实验五_音响放大器的设计说明

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称：电路与电子线路实验2

第 5 次实验

实验名称：音响放大器的设计

院（系）：吴健雄学院专业：：学号：

实验室: 实验组别：

同组人员：实验时间：

评定成绩：

审阅教师：

一、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。

二、实验容

设计一个音响放大器，要现话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调（选作）等功能。

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：8Ω

频率响应：fL≤50Hz ，fH≥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的调节围。

3、发挥部分

可自行设计实现一些附加功能。

三、电路设计

1、项目分析

1）话音放大器

①话放的输入音源采用驻极体话筒；

②话放增益一般为5~10倍左右，可采用同相放大器实现；

③由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到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10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。

2）混合前置放大器

① 混合前置放大器的作用是将放大后的话音信号与Line In （输出MP3作为背景音乐信号源）信号混合放大，起到了混音的功能；

② 使用加法器实现信号的合成。

3）功率放大

① 功率放大的作用是给音响放大器的负载提供一定的输出功率；

② 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；

③ 常用形式有OTL 电路和OCL 电路等。

4）电路结构框图

5）电路增益分配

（1）输出功率：W P o 5.0= （2）负载：Ω=8L R （3）对应输出电压：

由公式L o o R U P /2=得：V R P U L o o 2== （4）电压增益：

已知输入电压mV U i 5=，则电压增益400/==i o V U U A （5）方法倍数分配：

2、电路原理图

1）话音放大器

话音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。

电路满足条件：i o U R R U )/1(45+=

故其放大倍数为：103/271/145=+=+=R R A V 电路中的所有电容的作用都是滤波。

2）混合前置放大器

如图所示的是混合前置放大器，它的作用是将mp3输出的声音信号与话音信号混合放大。它是一个反相加法器电路，输出电压与输入电压之间的关系为：

)(4)(

2123

6126i i i i o V V V R R

V R R V +-=+-= 式中，1i V 为话音放大器的输出信号，2i V 为mp3的输出信号。

电位器4R 的作用是对输入的mp3信号进行衰减。电路中的所有电容都用于滤除输入、输出信号中的低频段干扰信号。

3）音调控制器

如图所示的是音调控制器，它的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，控制曲线如下图所示：

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。

音调控制器电路图中的上面部分是低通滤波器，上面的电位器2R 是低音电位器，可用于调节低频信号的增益；下面部分是高通滤波器，下面的电位器4R 就是高音电位器，可用于调节高频信号的增益。

在音频围的低频部分，电容相当于开路，因此有效的反馈是由1R 和2R 组成

的。运放起反相放大器的作用，它的电压增益B A 借助于低音电位器2R 在如下围可变：

1

2

1211R R R A R R R B +≤≤+

随着频率的增加，1C 逐渐旁路掉2R ，知道后者最终被短路而对响应没有影响为止。在最大低音提升或抑制的情况下，1C 开始起作用的频率B f 近似等于：

1

221

C R f B π=

在音频的高频端，电容器相当于短路，因此增益就由高音电位器4R 控制。如果满足)2(5314R R R R ++>>的条件，可以证明，高频增益T A 的变化围是：

3

5

31531322R R R R A R R R R T ++≤≤++

低于频率T f 以下，高音控制逐渐失去对响应的影响，这个频率近似为：

2

321

C R f T π=

根据上述四个公式，令Hz f B 125=，kHz f T 8=，4==T B A A ，可计算得到如电路图中所示的参数。

4）功放电路

因为Multisim中没有LM386，所以使用Proteus进行仿真。功放电路采用LM386的典型电路，该电路的电压放大倍数是20倍，可以通过调节输入信号后面接的电位器来改变放大倍数，当电位器接入电路的电阻为50%时，电路的电压放大倍数为10倍。

3、电路的仿真结果

1）话音放大器

使用示波器进行仿真分析。

如下图所示，输入信号接通道A（绿线），输出信号接通道B（黄线）。

当输入信号峰峰值为4.533mV时，输出信号峰峰值为45.176mV，增益为10，符合实验要求。

2）混合前置放大器

如下图所示，输入信号1接通道A（蓝线），输入信号2接通道B（黄线），输出信号接通道C（绿线）。

当输入信号1与输入信号2的频率相同时，电路仿真图如图(a)所示。当输入信号1的峰峰值为-48.837mV，输入信号2峰峰值为-97.639mV时，输出信号的峰峰值为586.797mV，满足输出信号峰峰值为两路输入信号峰峰值之和的4倍。结合输入输出波形，可以看出：输出信号是两路输入信号叠加后再放大四倍得到的。