音响放大器电路的设计课程设计.doc

内蒙古机电职业技术学院 2016届毕业生毕业综合实训报告题 目： 音响放大器电路的设计 系部名称： 机电工程系 专业班级： 机电1310班 目 录一、任务书3二、摘要6三、项目实施的目的与要求7（一）项目实施目的及意义7（二）项目要求7四、项目报告的内容7（一）项目原理分析及其技术要求7（二）项目实施方案的选择9（三）项目实施方案的制定11（四）拓展15（五）项目成果检验17五、项目实施的体会与收获18六、参考文献19一、任务书校内毕业综合实训任务书 一、项目题目：音响放大器 加深三极管电路放大特性的理解，放大电路的原理及工作过程。2.设计任务(1)根据控制要求，进行音响放大器设计与制作。(2)根据控制要求，进行对前置放大级、功放输出级电路图设计。(3)撰写项目实训报告二、进程安排周数内 容8101下达任务书，搜集整理资料，对项目进行分析2 选择项目实施方案3 制定项目实施计划4 依据实施计划完成项目内容5 对照项目技术要求，对项目成果进行检验6 学生和指导教师分别对项目成果进行评价7 小组答辩说明：1.在教师的指导下，以小组为单位进行项目分析、方案制定、项目实施、项目检查及评价；2.提前离校上岗的学生，必须在规定时间内完成校内毕业综合实训的各项任务，及时与指导教师联系，按时返校参加答辩。三、提交成果 1.校内毕业综合实训项目报告（纸质版、电子版各1份） 2.前置放大级、功能输出级电路图。（a3图纸） 四、项目报告的格式要求1.报告的纸型及页边距报告纸型项目报告一律用国际标准a4型纸（297mm210mm）打印。页面分图文区与白边区两部分，所有的文字、图形、其他符号只能出现在图文区内。白边区的尺寸（页边距）为：天头（上）25 mm，地脚（下）25 mm，订口（左）30 mm，翻口（右）25 mm。 正文页码添加在每页中间2.项目报告首页格式毕业综合实训设计题目用黑体二号字，其余用宋体四号字。3.项目报告正文格式一、项目实施的目的与要求二、项目报告的内容（一）项目及其技术要求（二）项目实施方案的选择（三）项目实施计划的制定（四）项目实施步骤（五）项目成果检验（六）项目成果评价三、项目成果实物图（作品图）四、项目实施的体会与收获4.目录格式“目录”两字要求宋体二号、居中，两个字间隔三个字符；目录内容要求黑体小四、1.5倍行间距。5.正文排版要求 正文书写规范正文一级大标题用宋体四号字加粗，二级标题用宋体小四号字加粗，正文统一用宋体小四号字，行距为20磅。正文字数控制在4000字至6000字之间。 正文序号规范正文二级标题之后，标题序号从大到小的顺序为1、；正文中的公式编号，用括弧括起写在右边行末，其间不加虚线。 正文图表规范 文中需要的插图居中，按顺序编号，图标题用宋体五号字，置于图下方； 若插图是屏幕截图，需适当缩放； 表格序号及表格名用宋体五号字，置于表格的上方。 引注规范文中内容涉及到的计算公式要注明出处，计算数据要求准确。6.装订顺序封面任务书目录正文7.输出样式计算机单面打印输出。二、摘要音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。通过音响放大器的设计，使我们认识到一个简单的模拟电路系统，应当包括信号源、输入级、中间级、输出级和执行机构。信号源的作用是提供待放大的电信号，如果信号是非电量，还须把非电量转为电信号，然后进入输入级，中间级进行电流或电压放大，再进入输出级进行功率放大，最后去推动执行机构做某项工作。三、项目实施的目的与要求（一）项目实施目的及意义在音响放大器的制作过程中，控制该电路的主要核心电路是几个放大器的设计，其中主要包括：话音放大器，混合前置放大器，音调控制器，功率放大器等。随着电子技术的发展，话音放大器被广泛的应用到一系列放音设备中，混合前置放大器也在电路和数字电子电路的设计和制作过程中不可缺少的电路部分。功率放大器的运用使电子产品的成本大大减少，并且设计简单，易于操作，可靠性好的优点。熟悉和掌握放大电路的静态工作点的计算方法。熟悉多级放大电路的耦合方式及增益的计算方法。加深对三极管电路放大特性的理解、熟悉功率放大电路的工作原理的工作过程。通过设计安装和调试掌握多级放大器的的一般设计方法。（二）项目要求设计一个音响放大器。要求具有电子混响延时，音调输出控制、卡拉ok伴唱，并对话筒与放音机的信号进行扩音。（1）前置放大级技术指标电压放大倍数：av=100;最大输出电压：vo=1v;频率响应：30hz30khz;输入电阻：ri15k;失真度：2vom+ve+vcesvom为最大输出幅度，vom=2vo=1.4v，ve为三极管发射极电压，一般取13v，vces为晶体管饱和降压，一般取1v。2. 前置放大级参数确定（1） 确定三极管t2参数三极管t2发射极、集电极电阻参数及静态工作点。以为t2是输出级，输出电压比较大，为使负载得到最大的输出幅度，静态工作点应设在负载线的中点，如图5所示，满足条件vcc-vceq2=icq2r8+ve2vceq2=icq2(r8rl/r8+rl)vceq2vom+vcesr9=ve2/icq2指标中，rl=2k，取ve2=3v，vces=1v，确定r8=3.5k，r9=1.5k，取标称值，r8=3.3k，r9=1.5看，则静态值icq=2ma,vceq2=2.4v。三极管t2参数。晶体管的选取主要依靠晶体管的三个极限参数：v(br）ceo三极管ce间最大电压vcemax；icm大于三极管工作时的最大电流icmax；pcm大于三极管工作时的最大功耗pcmax。由图5可知，ic2的最大值为:ic2max=2icq2，vce最大值为vce2max=vcc，根据甲电类路特点，t2最大功耗为pcmax=vceq2icq2，因此t2的参数应满足：v(br)ceo12v;icm2icq2=4ma；pcmvceq2icq2=4.8mw。选用3dg系列小功率三极管可以满足要求，2=80。三极管t2基极电阻参数。在工作稳定的电路中，基极电压vb2越稳定，则电路的稳定性越好。因此，在设计电路时应尽量使流过基极电阻的电流大些，以满足irib的条件，保证vb2不受ib变化影响。但是ir并不是越大越好，因为ir大，则r6、r7的值必然要小，这是将产生两个问题：增加电源消耗；第二级的输入电阻降低，而第二级的输入电阻是第一级的负载，所以ir太大时，将使第一级放大倍数降低。为了使vb2稳定，同时第二级输出电阻又不致太小，一半计算时，按下选取ir的值：ir=（510)ibq（硅管）；ir=(1015)ibq(锗管）。本电路选用硅管，取ir=5ibq，则：r7=vbq2/ir=(ve2+vbe2)/ir=(3+0.6)/5ibq2=28.8kibq2=icq2/2=2ma/80=0.025mar6=vcc/ir-r7=67.8k取标称值，有r7=30k，r9=68k（2） 确定三极管t1的参数 三极管t1的发射极、集电极电阻参数及静态工作点。因为t1是放大器的输出级，其输出的信号比较小，放大后的输出电压也不大，所以对于第一级失真度和输出幅度的要求比较容易实现，主要考虑如何减小噪声，因输出级的噪声将随信号一起被逐级放大，对整机噪声指标影响极大。三极管的噪声大小与工作点的选取有很大关系，减小静态电流对降低噪声是有利的，但对提高放大倍数不利，所以静态电流不能太小。在工程计算中，一般对于小信号的输入级都不详细计算，而是凭经验直接选取：icq1=0.11ma(硅管)，icq1=0.12ma(锗管)。如果输入信号较大或输出幅度较大时，不能用此方法，而应具体计算，计算方法与计算第二级的方法相同。取ve1=3v，vceq1=3v，icq1=0.5ma,有r3=【vcc-(ve1+vceq1)】/icq1=(12-6)/0.5ma=12kr4+r5=ve1/icq1=3/0.5ma=6k取标称值，r3=12k，r4=56k，r5=5.6k。 三极管t1的参数t1的参加应满足：v(br)ceo12v,icm0.5ma,pcm1.5mw;选用3dg系列三极管可以满足要求。确定t1基极的电阻参数：取ir=10ibq1，ve1=3v，则r2=vbq1/ir=(ve1+vbe1)/ir=(3+0.6)/10ibq1=57.6kir=ibq1=ibq1/2=0.00625mar1=vcc/ir-r2=134.4k取r1=130k，r2=56k。 (3)耦合电容和旁路电容的选取各级耦合电容及旁路应根据放大器的下限频率fl决定。这些电容的容量越大，放大器的低频响应越好。但是容量越大漏电也越大，这将造成电路工作不稳定，因此要适当的选择电容的容量，以保证收到满意的效果。工程计算中，常选取：耦合电容210f；发射极旁路电容：150200f。选取耦合电容10f，发射极旁路电容100f，电容的耐压值只要大于可能出现在电容两端的最大电压即可。（3） 反馈网络计算rt=1/fv=(r1+r4)/r4rf=100r4-r4=5.5k,取r1=5.6k，cf=10f。根据上述的结果，得到电路如图6所示。图6 前置放大级电路图3. 功放级参数确定（1） 确定电源电压为了保证电路安全可靠的工作，通常使电路的最大输出功率pom比额定输出功率po要大些，一般取pom=(1.52)p。所以最大输出电压应根据pom来计算，为vom=2pomrl=20.58=2.8v电源电压必须大于vom，因为输出电压为最大值时，输出管已经接近饱和，考虑到管子的饱和降压，以及发射极电阻的降压作用，我们用下式表示电源电压和输出电压最大值的关系vom=vcc/2即vcc=2(1/)vom=2(1/)=2pomrl其中称为电源利用效率，一般取：=0.60.8。要根据管子的材料、发射极电阻和扬声器阻抗来确定值，如果上述因素使输出电压降低很多时，可选低些；反之可选高些。此设计中pom=0.25w，rl=8,效率50%，所以，vcc=2(1/)vom=2(1/)2pomrl=2(1/0.5)20.258=8v由此可确定12v的电源可满足放大电路和otl功率放大电路的要求。（2） 确定输出级功放管参数选择合适的功率管，并使5=6,参数尽量对称，大功率管还应考虑其工作环境的温度以及散热片的问题，为了满足电路性能的要求，并便于设计计算，应选择硅管，其极限参数应满足v(br)ceovcemaxicmicmaxpcmpcmaxv(br)ceovcemax=2vcc/2=12vicmicmax=vom/rl=(vcc/2-vceo)/rl=(6-1)/8=625mapcmpcmax=0.2pom=0.20.25w=50mw因此选用一般大功率三极管可以满足要求。（3） 计算推动及电路确定t4的工作电流：为保证信号不失真，t4工作在甲类放大状态，静态工作点应设在负载线的中点，要求icq43ib5max3(ic6max/6)一般取icq4=210ma，此设计中取值icq4=10ma。静态是，otl电路的a点电位va=2/1vcc=6v,所以，vce4取23v。vc4=6-vbe4=5.5vvc4=vce4+icq4r15确定r15=250。irp=(510)ibq4=(510)(icq4/4)vb4=ve4+vbe4=icq4r15+vbe4=3.1vr14=vb4/irp=3.1/0.625ma=4.96krp=(va-vb4)/irp=(6-3.1)/5(icq4/4)=6-3.1/0.625ma=4.64k4选取80，选取电阻标称值r15为270,r14为5.1k、rp为10k电容器。（4） 确定输出级静态工作点及电阻参数静态时，otl电路的a点电位va=2/1vcc=6v，则vbq5=6.5v,vbq6=5.5v,则 r13=(vbq5-vbq6)/icq4=(6.5-5.5)10ma=100r11+r12=(vcc-vbq5)/icq4=(12-6.5)/10ma=550r11r12确定电阻标称值r11为120,r12为430。根据上述计算结果，可以得到功放输出级电路图如图7所示。图7 功放输出级电路图（四）拓展1.调试方法(1) 合理布局，分级装调音响放大器是一个小型电路系统，安装前要对整机线路进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布线，功放级应远离输入级，每一级的地线尽量接在一起，连线尽可能短，否则很容易产生自激.安装前应检查元器件的质量，安装时特别要注意功放块、运算放大器、电解电容等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装，也可以从功放级开始向前逐级安装。安装一级调试一级，安装两级要进行级联调试，直到整机安装与调试完成。 (2)调解rp使a点电位为vcc/2。(3)改变r11的阻值使icq4、icq5=（510）ma，实际中r11的取值为100。以上两部反复调解，直达达到要求为止。经上述调试后，放大器能正常工作。按图2所示的图中位置，对着y2讲话时，y1处对应能听到清晰、洪亮的声音。当k拨到另一位置时，对着y1讲话时，y2出应能听到声音清晰、洪亮的声音。最后需要说明的是，如接好线路后，扬声器中有广播电台的声音，则因在放大器的输入端与地之间接一电容，其容量为0.01f，也可以由试验确定。实验仪器设备及元件实验仪器设备：直流稳压元、数字万用表。根据上述原件选型结果以及所设计的整机电路图，完成本设计所需的元器件明细表如图8所示。电器元件表图8实践拓展在学生宿舍楼、医院病房或多室住宅中，为了管理、联系方便或快速传递信息，安装对将系统是最有效的方法之一。根据双向语音放大电路可进一步设计出对讲机，使加以任何一方可用扬声器向对方讲话，或收听对方讲话。（五）项目成果检验五、项目实施的体会与收获随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结