放大器实用设计案例精华汇总（一）

和液晶电路图

　　3.2 软件流程

　　软件流程，如图6所示。

　　图6 软件流程图

　　4 性能测试与分析

　　测试仪器有：泰克公司TS1002 160 M数字示波器和RIGOL DS1022 20M信号源。

　　测试方法主要分3步：（1）连接+5 V、+15 V电源，在输入端接入信号发生器信号。（2）输入通频带范围为10 Hz～10 MHz，电压峰峰值0～100 mV的信号，测试通频带内是否平坦。（3）改变输入电压的频率和有效值，分别记录输出电压的峰峰值和有效值。

　　相关测试数据如表1所示。

　　表1 40dB时输入输出测试

　　如表1所示，放大器在预置带宽为10 Hz～10 MHz、最大增益为40 dB的时候，通频带内很平坦。此时最大不失真输出电压约为10.20 V。经测试，该电路最大增益为42 dB。制作和调试出的实物图如图7所示。

　　图7 实物图

　　5 结束语

　　本设计实现了一个5 V单电源供电的宽带放大器基本功能，完成了系统的硬件与软件设计，解决了较难在输出负载上不失真输出电压峰峰值≥10 V、输出电压的峰值检测、A/D采样显示等问题。

　　四、驻极体传声器小型前置放大器的设计

　　0 引言

　　随着我国通讯事业的迅猛发展，对驻极体传声器的需求也越来越大。目前，一些小型的驻极体传声器虽然可以将场效应管集成于传声器内部，但由于高端产品的售价高昂，低端产品传声器的精度和灵敏度又无法保证，再加上传统的前置放大器体积又过于庞大。因此，设计一种体积尽可能小，成本低廉而性能优良的前置放大器具有十分重要的意义。

　　1 驻极体传声器的原理概述

　　传声器是一种将声信号转变为相应的电信号的电声换能器。驻极体传声器是一种用驻极体材料制造的新型传声器。它具有结构简单、灵敏度高等优点，被广泛应用于语言拾音、声信号检测等方面。

　　驻极体传声器内部主要包括声电转换和阻抗变换两部分。声电转换部分包括振膜、极板、空隙三部分。声电转换的关键元件是振动膜，它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜，然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷，膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开，这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当声音传入时，振膜随声波的运动发生振动，此时振膜与固定电极间的电容量也随声音而发生变化。从而产生了随声波变化而变化的交变电压信号，如此就完成了声音转换为电信号的过程。电压变化的大小，反映了外界声压的强弱，这种电压变化频率反映了外界声音的频率。驻极体传声器振膜与极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。因而这个电信号输出阻抗很高，而且很弱。因此，不能将驻极体传声器的输出直接与音频放大器相接。而场效应晶体管具有输入阻抗极高、噪声系数低的特点，因此，一般是在传声器内部接入一只输入阻抗极高的结型场效应晶体三极管用来放大驻极体电容产生的电压信号，同时以比较低的阻抗在源极S或者漏极G输出信号，实现阻抗变换，如图1所示。

　　图1可以看出UOUT1或UOUT2为传声器的输出信号，由于UOUT1不会受到电源噪声VDD的影响，具有较强抗电源噪声干扰能力，所以将UOUT1接到前置放大器进行放大。

　　2 前置放大电路的设计分析

　　前置放大器的作用一方面是对电容传声头输出的信号进行预放大，另一方面主要是将电容头的高输出阻抗转换为低阻抗输出。小型前置放大器的电路主要包括两部分，其中一部分是场效应管组成的阻抗变换电路，另一部分就是下面将详细分析的放大电路。

　　2．1 放大电路的简化模型

　　传声器的前置放大电路如图2所示。图中运放采用了美国美信公司的麦克风前置放大器MAX4465，MAX4465为5脚SC70封装，低成本，微功耗。下面对这一电路的原理进行简化分析和说明。为便于电路的分析，令Z1＝R1+1／（jωC1），Z2＝R2／／1／（jωC2）＝R2／（1+jωR2C2），根据理想运放所具有的虚短和虚断的特点，可以得到电路的传递函数为：

　　从式（1）可以看出。当ω→∞或ω→0时，电路的传递函数Au→1。

　　2．2 中频段通带增益的估算

　　在语音信号的频段（20 Hz～20 kHz）内，选择合适的R2、C2值，使R2C2≈O，则1+jωR2C2≈1，若1+jωR1C1≈jωR1C1则带入式（1）传递函数中，可得Au≈1+R2／R1。若取R2=10R1，则Au=1+R2／R1≈R2／R1。

　　2．3 上限截止频率的估算

　　当信号的频率较高时，即在通频带内ω值较大，且R2=10R1时，式（1）可变为：

从上式可以看出，ω=1／（R2C