具有音调控制的音频放大器毕业论文

具有音调控制的音频放大器系 别： 电气电子工程系 学生姓名： 专 业： 应用电子技术 班 级： 学 号： 指导教师： 2012 年 2 月 4 日 郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 2 -独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权郑州职业技术学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。保密，在_年解密后适用本授权书.本论文属于不保密。（请在以上方框内打“” ）毕业论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 3 -摘 要在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。本文首先对功率放大器的课题背景作简要的说明，随后对功率放大器的一些基础知识进行介绍。此外，相应的介绍低频功率放大器的各单元电路前置放大、音调控制电路、音量控制电路和功率放大部分的组成与工作原理，详细叙述了音量控制电路部分。通过分析低频功率放大电路,对功率放大器进行深刻的阐述。功放电路为本机的主放大器,它的输出波形容易受前置级的影响，在调试部分对功率放大器出现的干扰、自激振荡现象等做了细致的分析。关键词 ：（ 低频功率放大器；音调控制；音量控制电路）郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 4 -目 录摘 要 .I1 绪 论1.1 课题背景 .（6）1.2 选题的目的 .（6）1.3 选题的意义 .（6）1.4 本课题主要研究内容 .（6）2 功率放大器电路分析2.1 功率放大器的基础知识 .（7）2.1.1 功率放大器的作用 .（ 7）2.1.2 功率放大器的电路组成 .（7）2.1.3 信号源和负载 .（8）2.1.4 功率放大器的种类 .（8）2.2 功率放大器的性能指标 .（9）2.2.1 失真度 .（9）2.2.2 频率响应 .（10）2.2.3 输出功率 .（10）2.2.4 输入电压 .（10）郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 5 -2.2.5 音调控制范围 .（11）2.2.6 信噪比 .（11）3 整机电路的设计3.1 整机电路的组成 .（12）3.2 技术要求 .（12）3.3 电路说明 .（12）3.4 单元电路的设计与分析 .（12）3.4.1 前置放大器 .（12）3.4.2 音调控制电路 .（13）3.4.3 音量控制电路 .（14）3.4.4 功率放大电路 .（15）4 章 低频功率放大器的安装与调试4.1 电路安装与调试技术 .（18）4.1.1 合理布局、分级装调 .（18）4.1.2 调试技术 .（18）4.2 电路的调试 .（18）4.2.1 抑制干扰、噪声和消除自激振荡 .（18）4.2.2 前置放大器输入、输出电压的测量 .（21）4.2.3 功率放大器的功率计算 .（22）致 谢 .（23）郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 6 -参考文献 .（24）1绪 论1.1 课题背景功率放大器是音响装置的核心部分，无论是调谐器输出的信号，还是话筒、录音机、电唱机输出的信号，都必须经过功率放大器放大以后才能推动音箱发出声音。功率放大器原来只是以分立元件的形式组成电路，近年来，随着科学技术的普及和文化水平的提高，功率放大器也有集成化产品，并在体育馆、影剧场、歌舞厅、家庭中的 Hi-Fi 音乐欣赏、 AV 系统放音、卡拉 OK 等场合得到广泛应用。功率放大器是将音频电压信号放大到一定的功率并驱动扬声器发声的一种设备。功率放大器在扩声中起着极其重要的作用，如果没有功率放大器扬声器就不能扩声。1.2 选题的目的通过对低频功率放大电路的剖析，对功率放大器的工作原理有较深入的了解。在讲解低频功率放大电路的原理中，结合介绍了常见的电子电路，如前置放大电路、音调控制电路、音量控制电路等。掌握这些电路的特点，能为进一步学习电子技术打下一定的基础。1.3 选题的意义随着时代的前进，人们对扬声设备的要求越来越高，这些要求不断推动新器件新电路的开发，并促进整个电声技术的发展，尽可能采用最新技术并与现代化技术结合起来，才能使得扬声设备不断发展和完善，才能有广泛的应用前景，才能在更多领域中发挥越来越大的作用。但是设计采用的是独立元件，对于锻炼个人的动手能力和综合分析问题、解决问题的能力大有裨益。1.4 本课题主要研究内容郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 7 -本文首先对功率放大器的基础知识进行了详细说明，然后详细分析了低频功率放大器的工作原理，各组成部分的作用，最后介绍了低频功率放大器在安装调试中遇到的现象以及其对应的解决方案，这对扬声设备的修理大有益处。2 功率放大器电路分析2.1 功率放大器的基础知识2.1.1 功率放大器的作用人在讲话的时候声音的强度是很有限的，如果在一个有成千上万人的会场中，要使每一个人都能清楚地听到是不可能的。利用功率放大器，人只要对着话筒讲话，经过功率放大器放大，再从扬声器中发出很强的声音，就可以使全会场的人都听到。人讲话的声音通过话筒变成了微弱的电信号，这一信号的电压大小同声音的强弱成正比，它的频率同声音的频率相同，这种电信号叫做音频信号。话筒得到的音频信号，电压只有几毫伏，功率放大器把这个微弱的音频信号放大，从功率放大器输出端可以输出功率达几瓦到几十瓦，以推动扬声器发出声音。在这一过程中，功率放大器的作用只是把音频电信号进行放大，所以功率放大器也就是音频放大器。话筒能把声音变成电信号；扬声器能把电信号变成声音。我们把这类元件叫做电声元件。功率放大器必须同电声元件配合使用，才能发挥出它的作用。功率放大电路（简称功率放大器）通常位于多级放大电路的最后一级，其任务是将前级电路放大后的电压信号再进行功率放大，以足够的输出功率推动执行机构工作，如扬声器发声、电动机旋转、继电器动作、仪表指针偏转等。功率放大电路与电压放大电路都属于能量转换电路，它们是将直流电源提供直流功率转换成被放大信号的交流功率，从而起到功率和电压放大的作用。但由于在多级放大电路中所处的位置不同，它们各自的功能是不同的：处于前置级的电压放大电路的任务是将输入的微弱信号识别出来并加以有效的放大，大多工作在低电压、小电流、低噪声的条件下，研究的主要指标是电压放大倍郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 8 -数、输入电阻、输出电阻、信噪比、频率特性等，它们工作时，本身消耗的功率不大，向下一级输出的主要是电压信号，输出功率不大，故效率问题可以不必考虑。功率放大电路除了对信号的电压进行足够的电压放大外，还要求对信号进行足够的电流放大，从而有足够的有用功率输出。2.1.2 功率放大器的电路组成功率放大电路由前置放大器、功率放大器、以及电源部分组成。如图 2-1所示。功率放大器的前置放大器主要作用是电压放大，这部分包括音调控制，音量控制等电路。功率放大器也叫主放大器，它可以把几十毫伏的信号电压放大到要求的功率。电源部分的作用是把 220V 交流电变成低压直流电，供给各级放大电路使用。2.1.3 信号源和负载能给功率放大器输入音频信号的装置叫做信号源。话筒也是一种信号源。录音机、电唱机、收音机等也都是信号源。各种信号源的输出信号电压是不同的。常用的动圈话筒的输出电压约等于几毫伏；录音机的线路输出电压约100200mV，录音机的外接扬声器插口输出电压在 1V 以上；电磁头输出电压在 1mV 左右；收音机检波器输出电压约 30100 mV。功率放大器的输入电阻是从功率放大器输入端看上去的等效电阻。功率放大器的输入电阻比较高的时候，各种信号源的输出信号都能送到功率放大器中。如果功率放大器的输入阻抗不够高由于分压作用，使高输出信号受到很大衰减，输入到功率放大器中的信号就很小。在调整功率放大器时，常用电阻代替扬声器做负载，负载电阻的额定功率应大于或等于功率放大器的额定输出功率。郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 9 -音调控制电路前置放大器 音量控制电路 功率放大器电源信号源图 2-1 功率放大器整机方框图2.1.4 功率放大器的种类功率放大器简称功放，它可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其品牌、型号之多，实在举不胜举。虽然都称为功放，,但以其主要用途来说,功放可以分为两个主要类别,这就是专用功放与民用功放。 在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅、公共场所扩声,以及录音监听等处所使用的功放,一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求,这类功放通常称之为专用功放或是专业功放。 而用于家庭的 Hi-Fi 音乐欣赏,AV 系统放音,以及卡拉 OK 娱乐的功放,通常我们称为民用功放或是家用功放。 专用功放与民用功放尽管在一些特性参数上有所差别,但也很难说有一条泾渭分明的界线,比如用于音乐录音监听的功放很可能就是一台可用于家庭 Hi-Fi甚至是 Hi-end 功放。Hi-Fi 功放与 AV 功放是目前家用功放中的两个主要类别。Hi-Fi 功放用于欣赏音乐,使用者追求的是尽可能的“原汁原味” 。而 AV 功放的使用者追求的是与画面相配合的“现场”效 果,甚至是夸张了的“现场”效果。这两类功放不太好直接比较孰优孰劣。晶体管功放和电子管功放并不存在着优劣的差异,只不过应用的器件不同(一是晶体管,一是电子管),相对来说,电子管功放的工作电压较高,但工作电流比较小,而晶体管功放的工作电压较低,工作电流都比较大。2.2 功率放大器的性能指标郑 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- 10 -功率放大器的性能的优劣是通过功率放大器的性能指标来反映的。因此，必须了解功率放大器的指标意义。下面介绍功率放大器的主要性能指标。2.2.1 失真度通过功率放大器放大，输出信号应该同输入信号内容完全相同，只是幅度（电压）不同而已。也就是说，功率放大器推动扬声器发出的声音应同讲话人的声音完全一样，只是音量大小不同而已。事实上，通过扬声器放出的声音同讲话人的声音多少会有一些区别。质量低劣的功率放大器发出的声音甚至同讲话人的声音相差很远，有时还产生闷塞、沙哑的声音。我们把功率放大器输出信号同输入信号不同，产生畸变的这种现象叫做失真。为了定量的表示失真的大小，我们把输出信号各次谐波电压有效值的总和同基次波电压有效值的比，用百分数表示，叫做功率放大器的谐波失真，或失真度。它可以通过失真度测量仪直接测量出来，一般功率放大器的失真度在 7%以下，高传真功率放大器的失真度在 1%以下，10%以上的失真人耳可以分辨出来。2.2.2 频率响应我们知道不同乐器或不同的人发出的声音都不是由单一频率信号组成的，而是由各种频率成分构成的频谱所组成的。一个乐队既有发声频率较低的乐器，又有发声频率较高的乐器，演奏起来占有很宽的频谱，听起来是十分悦耳的。这一频谱范围可以接近整个音频范围，即 20Hz20KHz