駐極體話(huà)筒的前置放大電路設(shè)計(jì)

1、 本文由chongziyang405貢獻(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 燕山大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題目： 題目：駐極體話(huà)筒的前置放大電路設(shè)計(jì) 學(xué)院（ ：電氣工程學(xué)院 學(xué)院（系） 電氣工程學(xué)院 ： 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 指導(dǎo)教師： 教師職稱(chēng)： 教師職稱(chēng)： 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文） 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 院（系）:電氣工程學(xué)院 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 基層教學(xué)單位：儀器科學(xué)與工程系 專(zhuān)業(yè)（班級(jí)） 設(shè)計(jì)題目 駐極體話(huà)筒的前置放大電路設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 參 數(shù) 駐極體話(huà)筒是聲音感器

2、，其敏感頻率范圍在 202kHz，自選一款駐極體話(huà)筒傳 感器，設(shè)計(jì)其前置放大電路，使輸出電壓為 02.5V 對(duì)應(yīng)圣印信號(hào)的聲強(qiáng)的范 圍。 設(shè) 計(jì) 要 求 1：完成題目的理論設(shè)計(jì)模型； 2：完成電路的 multisin 仿真； 工 作 量 1：完成一份設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（其中包括理論設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)以及仿真結(jié)果）; 2：提交一份電路原理圖; 工 作 計(jì) 劃 第一周周一到周二，查閱資料； 第一周周三到周五，理論設(shè)計(jì)； 第二周周一到周三，計(jì)算機(jī)仿真； 第二周周四到周五，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并答辯； 參 考 資 料 1:基于運(yùn)算放大器和模擬集成電路的電路設(shè)計(jì) 2：模擬電子技術(shù) 3：電路理論 4：數(shù)字電子技術(shù) 基層教學(xué)

3、單位主任簽字 指導(dǎo)教師簽字 說(shuō)明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。 2010 年 6 月 18 日 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 答辯小組評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)： 組長(zhǎng)： 年 課程設(shè)計(jì)總成績(jī)： 答辯小組成員簽字： 月 日 年 月 日 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 目 錄 第 1 章 摘要1 第 2 章 引言2 第 3 章 基本原理3 第 4 章 參數(shù)設(shè)計(jì)及運(yùn)算5 4.1 傳聲器性能指標(biāo)5 4.2 測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 12 心得體會(huì) 12 參考文獻(xiàn) 13 共 13 頁(yè) 第 4頁(yè) 燕 山 大 學(xué) 課

4、程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第一章摘要 駐極體話(huà)筒是聲音傳感器，其敏感頻率范圍在 20-2kHz，通過(guò) 前置放大電路使輸入聲強(qiáng)信號(hào)對(duì)應(yīng)輸出電壓約為 0-2.5V。 第二章 引言 駐極體話(huà)筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特 點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于多種場(chǎng)合，比如一般會(huì)議場(chǎng)合，語(yǔ)音通訊系統(tǒng)，如 電話(huà)機(jī)、攝像機(jī)、手機(jī)、復(fù)讀機(jī)等等。駐極體話(huà)筒是電容話(huà)筒的一 種。 電容話(huà)筒的基本原理就是用一個(gè)電容器作為聲信號(hào)電信號(hào) 的轉(zhuǎn)化器， 這個(gè)電容的一個(gè)極板可以感應(yīng)聲壓的變化， 起到聲信號(hào) 攝入的作用。 通常這一極由金屬化的高分子膜片構(gòu)成， 與另一極構(gòu) 成一個(gè)極間距離可以改變的可變電容。 在有聲壓作用時(shí)， 膜片發(fā)生

5、振動(dòng)，振動(dòng)強(qiáng)度、振動(dòng)頻率都由即時(shí)聲壓決定，電容容量也相應(yīng)的 隨聲信號(hào)而發(fā)生變化。假如此時(shí)已經(jīng)給電容加上了一個(gè)恒定的電 壓， 那么電容容量的改變將使得電容上極化的電荷量發(fā)生改變， 從 而在電容兩端產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)， 達(dá)到聲電信號(hào)轉(zhuǎn)換。 實(shí)現(xiàn)阻抗匹 配后對(duì)信號(hào)進(jìn)行電路放大。 共 13 頁(yè) 第 5頁(yè) 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第三章 基本原理 駐極體傳聲器內(nèi)部主要包括聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分。聲 電轉(zhuǎn)換部分包括振膜、極板、空隙三部分。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是 振動(dòng)膜， 它是一片極薄的塑料膜片， 在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄 膜，然后再經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)駐極后，兩面分別駐有異性電荷，膜片的 蒸金面

6、向外， 與金屬外殼相連通。 膜片的另一面與金屬極板之間用 薄的絕緣襯圈隔離開(kāi)， 這樣， 蒸金膜與金屬極板之間就形成一個(gè)電 容。當(dāng)聲音傳入時(shí)，振膜隨聲波的運(yùn)動(dòng)發(fā)生振動(dòng)，此時(shí)振膜與固定 電極間的電容量也隨聲音而發(fā)生變化。 從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變 化的交變電壓信號(hào)， 如此就完成了聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程。 電壓 變化的大小， 反映了外界聲壓的強(qiáng)弱， 這種電壓變化頻率反映了外 界聲音的頻率。 駐極體傳聲器振膜與極板之間的電容量比較小， 一 般為幾十 pF。因而這個(gè)電信號(hào)輸出阻抗很高，而且很弱。因此， 不能將駐極體傳聲器的輸出直接與音頻放大器相接。 而場(chǎng)效應(yīng)晶體 管具有輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低的特點(diǎn)，因

7、此，一般是在傳聲器 內(nèi)部接入一只輸入阻抗極高的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體三極管用來(lái)放大駐 極體電容產(chǎn)生的電壓信號(hào)， 同時(shí)以比較低的阻抗在源極 S 或者漏極 G 輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)阻抗變換。 共 13 頁(yè) 第 6頁(yè) 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)±0. 共 13 頁(yè) 第 7頁(yè) 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) C = 0 r s / d±2dB。,阻抗匹配器是影響 傳感器頻率響應(yīng)平坦度的主要因素。 共 13 頁(yè) 第 8頁(yè) 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 圖 4-1 阻抗匹配 將傳聲器的電容器兩個(gè)電極(圖 1 中略)接在專(zhuān)用場(chǎng)效應(yīng)管的柵源 極之間,電容兩端電壓

8、即為柵源極偏置電壓 UGS。 UGS 變化時(shí),引 當(dāng) 起場(chǎng)效應(yīng)管的源漏極之間 ID 的電流變化,從而實(shí)現(xiàn)阻抗變換和電 壓放大。它是將場(chǎng)效應(yīng)管接成源極輸出電路,只需兩根引出線。 共 13 頁(yè) 第 9頁(yè) 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) VCC 12V VCC 7 1 5 U1 6 4 3 2 3 C1 1uF 0 R1 796k|? 741 VEE VEE -12V 2 1 4 10pF R2 7.96M|? C2 圖 4-2 前置放大電路 根據(jù)理想運(yùn)放具有虛短虛斷的特點(diǎn)，可得到電路的傳遞函數(shù)為 R2 1 + jwR2C2 A = 1+ 1 R1 + jwC1 = 1+ = 1+ jw

9、C1 R2 (1 + jwR2C2 )(1 + jwR1C1 ) jwC1 R2 1 ? w R2C2 R1C1 + jw( R2C2 + R1C1 ) 2 (1) 從式(1)可以看出，當(dāng) w 0 或 w 時(shí)電路的傳遞函數(shù) A 1 。 共 13 頁(yè) 第 10 頁(yè) 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 0 ， 則 1 + jwR2C2 1 ， 1 + jwR1C1 jwR1C1 代入 若 （1） 傳遞函數(shù)中可得 A = 1 + R2 R2 。 R1 R1 R2 R1 取 R2 = 100 R1 則 A = 1 + A = 1+ jwC1 R2 R 1 2 1 ? w R2C2 R1C1 +

10、 jw( R2C2 + R1C1 ) R1 1 + jwR2C2 2 從上式可以看出， w = 1/ ( R2C2 ) ，即 f = 1 / (2 jwC1 R2 jwC1 R2 1 ? w R2C2 R1C1 + jw( R2C2 + R1C1 ) 1 + jwR1C1 1 ? 2 A = 1+ R2 R1 j wC1 R1 從上式可以看出， w = 1 / ( R1C1 ) 即 f = 1 / (2 共 13 頁(yè) 第 11 頁(yè) 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 2.5V 2.0V 1.5V 1.0V 10Hz 30Hz V(U1A:OUT) 100Hz 300Hz 1.0KHz Frequency 3.0KHz 10KHz 30KHz 100KHz 圖 4-3 頻率特性 心得體會(huì) 通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)使我了解到了一些簡(jiǎn)單電路的構(gòu)成， 使所學(xué)與 所用結(jié)合到一起，了解了 multisim 仿真軟件的簡(jiǎn)單使用等。同時(shí) 發(fā)覺(jué)了自己的一些不足， 不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。 日后一定用所針對(duì)進(jìn)行 改正。