音响放大器设计 东南大学
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东南大学电工电子实验中心
实验报告
课程名称:电子电路实践
第次实验
实验名称:音响放大器设计
院(系):专业:
姓名:学号:
实验室: 实验组别:
同组人员:实验时间:年评定成绩:审阅教师:
实验五音响放大器设计
【实验内容】
设计一个音响放大器,性能指标要求为:
功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调(选作)
额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)
负载阻抗10Ω
频率响应f L≤50Hz f H≥20kHz
输入阻抗≥20kΩ
话音输入灵敏度≤5mV
音调控制特性(扩展) 1kHz处增益为0dB,125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围1.基本要求
功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能
额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)
负载阻抗10Ω
频率响应f L≤50Hz f H≥20kHz
输入阻抗≥20kΩ
话音输入灵敏度≤5mV
2.提高要求
音调控制特性1kHz处增益为0dB,125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围。
3.发挥部分
可自行设计实现一些附加功能
【实验目的】
1.了解实验过程:学习、设计、实现、分析、总结。
2.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路的知识,在单元电路设计的基础上,利用multisim软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
3.通过设计、调试等环节,增强独立分析与解决问题的能力。
【报告要求】
1.实验要求:
(1)根据实验内容、技术指标及实验室现有条件,自选方案设计出原理图,分析工作原
理,计算元件参数。
话音放大器:
由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右,而输出阻抗可能高达到20k 。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20kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。话筒接入后可能会啸叫,这一般是话筒外壳接地不善引起的。在话筒输入和地直接接一47uF 电容,啸叫基本消除。
由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右,而输出阻抗达到20k Ω(也有低输出阻抗的话筒,如20Ω,200Ω等),所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号(取频率lkHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
话筒放大器由如图所示电路组成,即由A1组成的同相放大器,具有很高的输入阻抗,能与高阻话筒配接作为话筒放大器电路。
满足:Uo=(1+R4/R1)Ui , 取RF=100K Ω,R1=20 K Ω 其放大倍数AV1为:AV1=1+RF/R1=6 电路中的电容均用来滤波。 混合前置放大器:
混合前置放大器的作用是将mp3输出的声音信号与话音信号混合放大,其电路如下图所示。从图中可以看出,输出电压与输入电压之间的关系为:121
2f f o i i R R v v v R R ⎛⎫
=-+
⎪⎝⎭,式中,1
i v 为话筒放大器的输出信号,2i v 为放音机的输出信号。在实验过程中可调节电位器R1和R2以调整增益。
音调控制器:
图a.音调控制曲线
音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低,控制曲线如图a折线所示。由图可见,音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减,中音频增益保持不变。所以音调控制器的电路由低通滤波器与高通滤波器共同组成。
因为电容C2=C3>>C4,所以在中、低音频区,C4可视为开路,而在中、高音频区,C2、C3可视为短路。
低音调节时,当Rp1滑到左端时,C2被短路,C3对低音信号容抗很大,可视为开路;低音信号经过R1、R3直接输入运放,输入量最大;而低音输出经过R2、Rp1、R3负反馈输入运放,负反馈量最小,因而低音提升最大;当Rp1滑到最右边时,与上述情形相反,因而低音衰减最大。不论Rp怎样滑动,因为C2、C3对高音信号可视为短路,对高音信号无任何影响。
高音调节时,当Rp2滑到左端时,因C4对高音可视为短路,高音信号经R5、C4输入运放,输入量最大;而高音输出则经过Rp2,R5负反馈送入运放,负反馈量最小,因而高音提升最大;当Rp2滑臂滑到最右端时,则刚好相反,因而高音衰减最大。不论Rp2滑臂怎样滑动,因为C4对中低音信号可视为是开路的,所以此时对中低音信号无任何影响。
功率放大器:功率放大器给音响放大器的负载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的大,输出信号的线性失真尽可能的小,效率尽可能的高。
功率放大器的常用形式有OTL电路和OCL电路等。有用专用集成运算放大器和晶体管组
成的功率放大器,也有专用集成电路功率放大器。此处采用OCL 功率放大器电路。
功放的电压增益为:2
1
31R R R V R P V V A P i
L o i
o
V ++
===
若取R 2 = 1k Ω,则R 3 + R P1 = 19 k Ω.现取R 3 = 10 k Ω,R P1 = 100k Ω。 如果功放级前级是音量控制电位器(设 4.7 k Ω),则取R1 = 47k Ω以保证功放级的输入阻抗远大于前级的输出阻抗。
若取静态电流Io = 1mA ,因静态时Vo = 0,故可得
4
247.012R V
V RP R V V I D CC O -=+-≈
(设RP 2 = 0)
则 R 4 = 11.3 k Ω 取标称值 11 k Ω。 其他元件参数的取值如图所示。
(2) 利用EDA 软件进行仿真,并优化设计(对仿真结果进行分析)。 话音放大器:
Ui Uo
Ui=10mV ,Uo=59.9mV
Au=6