4、音响放大电路设计与制作教案(详案)

本次课教案
课题引入（5分钟）：会场所用的扩音器、MP3、电视机里的伴音信号经过了哪些功能处理最终从扬声器（音箱）还原出不失真声音呢？
由学生根据电子技术课程中所学知识进行回答，老师通过设问，启发学生思考得出音频信号的处理过程，从而最终得出音响放大器的结构方框图如下：
学习任务告知（3分钟）：本次课我将带领同学们一起来分析音响放大器各单元电路的作用，了解各单元电路的基本组成，为后面进行音响放大器的设计作准备，要求同学们能掌握音响放大器的基本结构与各部分的功能，经后能自行分析在工作过程中遇到的实际音响产品。

制订项目计划（12分钟）：学生分组，以小组为单位根据下发的引导文进行学习和讨论，然后教师组织提问，每组回答1-2个问题，其他小组注意补充和学习
任务1：音源的相关知识学习（10分钟）
设问：什么是音源，音响设备中常见的音源有哪些？本任务由第1小组负责回答，其他小组进行适当补充，老师进行引导，最后作点评。

音源就是声音的源头，没有音源，用音响系统还原声音也就无从谈起，常见的有模拟音源和数码音源
模拟音源：时间上连续、而且幅度随时间连续变化的讯号称为模拟讯号（例如声波就是模拟讯号，音响系统中传输的电流、电压讯号也是模拟讯号），记录和处理模拟讯号的音源就是模拟音源，例如磁带/卡座、LP/LP唱机；
数字音源：时间上不连续、幅度只有0和1两种变化的讯号称为数字讯号，记录和处理数字讯号的音源叫做数码音源，例如CD/CD机、DVD-A/DVD-A播放机、SACD/SACD播放机等。

任务2：前置放大器的相关知识学习（15分钟）
设问：什么叫前置放大电路，其主要作用是什么？本任务由第2小组负责回答，其
他小组进行适当补充，回答问题过程中老师进行引导，最后作点评。

1、前置放大器是指把音频（AUX、MIC）信号放大至功率放大器所能接受的输入范围的功能电路。

2、前置放大电路功能有两个：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。

3、前置放大电路的基本组成有：音源选择、输入放大和音质控制等电路。

4、各部分的作用：
1）音源选择电路的作用是选择所需的音源信号送入后级，同时关闭其他音源通道。

2）输入放大器的作用是将音源信号放大到额定电平，通常是1V左右。

3）音质控制的作用是使音响系统的频率特性可以控制，以达到高保真的音质；或者根据聆听者的爱好，修饰与美化声音。

任务3：音调控制器的相关知识学习（10分钟）
设问：什么叫音调，音响放大器中如何进行音调控制？本任务由第3小组负责回答，其他小组进行适当补充，回答问题过程中老师进行引导。

声音的高低叫做音调声音的三个主要的主观属性(即音量、音调、音色)之一。

表示人的听觉分辨一个声音的调子高低的程度,音调又称音的高度。

音调主要由声音的频率决定,同时也与声音强度有关。

所谓音调控制就是人为地改变信号中高低频成分的比重，以满足听者的爱好，渲染某种气氛，达到某种效果，或补偿扬声气系统及放音场所的音响不足。

音调控制器主要是调节、控制音响放大器的幅频特性，一般只对低音频与高音频的增益进行提升或衰减，中音频的增益保持不变。

因此音调控制器电路可由低通滤波器与高通滤波器组成。

任务4：功率放大器的相关知识学习（15分钟）
设问：什么叫功放，功放的任务是什么？功放的各类有哪些？本任务由第4小组负责回答，其他小组进行适当补充，回答问题过程中老师适时引导。

功率放大器简称功放，俗称“扩音机”，是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。

任务5：分辩音响放大器的各个组成部分（15分钟）
案例分析：提供一套音响放大器，要求同学们根据今天所学内容进行区分。

然后老师进行点评，得出音响放大器各单元电路的识别方法。

找关键部位或元件：音源---输入接口
前置放大-----IC运放
音调控制-----电位器
功放-----散热片
小结（5分钟）：总结音响放大器的各个组成部分及其作用。

对各小组的学习情况（回答问题）进行总结和评价。

步骤一：课题引入（10分钟）：
教师：《电子设计与制作》课程由6个实用电子产品的设计与制作项目组成，在教学过程中，要求我们对每个项目进行任务分析、电路设计、制作与调试电路、撰写设计报告、完成项目资料、进行项目学习汇报等内容，本课程的考核实行动态考核，每个项目采用形成性考核，总成绩由每个项目考核成绩汇总得到。

音响放大器的设计与制作为第一个项目。

下面我们进行本项目的设计任务分析
学生：认真体会老师介绍的学习思路和学习方法
步骤二：阅读音响放大器的设计任务书
教师：呈现设计任务书，下发资料，引导学生阅读并设问学生“一般的音响放大器由哪几个部分构成？”
设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的音响放大器，要求能进行高低音调调节和音质补偿，电路简洁，制作方便、性能可靠。

性能主要指标：
输出功率：10 ~ 20W（额定功率）；
频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB）
输出阻抗：≤0.16Ω;
输入灵敏度：500mV（1000Hz，额定输出时）
学生：根据电子技术课程中所学知识进行讨论，老师启发学生思考要满足以上技术指标，必须需要哪些电路？
步骤三：音响放大器的设计任务分析
教师：设问1，要达到设计任务书中的技术指标，应当采用什么电路进行组合？
学生：回答问题，根据功能要求得出音响放大器的结构方框图
教师设问2：功放电路有哪些类型，哪些典型功放电路的输出功率能达到10W 以上？
学生：通过上网或查书寻找功放电路的种类与技术指标，常见功放IC的资料。

然后回答问题。

教师设问3：为什么要进行高低音音调调节，应当由什么电路来完成？
学生通过阅读引导文回答：功放系统中无论是低档机还是高档机，除了要进行音量调节外，还要有音调调节控制电路，低档音响为了节约成本往往采用阻容式音调调节，但容易使高低音相互干扰，而且缺乏力度和清晰感，听起来非常浑浊杂乱。

参考资料：根据音调调节电路在整机中的位置，有衰减式，负反馈式，衰减负反馈混合式三种电路形式，普及式音响采用第三种电路形式，NE5532组成的高中低音调音量调节控制电路；高档机采用专用音调控制IC如M6241,TDA7315,TDA7449
教师设问4：哪些功放电路能达到频响范围为20Hz ~ 100kHz（≤3dB）的技术要求？
学生回答：分立元件组成的功放电路在实际应用中，频率要远远低于截止频率才能保证晶体
管的交流电流增益与其直流电流增益接近或相等，大功率晶体管的实际工作频率很难超过50KHZ，也就是说，采用低频大功率晶体管制作的功率放大器的带宽很难超过集成功率放大器的100KHZ，因此彩用分立元件的音频功率放大电路的性能不如集成功率放大器。

教师设问5：要达到20w的输出功率，电源供电有什么要求？
学生回答：如果选用TDA2030作为功放输出块，其典型工作电压范围为-5----22V，考虑安全性和功放效果，一般选15V 供电。

以上问题由各小组分别负责回答，其他小组进行适当补充，老师进行引导，最后作点评。

步骤四：请画出出音响放大器的方框图（7分钟）
老师要求学生根据以上的设计任务分析，画出音响放大器的结构方框图，并考虑各单元电路如何实现
学生：集体讨论并画出结构方框图
小结（5分钟）：总结音响放大器的设计任务分析情况，完成设计任务分析表格，老
师对各小组的学习情况（回答问题）进行总结和评价。

说明：设计任务分析就是要根据设计任务书并查找资料，设计能满足设计要求的电路总体方案。