音响放大器课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上江苏大学 电气工程学院 模拟电子技术课程设计报告 课题名称：音响放大器 专业、班级：自动化、69 姓 名：张尧学 号：指导教师： 王振宇 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··························&

2、#183;··········31.1.设计目的·····································

3、3;···· 31.2.课程设计内容·········································32.音响放大器的组成框图

4、83;································43.单元电路设计················

5、··················53.1.话音放大器······························&#

6、183;····53.2.电子混响器·····································63.3.混合前置放大器····

7、3;······························7 3.4.音调控制器··················

8、;····················7 3.5.功率放大器····························

9、·········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················

10、;·············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·····

11、83;············114.4. 音调控制器的设计······························114.5. 功率放大器的设计··

12、83;·······················144.6. 整机电路设计························&#

13、183;········165.音响放大器的测试方法·································176.实验设计总结与感悟····

14、;·····························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

15、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(<3%)（2） 负载阻抗RL=8（3） 频率响应fL=50Hz，fH=20KHz。（4） 输入阻抗Ri20k。（5） 音调控制特性1kHz处增益为0dB、125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围，AVL=AVH20dB。给定条件 （1）电源电压VCC=+9V。（2）话筒输出信号电压为5mV。（3）录音机的输出信号电压为100mV。二课程设计应完成的工作1、设计文本按学校的规定要求撰

16、写。2、独立完成设计任务（不能相互抄袭）。3、按规范要求绘制一张3号电原理图。二、音响放大器的组成框图音响放大器的作用是对于微弱信号进行电压放大和功率放大，推动负载工作，同时需要对音调和音量的调节。 音响放大器由话筒、话音放大器、电子混响器、混合前置放大器、音调控制器、功率放大器这几个部分组成。其中话音放大器是不失真的放大话筒输出的声音信号，电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使人听起来具有一定的深度感和立体空间感，混合前置放大器是将话筒传输的声音信号与放音机输出的音乐信号相混合并放大，音调控制器是控制和调节音响放大器的幅频特性，功率放大器是给音响放大器的负载提供一定的输出功率

17、。音响放大器的基本组成框图如图所示： 音响放大器组成框图 三、单元电路设计1. 话音放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20k(亦有低输出阻抗的话筒如20，200等)，所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达到10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。由于要求语音放大级的放大倍数为7.5，所以选择，采用阻值为的电位器，使放大器可以根据需要调整。 同相交流电压放大器根据分压原理可得反馈电压VA， 放大器的电压放大倍数为: 所以 由此可得反馈电压VA等于输入电压VB,故R1两端电压相等,称R1为自举电阻,通过电阻R1的电流可视为0,因此提高了交流放大器的输

18、入电阻Ri F反馈系数为： 2. 电子混响器电子混响器是用来电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。在“卡拉OK”（不需乐队，利用磁带伴奏歌唱）伴唱机中，都带有电子混响器，其组成框图如下图所示。其中，集成电路BBD成为模拟延时器，其内容含有由场效应管构成的多级电子开关和高精度存储器。在外加时钟脉冲作用下，这些电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行取样，保持并向后级传递，从而使BBD的输出信号相对于输入信号延迟了一段时间。BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延迟时间越长。BBD配有专用时钟电路，如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD配套。电子

19、混响器构成框图3. 混合前置放大器 混合前置放大器的作用是将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合放大。 R1 RF 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。三者之间的关系为 4.音调控制器：音频控制器主要是控制，调节音响放大器的幅频特性，对低音频和高音频的增益进行提升与衰减，中音频保持0dB不变，音频控制器的电路由低通和高通滤波器构成，如下图所示：音调控制器常用的音调控制电路有三种：（1）衰减式RC音调控制电路，其调节范围较宽，但容易产生失真；（2）反馈型电路，其调节范围小一些，但失真小；（3）混合式音调控制电路，其电路较复杂，多用于高级收

20、录机中。为了使电路简单、信号失真小，我们采用反馈型音调控制电路。设电容C1C2 >> 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。LA4

21、100LA4102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/Vi>566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

22、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 =

23、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

24、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

25、（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

26、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

27、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+RfCfCBC1C2220uFC3

28、220uFC4 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

29、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U

30、i=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