驻极体话筒的前置放大电路设计

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目：驻极体话筒的前置放大电路设计 学院（系）：电气 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）:电气工程学院 基层教学单位：仪器科学与工程系 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 驻极体话筒的前置放大电路设计 设 计 技 术 参 数 驻极体话筒是声音感器，其敏感频率范围在20—2kHz，自选一款驻极体话筒传感器，设计其前置放大电路，使输出电压为0—2.5V对应圣印信号的声强的范围。 设 计 要 求 1：完成题目的理论设计模型； 2：完成电路的multisin仿真； 工 作 量 1：完成一份设计说明书（其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果）; 2：提交一份电路原理图; 工 作 计 划 第一周周一到周二，查阅资料； 第一周周三到周五，理论设计； 第二周周一到周三，计算机仿真； 第二周周四到周五，撰写设计说明书并答辩； 参 考 资 料 1:基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计 2：模拟电子技术 3：电路理论 4：数字电子技术 指导教师签字 基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2010年6月18日 燕山大学课程设计评审意见表 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日 答辩小组评语： 成绩： 组长： 年 月 日 课程设计总成绩： 答辩小组成员签字： 年 月 日 目 录 第1章 摘要…………………………………………………………………………………1 第2章 引言…………………………………………………………………………………2 第3章 基本原理……………………………………………………………………………3 第4章 参数设计及运算……………………………………………………………………5 4.1 传声器性能指标……………………………………………………………………5 4.2 测量电路的设计 …………………………………………………………………12 心得体会 决胜全面小康心得体会学党史心得下载党史学习心得下载军训心得免费下载党史学习心得下载 ……………………………………………………………………………………12 参考文献 ……………………………………………………………………………………13 第一章摘要 驻极体话筒是声音传感器，其敏感频率范围在20-2kHz，通过前置放大电路使输入声强信号对应输出电压约为0-2.5V。 第二章 引言 驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛应用于多种场合，比如一般会议场合，语音通讯系统，如电话机、摄像机、手机、复读机等等。驻极体话筒是电容话筒的一种。电容话筒的基本原理就是用一个电容器作为声信号——电信号的转化器，这个电容的一个极板可以感应声压的变化，起到声信号摄入的作用。通常这一极由金属化的高分子膜片构成，与另一极构成一个极间距离可以改变的可变电容。在有声压作用时，膜片发生振动，振动强度、振动频率都由即时声压决定，电容容量也相应的随声信号而发生变化。假如此时已经给电容加上了一个恒定的电压，那么电容容量的改变将使得电容上极化的电荷量发生改变，从而在电容两端产生一个电信号，达到声—电信号转换。实现阻抗匹配后对信号进行电路放大。 第三章 基本原理 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。 图3-1阻抗转换器 前置放大器一方面是对电容传声头输出的信号进行预放大，另一方面是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，另一部分就是放大电路。 第四章 参数设计及结构运算 4.1　传声器性能指标 4.1.1动态测量范围 驻极体传声器动态测量范围与其结构尺寸有关。小尺寸规格( 1 /8英寸、1 /4英寸)的动态范围高于较大尺寸规格(1 /2英寸、1英寸)的[ 1 ] ,如4133型、4165型、WS2P /F /D型、HY205型和HY207型等,其标称直径为12. 7mm [ 2 ] ,标称动态范围一般为15～160dB;而4135型、WS3P /F /D型、HY245型的标称直径为6. 35 ±0. 05mm[ 2 ]或6. 3mm,标称动态范围为50～165dB,实际能够达到171dB。 4.1.2　幅值线性度 通常情况下,动态测量范围声压级较低时,传感器幅值线性度较好,而动态测量范围声压级较高时,传感器幅值线性度较差。这是因为,在用传感器测量声压时,两个圆形极板组成的电容器中的一个发生了振动的镍膜将会变形。根据平行平板电容器公式[ 3 ] 平行平板电容器的电容与导体板的面积成正比,与两极板的距离成反比。当变形较小时,镍膜仍然可以近似看作平面极板,输入输出关系近似线性;当变形越来越大时(声压级越来越高) ,两极板之间距离变小,而且变得不均匀,镍膜的面积因变形而变大,使得电容C呈非线性变化。 4.1.3　频率响应平坦度 传声器和阻抗匹配器对传感器的频率响应平坦度都有影响。当二者的频率响应平坦度都很小时,传感器的频率响应平坦度才会小。上述HY205、HY207和HY245型传声器都有较好的频率响应特性,在20Hz～8kHz范围内标称平坦度不大于±2dB。,阻抗匹配器是影响传感器频率响应平坦度的主要因素。 提高驻极体噪声传感器动态测量范围和性能指标的技术 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 下面从敏感元件、阻抗匹配和结构优化三方面来提高传感器的性能 4.1.4敏感元件 在选用敏感元件时,选用HY245型(1 /4英寸)驻极体传声器,其优点是动态测量范围宽、幅值线性度和自由场频率响应平坦度好。 4.1.5　阻抗匹配 图4-1阻抗匹配 将传声器的电容器两个电极(图1中略)接在专用场效应管的栅源极之间,电容两端电压即为栅源极偏置电压UGS。当UGS变化时,引起场效应管的源漏极之间ID 的电流变化,从而实现阻抗变换和电压放大。它是将场效应管接成源极输出电路,只需两根引出线。 4.2测量电路设计 4.2.1放大电路 图4-2 前置放大电路 根据理想运放具有虚短虚断的特点，可得到电路的传递函数为 (1) 从式(1)可以看出，当 或 时电路的传递函数 。 4.2.2中频段通带增益的估算 在语音的信号频段，选择合适的 值，使 ，则 ，若 代入（1）传递函数中可得 取 则 。 4.2.3上限截止频率的估算 当信号频率较高时，即 较大时 则（1）式可变为 从上式可以看出， ，即 是电路对应的上限截止频率。 4.2.4下限截止频率的估算 当信号频率较低时，即 较小时 则（1）式可变为 从上式可以看出， 即 是电路对应的下限截止频率。 4.2.5前置放大电路的仿真结果 图4-3频率特性 心得体会 通过本次的课程设计使我了解到了一些简单电路的构成，使所学与所用结合到一起，了解了multisim仿真软件的简单使用等。同时发觉了自己的一些不足，不够严谨的态度。日后一定用所针对进行改正。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次课程设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。 参考文献 1：基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计 2：模拟电子技术 3：电路理论 4：驻极体传声器小型前置放大器的设计 _1234567897.unknown _1234567901.unknown _1234567905.unknown _1234567909.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567913.unknown _1234567910.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567906.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567902.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567898.unknown _1234567893.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567894.unknown _1234567891.unknown _1234567892.vsd � � � � C +V D S G _1234567890.vsd � � � � C +V D S G