小型音频放大器设计报告

小型音频放大器设计

作者：孟航

完成日期：2011年3月18日

一．设计目的及要求

1.设计目的

（1）掌握集成运算放大器的工作原理及应用。

（2）掌握低频小信号放大器和功放电路的设计方法。

（3）了解语音识别知识。

（4）学会设计调试电路的基本方法和步骤。

2.设计要求

输入电压Ui≤5mV

输入阻抗Ri=10kΩ

带通滤波器+3dB带通范围：300Hz—3kHz

输出功率Po≥0.5W

输出阻抗Ro=4Ω

电源电压：+12V

输出功率连续可调（带音量调节)

二、系统框图及原理图

1.系统框图：

2.原理图：

（1）前置放大电路

（2）带通滤波电路

（3）LM386功率放大电路

三、电路参数分析与实测

根据设计指标，内阻Ro为4，即接R

L

=4Ω时，输出功率达到最大，按指标

要求输出功率Po≥0.5W，有公式

R

U

P2

输出电压有效值2V，输入电压不大

于5mv，计算可知整个电路至少放大285倍。

（1）前置放大电路

+

-

U

R1

R2

按照指标输入阻抗为≥10K，同相跟随器对于理想运放来说输入电阻视为无穷大，只需在输入端并上10K电阻即可保证输入阻抗大于10K。所以在放大电路前加入同相跟随器，放大器倍数为A=1+R1/R2，取R1=1K，R2=5.1K。

计算可得放大倍数A=6.1倍。

（2）带通滤波器

由低通滤波器和高通滤波器组成，总增益Au=Al （低通增益）*Ah （高通增益）

低通滤波器

f=300HZ

高通滤波器f=3KHZ

由于滤波器要通过音频信号，在要求频域特性尽量接近门型的同时，也要求通带尽量平坦，所以采用巴特沃斯滤波器取Q 值为0.707

)3/(1)/(1/10a of b of A Q R 1C 1R R A -==+=ωR 1C 1R 2C 2

=

由上述公式可得到Aof=1.6 低通滤波器取R=5.1K ，C=10nF ，高通滤波器取R=5.1K ，C=100nF 。滤波器总增益Au=2.56

仿真结果如图所示

(3）LM386功率放大电路

按照手册20倍以上放大典型电路如下图所示：

三、电路参数分析

测试条件：741供电为正负12v双电源，386为12供电，负载接内阻为4的喇叭，输入信号为1KHZ，峰峰值10mv正弦波。

（1）前置放大电路

在前置放大电路中通过计算放大增益为A=6.1倍。是实际测量输入峰峰值为10mv时，输出电压峰峰值60mv，与理论值相符合，波形在300HZ到3KHZ

内幅度相等，波形无失真。

（2）带通滤波器

实际测量中滤波器最小信号抑制明显，下降曲线陡峭，对于较高频率，增益下降比较平缓，通带内平坦无明显波动。带通滤波器计算增益Au=2.56实际输入峰峰值60mv电压，输出电压峰峰值为170mv，大约为2.8倍左右（3）功率放大电路

实际测量中输入峰峰值为170mv电压，输出电压峰峰值为3.5v，在负载为4的喇叭是，实际输出电压峰峰值最大可达到4.3V，测试喇叭上输出功率为0.578w，大于指标0.5w。

四、实际测量

负载R=4.3 输入电压峰峰值为14mv

负载R=8.2 输入电压峰峰值为14mv

在设计时时，由于音量调节端在LM386输入前，当输入电压为5mv，为使音量调节到最大时喇叭不出现失真波形，减小了前端放大倍数，所以在负载R=8.2时，LM386输入端并未达到最大值，输出没有达到最大值，用信号发生器直接从LM386输入端输入电压，LM386负载R=8.2时输出最大不失真电压峰峰值为5.9V最大输出功率为0.53W。

负载为喇叭输入电压峰峰值为14mv

五、制作过程经验总结

六、结论

该设计可以很好地满足系统的设计各项指标要求。