LOTO课5：三极管音频放大电路实践

LOTO仪器

我们在项目中经常会遇到音频信号的采集处理，我们今天做一个最简单的音频采集模块。它的电路其实就是在我们上节课的三极管的放大电路上的一个改进，在上一节课三极管放大电路的基础之上，将输出信号换成驻极体话筒，输出端加上截止频率在20KHZ左右的RC低通滤波电路，通过滤波电路来滤除频率在20KHZ以上的噪声信号。


上一节课关于三极管放大的文章链接如下：
: d1 v: Y& [8 l% y7 q: x! m% X: H* N

https://www.bilibili.com/read/cv5848391?from=articleDetail

2 m( G) x5 @: @/ N; a


设计的电路原理图如图所示，通过传感器获取一个交流的小信号，经过三级管放大电路放大信号之后再进行输出：


1 S! u7 j4 }1 u$ C5 m! O) ^
4 u8 k( B4 [% ^! @8 z6 g& e


) s$ x$ v) v0 c9 S) J/ q- B. d  X% z
等不及打板，手工焊接了一个样品进行试验：

5 r. o0 `1 ^/ ~/ V- X
% O# ]' M9 N/ ~% ]; X  [, E5 w

* m$ G: U% b( V3 h
通过LOTO示波器OSC482来测量放大后的输出信号：

+ Z% R4 H7 t  e/ T8 M. ^( V
/ |, A0 C9 `' C

( R2 n* I$ ]# G1 a5 E2 t; H
3 l3 a" \; @( e  d3 i' h



, p4 b4 E: o' _  C6 \( p 还可以观察三极管放大电路对小信号的放大效果，同时来绘制出放大后的信号的FFT频谱：

- h9 O0 ^6 ]$ h. N3 z" U
) w7 u/ B8 B- @4 B, e" Q


/ \% R) |+ ]; i$ o. m# F- g
1 A" ~3 K; J* H" r/ G. `5 j0 ~+ n2 H示波器的上位机软件自带FFT频谱绘制功能，按照视频的参数设置好之后，就可以自动绘制测试信号的FFT频谱。距离一两米远正常说话的声音可以清晰的采集和显示，为了直观，下图是用不锈钢勺子敲击我的陶瓷水杯发出的声音波形。本来话筒接受到的声音转换成的电压很小，通过三极管放大电路放了了大概70倍左右，示波器就可以清晰显示了：
; E4 R* U) b0 F1 l/ D
/ \. i8 q" Y7 e" F& P1 r7 g4 Q
5 g, D3 r, p  }& T) n6 N* I1 F) ?


- A. ]% p; r7 I$ v- B
& @0 s8 j) u4 |) l通过FFT频谱分析会发现，这个勺子和陶瓷杯的敲击，会产生一个频率为2K的音频。      
过程录制了视频如下:               
% D% I- x+ a' e
: x2 t/ k- B3 ^4 ?. b4 `
5 h6 c2 _9 t8 ?* Q% [https://www.bilibili.com/video/BV1X5411x7cS/            
7 H" [, S3 Z' ~- I) ]8 L: F  
不知道为什么插不进来视频了，我只好放了视频的链接再上面。     


   开始实验的时候我们并没有在输出端加上RC低通滤波电路，而是直接用示波器测量。但是我们在上位机软件界面观察到测量的输出信号被大量的噪声信号淹没了，并不能特别直观的观察到输出的放大信号，因此我们通过设计一个简单地RC低通滤波电路来去除掉大于声音信号频率的噪声，信号被噪声淹没图如下图所示：
8 _2 c% v5 T7 x
3 h( e0 P, s$ X& G
5 A# g" `: U) x, P. g7 O- b
" I) P6 i6 x% {& h- S2 M+ J, z

! Y- Q% y+ {2 p( M$ B0 B7 {1 b( u

关于RC低通滤波我们在第3节课也讲过，不熟悉的客官们可以参考下：   

9 \# z1 F6 h1 O9 S; D% |8 N) `, o
https://www.bilibili.com/read/cv5748656?from=articleDetail
$ S0 c; I$ Q+ a9 E, B
/ z# M4 D2 q$ ]) ] 我们这次实践使用的RC低通滤波的参数：         
% A7 G; F8 {! c; W


: f( b" P9 t! f! b  P$ _3 G- K# ]4 E8 M                  
最后献上匆忙整理的原理图，后续布线和出样板了再通知大家：      
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; u$ K6 ?0 t( b; \8 P
3 l" F6 `2 c/ J6 `6 L

  最左侧是驻极体话筒不是喇叭哈

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RC低通滤波的参数

zx_01

感谢分享。

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问一下R2  R3怎么选的？R5可以不加么？