音频放大器 实验报告

音响放大器的设计

一、 设计任务

1) 功能要求：具有话筒扩音、音调控制、音量控制，卡拉OK 伴唱

2) 已知条件：集成功率放大器LM386 1个，10K 欧姆高阻话筒一个（咪头，要加上拉电阻），输出电压为5mV ,集成运放LM324一只， +VCC = +9V ，8Ω/2W 负载电阻RL 1只，8Ω/4W 扬声器1只,MP3一台（连接输入线一条）

3) 主要技术指标：额定功率 Po ≥0.3W(γ <3%)；

4) 负载阻抗 RL=8Ω；

5) 截止频率fL=50Hz ，fH=20kHz ；

6) 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 ；

7) 话放级输入灵敏度 5mV ；

8) 输入阻抗 Ri>>10K Ω。

二、 实验器材

实验所需元件、示波器、万用表、覆铜板、函数发生器、热转印机、钻孔机、环保腐蚀液、变压器、MP3、喇叭等等

三、 功能模块组成和增益分配

图 1功能模块组成 话筒输入

5mv 话音放大器（4.7倍）音频输入

100mv 混合前置放大(3倍)音调控制器（0.8倍）功率放大器（30倍）扬声器+9V 电源

四、功能模块设计

（一）工作电源（+9V）

电源模块由实验室稳压试验箱经过J1、J2接入电路模块，S1为电源开关，W1是7809稳压芯片，期中C3、C4为电源输入的滤波电容，C5、C6为电源输出的滤波电容，D1为发光二极管做上电指示用，P2为4个短接到地上的排针接口，作为测试用的接口。

图2稳压模块

（二）话筒输入和话音放大器

由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，输出阻抗高。所以话音放大器用来不失真地放大声音信号，输入阻抗需远大于话筒的输出阻抗，且符合阻抗匹配。第一级设计成增益为：

A V1=1+R2/R4=47K/10K=4.7，

R2 =75KΩ; R4=10KΩ，放大后输出电压为V o1按设计要求应该达到24mv，原理图如下：

图3话音放大器

（三）音频输入和混合前置放大器

混合前置放大器的作用是将MP3输出的音乐信号与话音混合放大，音频信号输出100MV，话音信号放大3倍，此级电路的电压放大倍数可以表示为：

VO2 = - [ (R1/R5)*VO1 + (R1/R9)*V12 ]

A V2= VO2/VO1=3

其中R11为调节此级电路的输入阻抗的变阻器，用以控制此级电路的音量调控。

图4混合前置放大器

（四）音调控制器

音响放大器的性能主要由音调控制器与功率放大器决定，音调控制器主要是控制调节音响放大器的幅频特性。已知fLx=125Hz，fHx=8KHz，x=12db。由此可计算转折频率fL2及fH1；fL2=fLx*2^(x/6)=500Hz,则fL1 = fL2/10=50Hz; fH1 = fHx/2^(x/6)=2KHz,则fH2= 10fH1=20KHz，在本设计中的原理图和参数如下：

图5音调控制器

其中取R13=R15=R17=30kΩ，则AvL=（RP13+R15）/R15=14≈22db。

C9=C10=1／(2πRP31 fL1) ≈8000pf，取标称值6800uf，即C9 =C10=6800uf。

其中，C9=C10>C16，在中低音频区，C16可视为开路，在中高音频区，C9与C10可视为短路。

（五）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。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。

A V4≈2R7/(R5+R6//R)=31.2

本设计中采用集成功率放大器，原理图如下：

图6集成功率放大器

五、仿真和安装调试

（一）设计仿真

本仿真采用ORCAD对音调级控制器进行仿真，在完成了仿真电路原理图的绘制后，安排合理的元器件初试参数，为音调控制的滑动变阻器设定参数扫描，并添加PARAMTER扫描参数控件，添加仿真电路激励源并设定合理的电源参数。仿真原理图和波形如下列所示。

图7仿真原理图

1. 低频提升电路

把R3滑到最左端。POT(set-=1)把信号源频率改成低频(100Hz)。进行瞬态仿真、交流仿真，其中

fre=1KHZ,Av=0dB;fre=125Hz,Av=12dB;Avl=20dB;fre=50hz,Av=Avl-3dB;fre=500H z,Av=Avl-17dB

图8低频提升交流特性仿真

10313231≥+=R R RP Av 125HZ 处提升12.2DB

低频提升20DB 以上

输出176mv

输入10mv

图9低频提升瞬态特性仿真

由图可见，在输入的交流源为低频情况下，输出电压得到了提升。

2.低频衰减电路

把R3滑到最右端。POT(set-=0)把信号源频率改成低频(100Hz)。进行瞬态仿真、交流仿真，其中：

fre=1KHZ,Av=0dB;fre=125Hz,Av=-12dB;Avl=-20dB;fre=50hz,Av=Avl+3dB;fre=50 0Hz,Av=Avl+17dB

低频衰减20DB

125HZ处衰减15.2DB

图10低频衰减交流特性仿真

输入10mv

输出0.87mv

图11低频衰减瞬态响应电路仿真

3.高频提升电路

把R3保持在中间位置，把R5滑到最右端。POT(set-=0)把信号源频率改成

高频(10KHz)。仿真瞬态响应（0~1ms）交流响应:

8KHZ提升13.1DB

高频提升20DB以上

图12高频提升交流特性仿真