音响放大器课程设计.doc

电气工程学院课程设计任务书 课题名称：音响放大器 专业、班级：电子信息工程专业、081 姓 名：喻思栋学 号：080804110241指导教师： 牛鸣德 20010年7月12日至2010年7月16日共1周 指导教师签名： 教研室主任签名： 分管院长签名： 目录1.设计目的内容31.1.设计目的 31.2.课程设计内容32.音响放大器的组成框图43.单元电路设计53.1.话音放大器53.2.电子混响器63.3.混合前置放大器7 3.4.音调控制器7 3.5.功率放大器84.主要技术指标参数计算与相应电路图设计104.1. 混合前置放大器设计104.2. 话音放大器的设计104.3. 话音放大器与混合前置放大器的设计114.4. 音调控制器的设计114.5. 功率放大器的设计144.6. 整机电路设计165.音响放大器的测试方法176.实验设计总结与感悟19音响放大器课程设计一、设计目的与内容1.设计目的（1）了解音响放大器的构成，并组成一个简单的音响放大器。 （2）理解音调控制器，集成功率放大器的工作原理和应用方法。 （3）理解和掌握音响放大器的主要技术指标和测试方法。 （4）根据给出的技术条件和指标，设计音响放大器。 （5）能够独立搭接电路、掌握调试技术2课程设计内容设计一个具有话筒扩音，音调控制，音量控制，电子混响，卡拉OK伴唱等功能的音响放大器主要技术指标 （1） 额定功率Po1W( C3,则，在中、低音频区，C3可视为开路；在中、高音频区，C1、C2可视为短路。幅频特性如图4-32所示音调控制曲线图根据音响放大器的设计技术指标，要使，结合的表达式可知，、的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取，有，。取标称值，则，。由前述的假设条件可得，由于在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为，所以级间耦合电容可取。5功率放大器功率放大器(简称功放)的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。LA4100LA4102集成功率放大器内部电路四、主要技术指标参数计算与相应电路图设计根据技术指标要求，首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。音响放大器的输入为5mV时，额定功率P1W，负载阻抗为8，则输出电压总电压增益Av=Vo/Vi566倍，由于实际电路中会有损耗，故取Av=600 各级增益分配如下图所示1、混合前置放大器的设计根据 Vi1为话筒放大器输出的电压，Vi2为放音机输出的电压，Vo为混合后输出的电压。所以取Rf =30K R1=10K；音放机输出插孔的信号电压一般为100mV，已基本达到放大的要求不需要话。取R2 =30k 。 2、话音放大器的设计等于7.5，令R2等于20K，有 可得等于130K。要求远大于20K，而输入阻抗约为R1，则R1取500K，C1=C3=10uF，C2=1uF。3、话音放大器与混合前置放大器的设计 上图所示电路由话音放大与混合前置放大两级电路组成。4.音调控制器的设计根据音响放大器的设计技术指标，要使，结合的表达式可知，、的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取，有，。取标称值，则，。由前述的假设条件可得，由于在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为，所以级间耦合电容可取。已知fLx=100Hz，fHx=10kHz，x=12dB。fL2及fH1； fL2 = fLx *2x/6=400Hz，则fL1 =fL2/10=40Hz ； fH1 = fHx /2x/6=2.5kHz ，则fH2= 10fH1=25kHz EDA仿真电路图设计如下：1、低音衰减与提升：将高音提升与衰减电位器PR2滑动端调到居中位置（即可变电阻器PR1的百分比为50%），低音提升和衰减电位器PR1滑头调到最左边（低音提升最大位置，即可变电阻器PR1的百分比为100%）.调节信号发生器，使输出信号f=40HZ,Vm=100mV,调节电路中音量调节电位器PR3，使电路输出电压达到最大值，记录此时PR3的数值和输出电压的幅值。PR3= 0 K Vom= 698.0mV保持PR3的数值和输入信号幅度不变，讲频率特性测试仪接入电路，设置工作频率的范围为40HZ-1KZ,测试电路的幅频响应曲线，并记录。（由于此时C1被短路，当F增大是，Vo将减小。）观察所记录的幅频响应曲线，从图中独处低音部分的最大提升量并做记录，判断其是否符合理论设计的指标。 F=40HZ时，低音的最大提升量= 17.004dB将低音提升和衰减电位器PR1滑动端调到最右边（低音衰减最大位置，即可变电阻器PR1的百分比为0%），重复（3）的步骤。（由于此时C2被短路，当f增大时，Vo将增大。） F=40HZ时，低音的最大衰减量= -16.933dB2、高音提升和衰减将低音提升与衰减电位器PR1滑动端调到居中位置（即可变电阻器PR1的百分比为50%），高音提升和衰减电位器PR2滑头调到最左边（低音提升最大位置，即可变电阻器PR2的百分比为100%）.调节信号发生器，使输出信号f=10KHZ,Vm=100mV,调节电路中音量调节电位器PR3，使电路输出电压达到最大值，记录此时PR3的数值和输出电压的幅值。PR3= 0 K Vom= 463mV 保持PR3的数值和输入信号幅度不变，讲频率特性测试仪介入电路，设置工作频率的范围为10KHZ-1KZ,测试电路的幅频响应曲线，并记录。（由于此时C2被短路，当F减少时，Vo将减小。）观察所记录的幅频响应曲线，从图中独处高音部分的最大提升量并做记录，判断其是否符合理论设计的指标。 F=10KHZ时，高音的最大提升量= 13.274dB 将高音提升和衰减电位器PR2滑动端调到最右边（高音衰减最大位置，既可变电阻器PR2的百分比为0%），重复（3）的步骤。（由于此时C2被短路当f减少时，Vo将增大。） F=10KHZ时，高音的最大衰减量= -12.78dB 5、功率放大器的设计因为 故取RF=200RF、CF与内部R11组成交流负反馈支路，控制功放级的电压增益AVF,即：CB为相位补偿电容，CB减小，带宽增加，可消除高频自激。CB一般取几十到几百皮法。CC为OTL电路的输出端电容，两端的充电电压为等于VCC/2.，CC一般取耐压值远大于VCC/2的几百微法的电容。CD为反馈电容，消除自激振荡，CD一般取几百皮法。CH为自举电容，使复合管T12，T13的导通电流不随输出电压的升高而减小。C3、C4可滤除纹波，一般取几十至几百微法。C2为电源退耦滤波，可消除低频自激。6、整机电路设计C1C3RfR1R2-+C2A1+9VAB+150K500K20K1uF10uF10uF话筒R11RfR21R32C21C12C22C31RP1-+RP2A2放音机R31+9VR1R3R4R2Rp2C1C3C5C4C2-+Rp1+9VVo47K47K470K47K13K470KR010K6800pF6800pF10uF10uF560pF+RfCfCBC1C2220uFC3220uFC4 100uFCHCDCC9V4102+-1K4.7uF33uF51pF470uF220uF+560pF电子混响器10uF10uF10uF30K10K10K30K10K五.音响放大器的测试方法1、额定功率 音响放大器失真度小于某一数值（如5%）时的最大功率称为额定功率，即 式中 RL额定负载阻抗； Uo（有效值）RL两端的最大不失真电压。测量Po的条件：信号发生器输出频率f1=1kHz,输出电压Ui=20mV,音调控制器的两个电位器RP1、RP2置于中间位置，音量控制电位器RP3置于最大值，双踪示波器观测Ui及Uo的波形，失真度测量仪监测Uo的波形失真。测量Po的步骤是：功率放大器的输出端接额定负载电阻RL（代替扬声器），输入端接Ui，逐渐增大输入电压Ui，直到Uo的波形刚好不出现削波失真（或3%），此时对应的输出电压为最大输出电压，由上式可算出额定功率Po，请注意，最大输出电压测量后应迅速减小Ui，否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。2、频率响应 放大器的电压增益相对于中音频fo(1kHz)的电压增益下降3dB时所对应的低音频率fL和高音频率fH称为放大器的频率响应。测量条件同上，调节RP3使书粗电压约为最大输出电压的50%。 测量步骤是：话筒放大器的输入端接Ui=5mV，输出端接音调控制器，使信号发生器的输出频率fi从20Hz50kHz变化（保持Ui=5mV不变），测出负载电阻RL上对应的输出电压Uo,用半对数坐标纸绘出频率响应曲线，并在曲线上标注fL与fH值。3、音调控制特性 Ui(=100mV)从音调控制级输入端耦合电容加入，Uo从输出端耦合电容引出。先测1kHz处的电压增益Au（0dB），再分别测低频特性和高频特性。 测低频特性：将RP1的滑臂分别置于最左端和最右端时，频率从20Hz1kHz变化，记下对应的电压增益。同样，测高频特性是将RP2的滑臂分别置于最左端和最右端，频率从（150）kHz变化，记下对应的电压增益。最后绘制音调特性曲线，并标注fL1、fx、fL2、f0(1kHz)、fH1、fH2等频率对应的电压增益。4、输入阻抗 从音响放大器输入端（如话筒放大器输入端）看进去的阻抗称为输入阻抗Ri。如果接高阻话筒，Ri应远大于 20k。接电唱机，Ri应远大于500k。Ri的测量方法于放大器的输入阻抗测量方法相同。5、输入灵敏度 使音响放大器输出额定功率时所需的输入电压（有效值）称为输入灵敏度。测量条件与额定功率的测量相同。 测量方法是，使Ui 从零开始逐渐增大直到Uo 达到额定功率值时对应的电压值，此时对应的Ui值即为输入灵敏度。6、噪声电压 音响放大器的输入为零时，输出负载RL上的电压称为噪声电压UN。测量条件同上，测量方法是，使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用示波器观察输出负载RL的电压波形，用交流电压表测量其有效值。7、整机效率 式中 Po输入的额定功率； Pc输出额定功率时所消耗的电源功率六、实验设计总结与感悟第一次做课程设计，在确定自己应做的课题后，首先做的是大量搜索自己需要的资料。音响放大器，单从名义上来说，应是一个好有意思的制作，因为它的意义很现实。根据设计要求和设计材料，我们需设计的音响放大器在所有音响类别里，是一个比较简单的设计，它由话音放大器、混合前置放大器、音调控制器各功率放大器这四部分组成。为了简便，其中的功率放大器选用集成芯片LA4102。但通过一番对音响放大器的了解，即便现在设计的是一个比较简单的音放，但相比其它几个课程还是要复杂一些，但至始到终肯定了这个课程坚持到底。要写一个课程设计，首先就必需对它的理论作充分的了解。平常学习不扎实，甚至有时总觉得很多的东西学了没什么作用，至少现阶段没什么用，在做课程时一感觉就自己学的东西甚少。平常做电子实验也不在少数，但课程设计与在实验室做实验是两个截然不同的状况，其中后者是别人已设计好的思路，只需在做实验之前搞懂实验原理，再根据已编写的实验步骤一步一步做下来便可；而课程设计从一开端全靠自己去弄清自己需要干什么，该怎样去做。课程设计看似简单，当自己着手去做时，其实要比想象中复杂。课程设计除了要熟练掌握音响放大器的理论知识，还要明确自己的设计模式。对于毫无设计经验的人而言，最先想到的自然是通过网络渠道，搜索别人的设计方案。设计方案本没有一个固定的模式，设计要求中列写一个大致纲要，如果一致与纲要完全相同，稍感没有新意，又想创新。如此是一个很多虑的想法，既消耗时间，又不能满足自己的想法，因为课程设计本有自己的要点，是一个纯粹