音响二分频电路

山 东 科 技 大 学课 程 设 计 任 务 书电子信息科学与技术 专业 2011- 1 班 学生： 李文谨 一、 课程设计题目： 扩音器中电子分频电路的设计 二、 设计原始资料： 要求：（1）分频频率800Hz （2）衰减区 18dB/oct 三、 设计应解决下列各主要问题：（1） 如何对分频电路进行设计 （2） 如何计算分频电路中各参数 （3） 如何解决分频电路中两高频与低频之间的相互影响 四、 设计说明书应附有下列图纸： 编写设计说明书（包括方案论证单元电路设计及元器件参数计算）；绘制电路原理总图。 五、命题发出日期： 2013.7.1 设计应完成日期： 2013.7.12 设计指导教师（签章） 教研究室主任（签章） 山东科技大学学生课程设计摘要：模拟电子技术是一门应用性、实践性很强的学科，学习它的根本方法是将理论与实践相结合。在学习的过程中实验是比不可少的，通过课程设计解决一些问题可以很好的将理论应用于实践，从而提高自己的动手能力。本次设计为扩音器中电子分频电路，其中综合运用了电容滤波以及放大器的放大等知识。此分频电路可将音频信号的高频段与低频段分开，并通过multisim的仿真可看到此电路的设计的确符合要求。关键词：电子分频电路、三阶分频、放大器目录摘要1目录21前言31.1 概论31.2 电子分频电路简介32 设计要求42.1 基本要求42.2 提高要求42.3 课程设计的目的43 设计方案43.1 设计总体框图43.2 设计思路53.2.1 电路的设计53.2.2 电路中个参数的计算83.2.3 NE5532简介94 电路仿真与测试94.1电路在multisim里的仿真测试结果94.2 测试结果分析12结论12参考文献131前言1.1 概论在现代人类社会的生产活动中，经常需要将各种声音信号转换成电信号，然后进行储存、放大后再输出。音频是指人耳能够感知的声音频率范围，电子分频是指对人能感知的声音频率分别进行低、中、高音的放大。音频功率放大则是指音频电信号被放大以后，还要能够有足够大的功率去推动扬声器或耳机等负载，重新将电信号转换为声音输出。电子分频电路在实际生活中具有很大的应用空间，它将各个频段的声音信号分离开来，合理的分割个单元的工作频段、进行个单元功率分配，使得个单元之间具有恰当的相位关系以减少各单元在工作中出现的声干涉失真。另外，利用电子分频电路的特性还可以弥补单元在某频段里的声音缺陷，将各频段圆滑平顺地对接起来。1.2 电子分频电路简介所谓电子分频，就是将分频电路提至放大电路之前的拓扑设计。电子分频（或称有源、主动分频）网络有以下优点：1.瞬态响应得到改善；2.每只放大器工作频带变窄；3.低频过载可能性降低；4.动态范围提高；5.互调失真小；6.各单元灵敏度便于控制六大优点。电子分频电路在市场上还有很大发展空间，因此，本次课程设计我选择设计一个电子分频电路。2设计要求2.1 基本要求扩音器中电子分频电路的设计，要求：（1） 分频频率800Hz. （2）衰减区域18dB/oct.2.2 提高要求 （1）学会灵活运用课本中所学知识做到理论与实践相结合，通过本次设计加深对书本内容的理解。 （2） 所设计的电路必须在multisim中仿真通过。（3） 要保证各参数的准确性，确保所设计的电路能达到预期要求。2.3课程设计的目的（1） 通过本次课程设计掌握普通课程设计的一般方法与步骤，为以后的科研打下基础。（2）通过课程设计更好的理解模电这门课程，同时提高动手能力、自主学习能力、资料检索能力。3设计方案3.1设计总体框图音频信号分频电路高频信号低频信号扬声器扬声器3.2 设计思路3.2.1电路的设计最简洁的电子分频网络只采用电阻和电容两种原件组成，如图：QC高通低通fc 6dB/oct 6dB/octfc对于一阶电子分频网络其衰减斜率为6dB/oct，若要实现衰减斜率为18 dB/oct则需要将三个一阶网络叠加。但是实际电路中前后各级分频网络会相互影响，所以必须对此电路进行改进。本次设计采用巴特沃斯滤波电路原理进行滤波电路的设计。巴特沃斯滤波器的简介： 巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年发表在英国无线电工程期刊的一篇论文中提出的。 巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。 在振幅的对数对角频率的波特图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。一阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频6分贝，每十倍频20分贝。二阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频12分贝、三阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频18分贝、如此类推。巴特沃斯滤波器的振幅对角频率单调下降，并且也是唯一的无论阶数，振幅对角频率曲线都保持同样的形状的滤波器。只不过滤波器阶数越高，在阻频带振幅衰减速度越快。其他滤波器高阶的振幅对角频率图和低级数的振幅对角频率有不同的形状。一阶巴特沃斯低通滤波电路图如下：一阶巴特沃斯高通滤波器电路图如下：本次设计采用三阶滤波电路，将巴特沃斯滤波电路加以改进得到如下电路图：1高频2低频原理及说明： 当有信号输入上面一条支路时，因为电容具有通高频阻低频的作用，所以当信号经过三个电容过滤，经放大器放大后会在1端显示高频信号。当有信号输入下面一条支路时，也是因为电容的作用，其信号的高频部分会被过滤掉，在2端就会留下低频信号。3.2.2 电路中个参数的计算取 则=4.05 取 则取由巴特沃斯赛贝尔公式求得： 3.2.3NE5532简介 NE5532是高性能低噪声双运算放大器（双运放）集成电路。与很多标准运放相似，但它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大等特点。因此很适合应用在高品质和专业音响设备、仪器、控制电路及电话通道放大器。用作音频放大时音色温暖，保真度高，在上世纪九十年代初的音响界被发烧友们誉为“运放之皇”，至今仍是很多音响发烧友手中必备的运放之一。因为其优良的特性，本次设计采用NE5532。4 电路仿真与测试4.1电路在multisim里的仿真测试结果说明：由函数信号发生器发出频率为100Hz的方波，因为方波是由许多基波叠加而成，因此，当方波经过分频电路时其高频段与低频段会相应的由分频电路的高通和低通分离开来，其分频结果会显示在示波器的输出图像上。当输入为100Hz的方波时其高频段输出的波形如下：其低频段的波形输出如下：当输入为500Hz的三角波时，其高频段的输出波形如下：其低频的输出波形如下：4.2 测试结果分析通过电路在multisim里仿真的结果我们可以看出，频率为100Hz的方波、频率为500Hz的三角波经分频电路后，其高频部分与低频部发生了分离，具体结果如示波器输出波形图所示。结论课程设计是让我们通过解决一、两个实际问题，巩固和加深在模拟电子技术基础课程中所学的理论知识和实践技能，基本掌握电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实践能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。我所设计的是扩音器中的电子分频电路，里面用到电容、电阻、放大器等元件。还涉及到很多参数的计算，在电路的仿真与测试环节中，由于我的一时疏忽，将一个电容的参数输错了，而导致低频段输不出结果，这使我要时刻谨记做事要严谨务实。通过本次实际动手操作，我掌握了电阻阻值的计算方法，以及各电路参数的计算