模拟部分音响放大器课程设计

模拟部分音响放大器课程设计一、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。

二、设计要求：音响放大器分为五个模块：话音放大器模块和电子混响器模块（采用分立元件设计），音调控制模块和前置放大模块（采用集成运放设计），功率放大模块（采用集成功效）。

三、主要技术指标（1）额定功率Po≥1W(γ<3%)（2）负载阻抗R L=8Ω（3）频率响应f L=50Hz，f H=20KHz。

（4）输入阻抗R i＞＞20kΩ。

（5）音调控制特性1kHz处增益为0dB、125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围，A VL=A VH≥20dB。

四、给定条件（1）电源电压V CC=+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。

目录1.音响放大器组成框图 (4)2.单元电路设计 (4)2.1.话音放大器 (4)2.2.电子混响器 (4)2.3.混合前置放大器 (5)2.4.音调控制器 (6)2.5.功率放大器 (8)3.主要技术指标参数计算 (8)4.电路调试仿真 (10)4.1.语音放大器 (10)4.2.混合前置放大器 (11)4.3.音调控制电路 (13)4.4.功率放大电路 (16)5.音响放大器的组成测试 (19)5.1.各级电路静态特性的测试 (19)5.2.各级单元电路电压放大倍数的测试 (19)5.3.额定功率Pomax和输入灵敏度Vs的测试 (19)6.实验设计总结 (20)7. 级联电路及参数值 (21)总体方案选择的论证：一、音响放大器的组成框图音响放大器的基本组成框图如图所示，各部分电路的作用如下：图1.1——音响放大器组成框图二、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20kΩ(亦有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω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。

A VF =1+R F R 2R i =R 1（R 1一般取几十千欧。

）耦合电容C 1、C 3可根据交流放大器的下限频率f L 来确定，一般取C1 = C3 = (3～10）12 R L f L反馈支路的隔直电容C 2一般取几微法。

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。

3混合前置放大器YANGTZE NORMAL UNIVERSITY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。

v1v2R1R2RF－＋voR FR1V O=－ V1＋R F R2V2)V1为话筒放大器输出电压；V2为放音机输出电压。

4.音调控制器YANGTZE NORMAL UNIVERSITY3、音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性20173－3－17 －20f L xf L1f L2f0(1kHz)f H xf H2f H1f/Hz20dB/10倍频A V /dB f（等于1kHz）表示中音频率，要求增益AV0=0dBf L1表示低音频转折频率，一般为几十赫兹fL2(等于10fL1)表示低音频区的中音频转折频率fH1表示高音频区的中音频转折频率fH2(等于10fH1)表示高音频转折频率，一般为几十千赫兹音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持0dB不变。

因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。

YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成设电容C 1=C 2>>C 3，在中、低音频区，C 3可视为开路，作为低通滤波器；在中、高音频区，C 1、C 2可视为短路，作为高通滤波器。

v iR 1RP 1R 2C 1C 2R 4C 3R 3RP 2C 5v o＋－＋C 4＋YANGTZE NORMAL UNIVERSITY①当f <f 0时当RP 1的滑臂在最左端低频时，对应于提升最大的情况(a)v iC 2 R 4R 1RP 1 R 2v o－＋YANGTZE NORMAL UNIVERSITY①当f <f 0时当RP 1滑臂在最右端时，对应于低频衰减最大的情况(b)v iC 1R 4R 1RP 1R 2v o－＋YANGTZE NORMAL UNIVERSITY①当f <f 0时分析表明，图(a)所示电路是一个一阶有源低通滤波器，其增益函数的表达式为(3-7-2)式中，)π2/(1 )(/121L1211C RP f C RP ==或ω)π2/()( )(/)(22121L2221212C R RP R RP f C R RP R RP +=+=或ω(a)v iC 2 R 4R 1 RP 1 R 2v o－＋()12121i o /)(j 1/)(j 1j ωωωωω++⋅+-==R R RP V V AYANGTZE NORMAL UNIVERSITY①当f <f 0时当f<f L1时，C 2可视为开路，运算放大器的反向输入端视为虚地，R 4的影响可以忽略，此时电压增益()121V L /R R RP A +=(a)v iC 2 R 4R 1 RP 1 R 2v o－＋YANGTZE NORMAL UNIVERSITY①当f <f 0时在f=f L1时，因为f L2 =10f L1，故可由式j1j 1.01121V 1++⋅+-=R R RP A 模此时电压增益相对A VL 下降3dB 。

121V 1R 2/)R RP (+=A(a)v iC 2 R 4R 1RP 1R 2v o－＋()12121io /)(j 1/)(j 1j ωωωωω++⋅+-==R R RP V V A 得YANGTZE NORMAL UNIVERSITY ①当f <f 0时在f=f L2时，由式(3-7-2)得j101j 1121V2++⋅+-=R R RP A VL121V214.0102A R R RP A =⋅+-=模此时电压增益相对A VL 下降17dB 。

(a)v iC 2 R 4R 1 RP 1 R 2v o－＋YANGTZE NORMAL UNIVERSITY①当f <f 0时同理可以得出图(b)所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。

(b)v iC 1R 4R 1RP 1R 2v o－＋YANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f 0时音调控制器的高频等效电路如图所示v iC 3R 3R 1R 2R 4v o－＋RP 2C 1、C 2可视为短路，作为高通滤波器。

YANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f 0时将C 1、C 2视为短路，R 4与R 1、R 2组成星形连接，将其转换成三角形连接后的电路如图所示v iC 3R 3R aR bv o－＋RP 2R c()()()⎪⎭⎪⎬⎫++=++=++=41221c 2424b 24141a ///R R R R R R R R R R R R R R R R R R 若取R 1=R 2=R 4，则R a = R b = R c = 3R 1 = 3R 2 = 3R 4YANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f 0时图(a)为RP 2的滑臂在最左端时，对应于高频提升最大的情况v iC 3R 3R aR b－＋v o(a)v iC 3R 3R aR bv o－＋RP 2R cYANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f 0时图(b)为RP 2的滑臂在最右端时，对应于高频衰减最大的情况v oR b－＋v iR aR 3C 3(b)v iC 3R 3R aR bv o－＋RP 2R cYANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f 0时分析表明，图(a)所示电路为一阶有源高通滤波器，其增益函数的表达式为()()43a b io /j 1/j 1)j (ωωωωω++⋅-==R R V V A 式中，()[]()[]π2/1 /133a H 133a 3C R R f C R R +=+=或ω()()33H 233421 /1C R f C R πω==或v iC 3R 3R aR b－＋v oYANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f 0时当f<f H1（ω<ω3）时，C 3视为开路，此时电压增益A V0=-1(0dB)。

在f=f H1时,因f H2=10f H1由V 0V 32A A =此时电压增益A V3相对于A V0提升了3dB 。

v iC 3R 3R aR b－＋v o()()43a b io /j 1/j 1)j (ωωωωω++⋅-==R R V V A 得YANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f0时在f=f H2时,V0V4210AA=此时电压增益AV4相对于AV0提升了17dB。

v iC3 R3R aR b－＋v oYANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f时当f>f H2时，Ｃ3视为短路，此时电压增益A VH = (Ra＋R3)/R3v iC3 R3R aR b－＋v oYANGTZE NORMAL UNIVERSITY②当f > f 0时同理可以得出图(b)所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。

(b)v iC 1R 4R 1RP 1R 2v o－＋YANGTZE NORMAL UNIVERSITY实际应用中通常先提出对低频区f L x 处和高频区f H x 处的提升量或衰减量x (dB)，再根据下式求转折频率f L2(或f L1)和f H1(或f H2),即6L L22x x f f ⋅=6H H12x x f f =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。