扩音机电路的毕业设计

齐鲁理工学院课程设计说明书题 目 扩音器的设计 课 程 名 称 模拟电子啊技术 二 级 学 院 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 2015 级 学 生 姓 名 沈坤 学 号 201510530039 指 导 教 师 设计起止时间：2016 年 12 月 12 日至 2016 年 12 月 16 日 成绩目 录第 1 章 方案设计 .2第 2 章 单元电路设计 .22.1 前置放大器的设计 .22.2 音调控制器的设计 .32.2.1 低频工作时元器件参数的计算 .52.2.2 高频工作时元器件参数的计算 .72.3 功率输出级的设计 .102.3.1 确定电源电压 .102.3.2 功率输出级设计 .112.3.3 电阻 R17 R12的估算 .112.3.4 确定静态偏置电路 .112.3.5 反馈电阻 R13与 R14的确定 .12参考文献 .13附录 1 总电路原理图 .14第 0 页 扩音器的设计摘要：很多场合（如商场、学校、车站、体育场等）都安装有广播系统，它的主要功能是播放音乐、广播通知和要闻。这些广播系统都含有扩音设备，用以把从话筒、录放卡座、CD 机送出的微弱信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号。根据实际需要和放大器件的不同，扩声电路的设计也有很多种类。作为电子线路的课题设计，本课题提出的扩声电路性能指标比较低，主要采用理论课题里介绍的运算放大集成电路和音频功率放大集成电路来构成扩声电路。这种性能指标低的扩音器主要在于价格便宜，制作简单，不需要太多昂贵的集成块。关键词 扩声；音频功放；放大电路第 1 页 第 1 章 方案设计采用运算集成电路和音频功率放大集成电路设计一个对话筒输出信号具有放大能力的扩声电路。其电路方框图如图 1-1 所示：图 1-1 扩声电路原理框图前置放大主要完成对小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带要宽，噪声要小；音量控制主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减。第 2 章 单元电路设计2.1 前置放大器的设计由于话筒提供发信号非常弱，故一般在音调控制器前面要加一个前置放大器。该前置放大器的下限频率要小于音频控制器的低音转折频率，上限频率要大于音频控制器的高音转折频率。考虑到所设计电路对频率响应及零输入（及输入短路）时的噪声、电流、电压的要求，前置放大器选用集成运算放大器 LF353。它是一种双路运算放大器，属于高输入阻抗低噪声集成器件。其输入阻抗高为 104M，输入偏置电流仅有 5010-12A，单位增益频率为 4MHZ，转换速率为 13V/us，用做音频前置放大器十分理想，其外引线图如图 2-1 所示第 2 页 图 2-1 LF353 外引线图前置放大电路由 LF353 组成的两极放大电路完成，如图 2-2 所示。第一级放大电路的 Au1=10，即 1+R3/R2=10，取 R2=10K，R 3=100K。取 Au2=10（考虑增益余量） ，同样 R5=10K，R 6=100。电阻 R1、R 2 为放大电路偏置电阻，取R1=R4=100K。耦合电容 C1 与 C2 取 10uF，C 4 与 C11 取 100uF，以保证扩声电路的低频响应。图 2-2 前置放大器其他元器件的参数选择为：C 3=100pF，R 7=22K。电路电源为12V。第 3 页 2.2 音调控制器的设计音调控制器的功能是，根据需要按一定的规律控制、调节音响放大器的频率响应，更好地满足人耳的听觉特性。一般音调控制器只对低音和高音信号的增益进行提升或衰减，而中音信号的增益不变，音调控制器的电路结构有多种形式，常用的典型电路结构如图 2-3 所示。该电路的音调控制曲线（即频率响应）如图 2-4 所示。音调控制曲线中给出了相应的转折频率：F l1 表示低音转折频率， Fl2 表示中音下限频率，F 0 表示中音频率（即中心频率） ，要求电路对此频率信号没有衰减和提升作用，F h1 表示中音上限频率，F h2 表示高音转折频率。图 2-3 音调控制器电路第 4 页 f/HzAu/dB -20db/10倍数FL1 100Hz 10Hz FH2图 2-4 音频控制器频率响应曲线音调控制器的设计主要是根据转折频率的不同来选择电位器、电阻及电容参数。2.2.1 低频工作时元器件参数的计算音调控制器工作时在低音时（即 FFl） ，由于电容 C5C 6=C7 故在低频时 C5 可看成开路，音频控制电路此时可简化为图 2-5，图 2-6 所示电路。图 2-5 所示为电位器 RP1 中间抽头处在左端，对应于低频提升最大的情况。图 2-6 所示电位器 RP1 中间抽头处在最右端，对应于低频衰减最大的情况。下面分别进行讨论。图 2-5 低频提升电路第 5 页 图 2-6 低频衰减器1、低频提升由图 2-5 可求出低频提升电路的频率响应函数为式中，12810)(0wljRPUji ，171RPCwL)(1072CLRP当频率 F 远远小于 Fl1 时，电容 C7 近似开路，此时的增益为810ARPL当频率升高时，C 7 的容抗减小，当频率 F 远远小于 Fl1 时，C 7 近似短路，此时的增益为 810RA在 Fl1F F l2 的增益范围内电压增益衰减率为-20dB/10 倍频，即-6dB/倍频（若40HZ 对应的增益是 20dB，则 2 40HZ=80HZ 时所对应的增益是 14dB）本设计要求中频增益为 A0=1（0dB） ，且在 100HZ 处有12dB 的调节范围。故当增益为 0dB 时，对应的转折频率为 400HZ（因为从 12dB 到 0dB 对应两个倍频程，所以对应频率是 400HZ）因此音调控制器的低音转折频率f11=fl2/10=40HZ。电阻 R8，R 10 及 RP1 的取值范围一般为几千欧姆到几百千欧姆。若取值过大，则运算放大器的漏电流的影响变大；若取值过小，则流入运算放大器的电流将超过第 6 页 其最大输出能力。这里取 RRP1=470K。由于 A0=1，故 R8=R10。又因为wl2/wl1=（R RP1+R10）/R 10=10，所以 R8=R10=RRP1/（10-1）=52K，取R9=R8=R10=51K。电容 C7 可由式 求得：C 7=0.00085uF，取)14.32(7RPLfC7=0.01uF。2、低频衰减在低频衰减电路中，如图 6 所示，若取电容 C6=C7，则当工作频率 f 远小于fL1，电容 C6 近似开路，此时电路增益 180RPLA当频率 F 远大于 F12 时，电容近似短路，此时电路增益 810可见，低频端最大衰减倍数为 1/10(即-20dB)。2.2.2 高频工作时元器件参数的计算音调控制器在高频端工作时，电容 C6，C 7 近似短路，此时音调控制电路可简化成图 2-7 所示电路。为便于分析，将星形连接的电阻 R8=R9=R10 转换成三角形连接，转换后如图 2-8 所。所以 Ra=Rb=Rc=3R8。由于 Rc 跨接在电路的输入端和输出端之间，对控制电路无影响，故它可忽