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毕设论文(终稿) 功率放大器，简称“功放”。 很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。 因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的倍，是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。 经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。 本文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，对话筒与放音机的输出信号进行扩音。 要求额定功率PO1W（3%)；负载阻抗RL=8?；频率响应fLfH=40Hz10kHz；音调控制特性1kHz处增益为0dB，100Hz和10kHz处有12dB的调节范围，AvL=AvH+20dB；输入阻抗Ri20?。 通过音响放大器设计，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，还须把非电量转换为电信号，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。 经过改革开放30年来的高速发展，我国电子音响行业取得了长足的发展，从单一的收音机到现在CD、VCD、DVD、多媒体音响、GPS、车载多媒体终端等百花齐放，涌现出了一批优秀企业。 即便是在经历了自然灾害、人民币升值、原材料大幅涨价等不利因素，我们仍有一大批企业以加强自主创新、优化产品结构、开拓新市场、加强经营管理为手段，面对困难，保持了较高的发展速度。 1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术的先河。 1927年贝尔实验室发明了负反馈技术，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如威廉逊放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低。 上世纪50年代，电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。 由于电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱。 上世纪60年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。 晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。 上世纪60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。 发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。 上世纪70年代中期，日本生产出第一只场效应功率管。 由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色以及动态范围达90dB、THD0.01（100kHz时）的特点，很快在音响界流行。 现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。 1.2细心观察我的身边，现在音响可以说是无处不在，做为一个现代人，我们已经离不开音响。 它的出现与使用，丰富了我们的生活，而在实际生活中，它更是不可取代。 娱乐、工作、学习生活的方方面面都有它的身影。 音响将我们的生活带入了一个全新的世界音响放大器是将电信号还原成声音信号的一种装置，还原真实性将作为评价音箱性能的重要标准。 满足家庭需要，因为社会压力大，所以家里需要更能释放压力，怡情养性的Hi-Fi器材。 特别在中国，因为消费力的提高，在Hi-Fi上的投资会有一个较长的大连交通大学信息工程学院xx届本科生毕业设计（论文）2增长期。 而且中国人房子不大，车子少，旅游也不多，所以Hi-Fi和家庭影院会是一种很好的娱乐方式。 1.3音响系统整体技术指标性能的优劣，取决于每一个单元自身性能的好坏，如果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好。 其技术指标主要有六项频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。 1.3.1频率响应所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。 一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝(dB)为单位表示频率的幅度。 音响系统的总体频率响应理论上要求为2020000Hz。 在实际使用中由于电路结构、元件的质量等原因，往往不能够达到该要求，但一般至少要达到3218000Hz。 1.3.2信噪比所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。 一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝(dB)来表示。 一般音响系统的信噪比需在85dB以上。 1.3.3动态范围动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，单位为分贝(dB)。 一般性能较好的音响系统的动态范围在100(dB)以上。 1.3.4失真失真是指音响系统对音源信号进行重放后，使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化。 音响系统的失真主要有以下几种1）谐波失真所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分。 此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引起的。 高保真音响系统的谐波失真应小于1%。 2）互调失真互调失真也是一种非线性失真，它是两个以上的频率分量按一定比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号。 3）瞬态失真瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢，从而使信号产生失真。 一般以输入方波信号通过放音设备后，观察大连交通大学信息工程学院xx届本科生毕业设计（论文）3放大器输出信号的包络波形是否输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。 4）立体声分离度立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。 如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。 5）立体声平衡度立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。 一般高品质音响系统的立体声平衡度应小于1dB。 1.4本课题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，对话筒与放音机的输出信号进行扩音。 要求额定功率PO1W（3%)；负载阻抗RL=8?；频率响应fLfH=40Hz10kHz；音调控制特性1kHz处增益为0dB，100Hz和10kHz处有12dB的调节范围，AvL=AvH+20dB；输入阻抗Ri20?。 首先确定整机电路的级数，一般单级放大器的放大倍数只有几十倍，若电路需要很大的放大倍数，可采用多级放大器，这时其总增益等于各级增益的乘积。 在确定放大级数时，每一级的增益不能做得太高，因为增益过高时，放大器的稳定性变差，容易产生自激，通常，在放大器中引入适量的负反馈，将电路增益限制在一定的范围，这样既可以提高放大器的稳定性，又可以展宽工作频带，降低波形失真。 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逐级计算。 本设计需要设计的电路为话筒放大器，混合前置放大器，音调控制器及功率放大器，这些电路和放大器的设计与实现是在设计中要解决的主要问题。 大连交通大学信息工程学院xx届本科生毕业设计（论文）412.1音量:它与声波的物理量“振幅”有关，声波的振幅大，人耳就感觉声音响，音量大，反之，则声音轻，音量小，音量的大小是人耳听音的主观感觉音调:是人耳对声音调子高低的主观感觉，声调的高低与声音的物理量“频率”对应人耳的听觉范围:20hz20KHz称之为可听声，低于20Hz称为次声，高于20KHz称为超声，人耳对3K4K的声音最敏感。 音色:又叫音品或音质，它是由声音的波形决定的，电子管功放的偶次谐波多，奇次谐波少，声音柔美，甜润，晶体管功放奇次谐波多，声音冷艳，清丽。 2.2前置放大器和功率放大器，前置放大器承担控制任务为主，对各种节目源信号进行选择和处理，对微弱信号放大到0.51V，进行各种音质控制，以美化音色。 功率放大器，承担放大任务，是将前置放大器输出的音频信号进行功率放大，以推动扬声器发声。 有电压放大，电流放大，要求是宏亮而不失真。 2.31）额定功率:音响放大器输出失真度小于某一数值(r1%)的最大功率称为额定功率，表达式:,为负载两端的最大不失真电压，为额定负载阻抗。 测量条件如下:信号发生器输出频率为1KHz，电压=20mV正弦信号。 功率放大器的输出端接额定负载电阻(代替扬声器)，输入端接，逐渐增大输入电压，直到的波形刚好不出现谐波失真(rV/2的几百微法电容。 Cc取耐压25V，220F?电解电容。 其中，FR和FC与内部的KRxx?的电阻使集成功放构成电压串联交流负反馈电路。 FC在通频带内视为短路，通过改变FR，即可改变功放电路的增益。 Pom=1W,此时输出电压Uom=PomRl=2083V。 单电源OTL电路电源电压取omCCUV)5.12.1(2?,电源电压取V=9V。 52音调控制器由运放A2及外围电路组成如图5-2所示。 音调控制是指调节反馈网络或衰减网络的频率特性,使它对信号中的不同频率成分产生不同程度的反馈或衰减,从而达到改变电路频率响应特性之目的。 运算放大器选用单电源供电的四运放LM324，其中33PR称为音量控制电位器，其滑臂在最上端时，音箱放大器输出最大功率。 根据低频区LXf与高频区HXf处提升量或衰减量)(dBx与转折频率关系得到转折率2Lf及1HfHzffxLXL400262?，则HzffLL401021?；kHzffxHXH5.2261?，则kHzffHH251012?；当1Lff?时32C可视开路，则dBRRRAPVL20)(313231?。 图5-2音调控制器设计大连交通大学信息工程学院xx届本科生毕业设计（论文）1931R32R31PR不能取得太大，否则运放漂移电流的影响不可忽略，但也不能太小，否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。 一般取几千欧几百千欧。 现取?kRP47031，?kRR473231则111)(3131313231?RRRRRAPPVL（20.8dB）。 根据式223112?1CRfPL?，可得FfRCLP?xx.0113122?，取标称值0.01F?，即FCC?01.02221?。 根据421333RRRRRRCba?，所以等效电路中?kRRR47343231，?kRRa141331因为dBRRRAaVH20)(3333?，所以?kRRa1.141033，取标称值13k?。 因为32332?1CRfH?，所以pFfRCH5102?13323?，取标称值510pF。 取?kRRPP4703132，?kRP1033。 5.3混响处理器,简称混响器,是一种利用人工延时器产生混响效果的装置。 人工混响器的作用有:对某些声音信号进行加工,使之增加空间延时效果;在房间混响时间不足时,可用来增加混响时间,并可根据乐曲的风格和个人爱好而随意增减;可以人为地造成许多特殊的效果,如模拟山谷,山间,大厅等的空间效果,模拟立体声和环绕立体声效果,以及模拟多重唱,合唱和合奏的效果,还可以模拟余音,颤音,风雨声,雷电声等具有特殊色彩的音响效果。 人工混响器的种类很多,常见的有弹簧混响器,钢板混响器,箔式混响器和电子延时混响器等。 5.3.1电子混响器电子混响器利用电子技术模拟封闭空间内混响效果的人工混响器,称为电子混响器。 电子混响器在音响系统中可使演出者的声音在时间上与空间上获得延续与扩展。 一方面使声音更加丰满浑厚,另一方面还能传递环境空间大小的信息,通过反射声波的时序和方位给听众以立体感。 图5-3（a）是利用BBD器件构成的电子混响器方框图。 它是根据混响声由许多逐次衰减的反射声形成的声学原理模拟而成的,对于一定位数的BBD器件,可以通过调节反馈量的大小来调节混响时间的长短,也可以通过调节时钟脉冲的周期CP来调节混响时间,其不同的调节效果如图5-3（b）所示。 大连交通大学信息工程学院xx届本科生毕业设计（论文）20532电子延时器BBD电子延时器由频带限制滤波器,BBD延时线,时钟滤波器和时钟信号发生器等4部分所组成,如图5-4所示。 （a）电子混响器方框图（b）K（反馈系数）图5-3电子混响器组成图5-4电子延时器构成图大连交通大学信息工程学院xx届本科生毕业设计（论文）21延迟时间(s)的长短与时钟频率fcr(Hz)的高低和BBD器件的位数N多少有关,其值为crfN2?5.1BBD延时器与数字式延时器的性能基本相同,只是动态范围要小一些。 电子延时器的应用1）电子延时器在扩声系统中消除回音干扰。 电子延时器主要用来提高扩音系统的清晰度。 如图5-5所示,声音信号经电子延时器处理后,再送给扩音系统放大输出。 精确地调整各组电路的延迟时间,就能使声源的声音差不多同时到达听众,从而获得清晰度良好的扩声效果。 2)对信号加以润色。 如图5-6所示,直达声之后紧接一个延时声,若