0.1V/μs帶寬也一般音質(zhì)偏“悶”。NE5532噪音低、音質(zhì)好但它需要較高的供電電壓5V單電源下性能發(fā)揮不理想。TL072是JFET輸入運(yùn)放輸入阻抗極高適合做前置放大但同樣對(duì)供電電壓有要求。課程設(shè)計(jì)里如果只有5V供電老老實(shí)實(shí)選LM358或軌到軌的芯片如果能提供雙電源或12V以上電壓NE5532會(huì)明顯更好。功放級(jí)方面LM386輸出功率在9V供電、8Ω負(fù)載時(shí)大約能到0.5W左右應(yīng)付課程設(shè)計(jì)綽綽有余。如果你想讓聲音更響亮、功率更充?？梢該Q成TDA2030A但它的外圍電路會(huì)更復(fù)雜需要正負(fù)雙電源或自舉電容對(duì)新手不太友好。一句話LM386夠用就絕不上TDA2030徒增調(diào)試負(fù)擔(dān)。3.2 電阻電容選型與精度電阻首選1%精度的金屬膜電阻它比5%的碳膜電阻溫漂小、噪聲低成本也就多幾分錢(qián)課程設(shè)計(jì)沒(méi)必要在這些地方摳門(mén)。功率方面前置級(jí)小信號(hào)部分用普通的1/8W或1/4W電阻就行但LM386輸出到揚(yáng)聲器之間的那個(gè)220μF電容一定要買(mǎi)低ESR型號(hào)否則大電流下電容發(fā)熱、音質(zhì)劣化。電容的選擇有一個(gè)實(shí)操技巧信號(hào)通路上的耦合電容用CBB薄膜電容質(zhì)量更好電解電容在這些位置雖然能用但高頻特性差。電源濾波的大電解電容推薦用鋁電解電容注意耐壓留夠50%以上余量5V供電用16V耐壓的電容就穩(wěn)穩(wěn)的。此外值得注意的是音量電位器。前置級(jí)和功放級(jí)之間的音量電位器要用對(duì)數(shù)型B型或C型取決于廠家標(biāo)法也就是旋轉(zhuǎn)角度和響度感知成對(duì)數(shù)關(guān)系這樣轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕時(shí)音量變化更均勻。用線性電位器A型會(huì)出現(xiàn)前小半圈幾乎沒(méi)有聲音、后大半圈突然炸響的尷尬體驗(yàn)。3.3 PCB布局與接地策略如果你用洞洞板搭電路布局同樣有講究別把所有元器件堆成一坨。我的布局經(jīng)驗(yàn)是信號(hào)走線從板子左側(cè)進(jìn)、右側(cè)出一級(jí)一級(jí)排開(kāi)避免輸入線和輸出線長(zhǎng)距離平行走線。長(zhǎng)距離平行的輸入輸出線之間會(huì)形成寄生電容高頻信號(hào)直接從輸出耦合回輸入這是自激振蕩最常見(jiàn)的誘因。接地是最容易出錯(cuò)也最影響成敗的環(huán)節(jié)。洞洞板上切忌“滿天星”式接地也就是說(shuō)不要哪里方便就把地線就近搭在哪里。正確做法是采用單點(diǎn)接地所有接地線先匯聚到電源濾波電容的負(fù)極再統(tǒng)一回到電源地。這個(gè)“地”是整塊板子的電位參考點(diǎn)如果前置級(jí)的地和功放級(jí)的地之間形成環(huán)路50Hz交流聲和爆音會(huì)大量混入信號(hào)。如果板子上只是兩層電源線、地線盡量加寬至少保證1.5mm以上寬度減小導(dǎo)線壓降。注意功放芯片的地電流很大它回流時(shí)會(huì)在銅箔上產(chǎn)生毫伏級(jí)的壓降這個(gè)壓降如果出現(xiàn)在前置級(jí)地回路里會(huì)被放大幾十倍。所以前置級(jí)的地和功放級(jí)的地要單獨(dú)走線只在電源濾波電容處匯合這是解決噪聲最有效的辦法。4. 實(shí)戰(zhàn)調(diào)試流程與關(guān)鍵指標(biāo)檢驗(yàn)4.1 通電前的靜態(tài)檢查我見(jiàn)過(guò)太多人焊完板子直接上電然后一臉茫然地看著沒(méi)聲音的板子。其實(shí)通電前花五分鐘做靜態(tài)檢查能避免一大半問(wèn)題。先用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)電源正負(fù)極之間的阻值正常應(yīng)該在幾百歐以上如果接近零說(shuō)明有短路優(yōu)先檢查電解電容是否焊反、芯片電源腳是否接錯(cuò)。再檢查L(zhǎng)M386的4腳地和6腳電源之間是否導(dǎo)通正常輸出電容正極是否朝向芯片、負(fù)極是否朝向揚(yáng)聲器電解電容焊反輕則爆漿重則損壞芯片。確認(rèn)沒(méi)有短路后先不接話筒和揚(yáng)聲器只給電路板通電。用萬(wàn)用表測(cè)LM386的6腳電壓應(yīng)該等于電源電壓測(cè)前置運(yùn)放輸出腳一般是1腳不同封裝引腳定義不同的直流電壓應(yīng)該約為電源電壓的一半。如果虛地電壓偏差超過(guò)0.5V檢查分壓電阻是否焊錯(cuò)、運(yùn)放是否插反。靜態(tài)工作點(diǎn)正常后用手捏住鑷子金屬部分去碰觸音量電位器的信號(hào)輸入端揚(yáng)聲器應(yīng)該能聽(tīng)到明顯的“嗡嗡”交流聲。如果這一步有聲音說(shuō)明功放級(jí)工作正常故障大概率在前置級(jí)或話筒如果沒(méi)聲音說(shuō)明問(wèn)題在功放級(jí)或揚(yáng)聲器本身。這種分級(jí)檢查的方式能快速定位故障區(qū)域比盲目亂查高效得多。4.2 動(dòng)態(tài)信號(hào)調(diào)試靜態(tài)檢查和干擾信號(hào)測(cè)試通過(guò)后接上話筒和揚(yáng)聲器對(duì)著話筒說(shuō)話測(cè)試。正常情況下?lián)P聲器應(yīng)該能清晰還原說(shuō)話聲音量適中、無(wú)明顯失真。如果聲音小先微調(diào)音量電位器再觀察如果聲音發(fā)悶考慮減小耦合電容容量或調(diào)整前置級(jí)增益。有示波器的話建議逐級(jí)觀察波形用示波器探頭測(cè)話筒輸出端能看到說(shuō)話時(shí)幾十毫伏的微弱交流信號(hào)測(cè)前置級(jí)輸出端應(yīng)該能看到放大的、完整的語(yǔ)音包絡(luò)波形測(cè)LM386輸出端波形幅度會(huì)更大但要注意示波器探頭地線夾和電路共地別把電源短路了。沒(méi)有示波器的同學(xué)可以準(zhǔn)備一個(gè)USB聲卡配合手機(jī)上的示波器App做簡(jiǎn)易觀測(cè)雖然精度有限但判斷有沒(méi)有信號(hào)、有沒(méi)有明顯失真足夠用了。4.3 性能指標(biāo)的主觀與客觀評(píng)估課程設(shè)計(jì)答辯通常不只要求“能響”還會(huì)問(wèn)幾個(gè)指標(biāo)。你至少要知道怎么回答兩個(gè)問(wèn)題最大不失真輸出功率多大頻響范圍大概是多少最大不失真功率可以用公式估算P Vpp2/(8R)Vpp是輸出信號(hào)峰峰值。9V供電時(shí)LM386輸出信號(hào)峰峰值大約6V接8Ω揚(yáng)聲器時(shí)理論最大功率約0.56W但實(shí)際考慮損耗和失真能到0.3~0.4W已經(jīng)不錯(cuò)了。這個(gè)數(shù)字你要會(huì)算否則答辯時(shí)很容易被問(wèn)住。頻率響應(yīng)范圍取決于耦合電容。前置級(jí)耦合電容取1μF、輸入阻抗20kΩ時(shí)下限頻率約8Hz輸出耦合電容取220μF、負(fù)載8Ω時(shí)下限頻率約90Hz。兩個(gè)下限頻率中較高的那個(gè)決定了系統(tǒng)的低頻截止點(diǎn)這里約90Hz。上限頻率主要受運(yùn)放增益帶寬積限制LM358在48倍增益時(shí)上限約20kHz完全滿足語(yǔ)音需求。把這些算清楚寫(xiě)進(jìn)報(bào)告答辯時(shí)講出來(lái)和只寫(xiě)“能放大聲音”完全不是一個(gè)層次。5. 常見(jiàn)故障與排查技巧實(shí)錄5.1 自激振蕩高頻嘯叫或“吱吱”聲這是語(yǔ)音放大電路最經(jīng)典的問(wèn)題表現(xiàn)為不接輸入時(shí)揚(yáng)聲器持續(xù)發(fā)出尖銳嘯叫或者靠近揚(yáng)聲器時(shí)系統(tǒng)發(fā)出刺耳回授音。先說(shuō)系統(tǒng)層面的回授——麥克風(fēng)靠近揚(yáng)聲器時(shí)聲音被反復(fù)放大形成的正反饋嘯叫這是正常物理現(xiàn)象不是電路故障把兩者距離拉開(kāi)或用指向性話筒就能解決。但如果是電路內(nèi)部自激那就得從三方面排查電源退耦電容有沒(méi)有緊挨芯片引腳放置輸入線和輸出線有沒(méi)有長(zhǎng)距離平行走線前置級(jí)增益是不是設(shè)得過(guò)高。我遇到最典型的案例是LM386的電源引腳沒(méi)有并0.1μF瓷片電容高頻增益過(guò)高導(dǎo)致輕微自激加上后立刻消失。如果以上都排查過(guò)仍然自激還有一個(gè)容易被忽略的坑LM386的7腳旁路電容沒(méi)有接導(dǎo)致內(nèi)部偏置波動(dòng)被放大。10μF小電容就能修正的問(wèn)題卻經(jīng)常被跳過(guò)。5.2 50Hz交流聲交流聲的本質(zhì)是電源紋波混入了信號(hào)通路并被放大。如果你用直流穩(wěn)壓電源供電卻有明顯交流聲先檢查地線走線是否合理——功放級(jí)的回流大電流竄到前置級(jí)地線上了。把前置級(jí)的地和功放級(jí)的地分開(kāi)走在電源濾波電容處單點(diǎn)匯合通常立竿見(jiàn)影。還有個(gè)細(xì)節(jié)是虛地分壓電阻的濾波電容。前置級(jí)虛地點(diǎn)的兩個(gè)分壓電阻之間需要加一個(gè)10~100μF的電容到地否則電源紋波會(huì)通過(guò)分壓電阻直接注入同相輸入端。很多教材電路圖會(huì)省略這個(gè)電容實(shí)際搭電路時(shí)一定記得補(bǔ)上。實(shí)測(cè)下來(lái)300mV的電源紋波通過(guò)分壓電阻直接疊加到信號(hào)上沒(méi)有旁路電容時(shí)幾乎無(wú)法消除。5.3 無(wú)聲或聲音極小遇到無(wú)聲問(wèn)題務(wù)必按信號(hào)流向逐級(jí)排查而不是守著一個(gè)點(diǎn)瞎猜。先用鑷子觸碰音量電位器的輸入端揚(yáng)聲器有交流聲說(shuō)明功放級(jí)正常再觸碰運(yùn)放的同相輸入端有交流聲說(shuō)明前置級(jí)到功放級(jí)通路正常最后檢查話筒偏置電阻的電壓。我在輔導(dǎo)時(shí)發(fā)現(xiàn)很多“無(wú)聲”問(wèn)題其實(shí)是話筒偏置電阻沒(méi)焊上或虛焊話筒根本就沒(méi)工作。聲音極小的問(wèn)題通常出在增益分配失衡前置級(jí)增益太低導(dǎo)致信號(hào)推動(dòng)不足或者LM386增益跳線沒(méi)接。建議先確認(rèn)LM386默認(rèn)的20倍增益是否正常再逐級(jí)用示波器觀察信號(hào)幅度哪一級(jí)幅度異常就重點(diǎn)查哪一級(jí)。逐級(jí)排查聽(tīng)起來(lái)慢實(shí)際上是最快的方法。5.4 失真問(wèn)題聲音發(fā)劈、模糊不清一般是三種情況輸入信號(hào)過(guò)大導(dǎo)致某一級(jí)削波、電源電壓不足導(dǎo)致輸出擺幅受限、揚(yáng)聲器阻抗不匹配導(dǎo)致功放過(guò)載。前兩種可以用示波器看輸出波形來(lái)判斷——如果波形頂部或底部被削平說(shuō)明信號(hào)超出放大器的線性范圍了需要降低增益或提高電源電壓。另外注意揚(yáng)聲器阻抗。8Ω揚(yáng)聲器是LM386的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載如果換成4Ω揚(yáng)聲器輸出電流需求翻倍9V供電時(shí)容易觸發(fā)芯片過(guò)流保護(hù)聲音會(huì)明顯壓縮。這種情況在課程設(shè)計(jì)里不常見(jiàn)但偶爾有人從舊音箱拆了喇叭就往上懟還是值得提一嘴。6. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告亮點(diǎn)與答辯準(zhǔn)備建議課程設(shè)計(jì)最終要交報(bào)告和答辯很多人在這一環(huán)節(jié)吃虧。我的建議是報(bào)告里除了常規(guī)的原理圖、PCB圖和實(shí)物照片一定要包含設(shè)計(jì)過(guò)程中的方案對(duì)比和測(cè)試數(shù)據(jù)。方案對(duì)比表可以放在引言之后把你為什么選集成方案、分立方案有什么缺陷寫(xiě)清楚這能直接展示你做過(guò)思考。測(cè)試數(shù)據(jù)放在調(diào)試部分列出幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓值、波形描述和最終的功率估算哪怕數(shù)據(jù)不完美真實(shí)的測(cè)試記錄也比天馬行空的理論分析可信。答辯前準(zhǔn)備兩個(gè)必問(wèn)問(wèn)題一個(gè)是“如果供電電壓降到5V電路還有多少輸出功率”這時(shí)候你直接把P Vpp2/(8R)的估算公式拿出來(lái)答出大約0.15W并順帶說(shuō)明限制因素是峰值擺幅和芯片壓降另一個(gè)是“這個(gè)電路怎么提高信噪比”答優(yōu)化PCB布局、加強(qiáng)電源濾波、降低前置級(jí)增益、用屏蔽線連接話筒這四板斧足夠應(yīng)對(duì)。從我開(kāi)始做這個(gè)題目到現(xiàn)在語(yǔ)音放大電路已經(jīng)成了每一屆學(xué)生繞不開(kāi)的經(jīng)典課程設(shè)計(jì)。說(shuō)實(shí)話這個(gè)電路的難點(diǎn)從來(lái)不在原理圖本身而在于把一個(gè)看似“簡(jiǎn)單到一眼能看穿”的電路真正做到穩(wěn)定可靠地工作。你在調(diào)試過(guò)程中被噪聲折磨、被自激困擾的場(chǎng)景恰恰是這門(mén)課真正想教會(huì)你的東西所以板子不響的時(shí)候別急著摔它耐下心來(lái)一次排除一個(gè)變量解決了就是真正的收獲。本文還有配套的精品資源點(diǎn)擊獲取