扩音机电路的设计

课程设计报告

课程名称：模拟电子技术基础

设计名称：扩音机电路设计

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成绩：

指导教师：

起止日期：2009年12月28日至2010年1月1日

课程设计任务书

扩音机电路的设计

一、 设计的目的和意义

(一)、实验目的

1，了解扩音机电路的形成和用途。

2，掌握音频放大电路的一种实现方法。

3，提高独立设计电路和验证试验的能力。。

(二)、意义：对以后的毕业设计打下基础，锻炼个人的学习和查阅资料的能力以及对课外相关本专业知识的了解。

二、 设计原理

扩音机电路的工作原理与音频功率放大器的工作原理相似，具有放大音频先好并将其还原纯真声音信号的电子装置。扩音机电路时一个典型的多级放大器，其原理如下图所示。

前置级主要完成对小信号的放大。一般要求输入阻抗要高，输出阻抗低，频带宽度要宽，噪声要小。音调控制级主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减。功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。首先根据技术指标要求，对整机电路作适当安排，确定各级的增益分配，然后对各级电路进行具体的设计计算。

因为P0max=8W 。所以此时的输出电压：V0=RL P m ax *0 =8V 。要使输入为5mv 的信号放大到8v 的输出，所需要的总放大倍数为1600倍，扩音机中各级增益的分配为：前置级电压放大倍数为80；音调控制级中频电压放大倍数为1；功率放大级电压放大倍数为20。

三、 详细设计及实验步骤

1、 前置放大级

由于信号源提供的信号非常微弱，因此在音调控制器前面要加一级前置放大级。该前置放大级的下限频率要小于音调控制器的低音转折频率，前置放大器的

上限频率要大于音调控制器的高音转折频率。前置放大器采用集成运算放大器电路，具体电路结构如下图所示

图 1 前置放大电路

考虑对噪声、频率响应的要求，运算放大器选用LF353双运放，该运放是场效应管输入型高速低噪声集成器件，其输入阻抗极高。

前置级由LF353组成两级放大器完成。第一级其的Av1=10,即1+R3/R2=10,取R2=10K,R3=100K。取Av2=10，同样R5=10K,R6=100K。电阻R1\R4为放大器的偏置电阻，取R1=R4=100K。耦合电容C1\C2取10uF,C4、C5取100uF，以保证扩音机的低频响应。

2、因调节控制器设计

应调节控制器的功能是根据需要按一定的规律控制、调节音响放大器的频率响应，达到美化音色母的。一般音调控制器只对低音和高音信号的增益进行提升或衰减，二中阴线号的增益不变。音频控制器的电路结构有多种形式，常用的典型电路结构如下图所示

图 2 音调控制器电路

音调节控制器的设计主要是根据要求的不同的转折频率，选择电位器、电阻及电容值。

（1）低频工作是原件

音调控制器工作的低音频时，由于电容C5<

图3 低频提升电路

上图图3为电位器RW1中间抽头处在最左端，对应于低频提升最大的情况。

低频提升

由图可求低频提升电路的频率响应函数为：

A=V0/V1=-(R10+RW1)(1+Jw/w L2)/R8(1+Jw/w L1)

其中：w L1=1/C7RW1, w L2=(RW1+R10)/(C7RW1R10)

当频率远小于低音转折频率时，C7近似开路，此时增益为：

A L=(RW1+R10)/R8

当频率升高时，C7的容抗减小，当频率远大于中音下限频率是，此时的增益为

A0=R10/R8

在低音转折频率和中音下限频率的范围内，电压怎一衰减率为-6Db/倍频。

电阻R8、R10、RW1的取值范围一般为几k到几百k之间。若电阻过大，运算放大器的漏电流的影响变大；若取值过小，流入运算放大器的电流将超过其最大输出能力。故取RW1=470K,R8=R9=R10=51K,电容C6=C7=0.01uF

图 4 低频衰减电路

上图图4为电位器RW2中间抽头处在最右端，对应于低频衰减最大的情况。

`（2）高频工作是元件

音调控制器在高频端工作是，电容C6、C7近似短路，此时音频控制器电路可简化成下图所示

图 5 音调控制器高频段工作简化电路

由于R8、R9、R10为星形连接，为便于分析，可将它们转换成三角形连接，转换后的电路图如下所示

图 6 音调控制器高频端等效电路

因为R8=R9=R10,所以Ra=Rb=Rc=3R8。由于Rc跨接在电路的输入端和输出端之间，对控制电路无影响，故可将它忽略不记。

当RW2中间抽头处于最左端时，此时高频提升最大，等效电路如下所示

图7 高频提升电路

高频提升

由上图可知：该电路是一典型的高通滤波器，其增益函数为：

A=V0/V1=-Rb(1+Jw/w h1)/R8(1+Jw/w h2)

其中w h1=1/(Ra+R11), Wh2=1/(R11C5)

按照低频端的分析方法，可得出高频提升电路的一写特性并且去C5=330pF，R11=11K，RW2=470K。

当RW2中间抽头处于最右端时，此时高频衰减最大，等效电路图如下所示

图8高频衰减电路

3、功率输出级设计

功率放大的主要作用是向负载提供功率。要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。功率输出级电路结构有许多种形式，选分立元

件组成的功率放大器或单片集成功率放大器均可,下面是用D2006构成的OTL 功率放大电路，电路图如下所示：

图 9 功率放大电路图

确定电源电压Vcc

为了使功率放大器达到输出功率8W 的要求，同时又保证电路安全可靠的工作，电路的最大输出功率应比实际设计指标大些，一般取Pom=（1.5～2.0）Po 。根据：Pom=RL Uom 2

21⋅ 所以 Uom=RL P om 2

考虑到输出功率管T2、T4的饱和压降和发射极电阻R8、R9的压降，电源电压常取 Vcc=（1.2～1.5）Uom

将已知参数带入上式，电源电压选取：18±V 。

4、扩音机总电路图