音响放大器设计报告

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
三、电路设计与参数计算
1、话音放大级
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。
电路原理图,电压放大倍数 Av 仅由外接电阻 R11 和 R12 决定:Av=1+R12/R11 按要求该级的放大倍数 Av =8.5
C41

14 9 5+ A44 10
T14

12 13
CH 220F

3
4.7F
LA4102
RF、CF
与内部电阻6
1 R1-1 组成交流负反馈支路,控制功放级的电+ 压增C益C
AVF,
即600RF*
43 5 CB
470F/ 25V
由其内部+电路知
为相位补C偿F电容。CB 33F
R11=20K,按性能指标 AVF=30 倍,所以
话放级
混放级
音调级
功放级
5mV
AV1 42mV
AV2 125mV
AV3 100mV
AV4 3V
8.5 倍
3倍
0.8 倍
30 倍
18.5dB
9.5dB
–2dB
29.5dB
AV=612 倍(56dB)
二、设计与论证
方案一:话音放大级、混合前置放大级、音调控制放大级各用一个 UA741, 功率放大级用 LA4102。
仿真图如下: 输入波形 输出波形
2、混合前置放大级
Av =-(V1R22/R21+V2R22/R23)
C2 1
话筒 V1
R2 1
10u F 10K
C2 3
录音机 Ui1
R2 3
10u F 30K
11 4
R2 2 30K R1
10K 6
5
R2 10K
VC C
U1 B
C2 2
7
Uo
10u F LM3 2 4
方案二:话音放大级、混合前置放大级、音调控制放大级共用一个 LM324 功率放大级用 LA4102。
由于多级放大各级信号会互相产生干扰,合理布线,把级与级间的距离拉大 是减小信号干扰的好方法,此时方案一是个不错的选择,但每一级各用一个 UA741 电路元件增多,电路板面积就会增大,不但不美观也不经济。方案二中 LM324 是四运放集成电路,电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价 格低廉、放大效果好,话音放大级、混合前置放大级、音调控制放大级共用一个 LM324 电路元件少,占用电路板面积小,不仅美观而且经济。
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。 图 1 中 RP1 是为低音调节,RP2 为高音调节,通过运放 LM324 的负反馈,
实现高音和低音最大正负 20dB 调节。 功能说明 (1)对于低频区,等效电路图为
R1
RP1
R2
vi
R1
RP1
R2
vi
C2 R4
已知条件
+VCC = +9V,话筒(低阻 20 )的输出电压为 5mV,录音机的输出信号电压 为 100mV。电子混响延时模块 1 个,集成功放 LA4102 1 只,8 /2W 负载电阻 RL 1 只,8 /4W 扬声器 1 只,集成运放 LM324 1 只(或 mA741 3 只)
主要技术指标
额定功率 Po≥1W( <3%); 负载阻抗 RL=8 ; 截止频率 fL=40Hz,fH=10kHz; 音调控制特性:1kHz 处增益为 0dB,100Hz 和 10kHz 处有±12dB 的调节范 围,AVL=AVH≥20dB; 话放级输入灵敏度 5mV; 输入阻抗 Ri>>20
根据整机增益分配可知,要使话筒与录音机输出经混响级后的输出基本相 等,要求 R22/R21=3,R22/R23=1,所以选择 R22=30K,R21=10K,R23=30K 耦 合电容 C21、C22,C23 采用 10uF 的极性电容。
3、音调控制器
常用的单调控制电路有三种:(1)衰减式 RC 音调控制电路,基调范围较 宽,但容易产生失真;(2)反馈型电路,其调节范围小一些,但失真小;(3)混 合式音调控制电路,其电路较复杂,多用于高级收录机中。为了使电路简单、信 号失真小、我们采用反馈型音调控制电路。
设计过程
整机电路由话音放大器、混合前置放大器、音调控制放大器、功率放大器组
成,根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益,分别计算各级电路参数,通 常从功放级开始向前级逐级计算 ,根据技术指标要求,音响放大器的输入为 5mV 时,输出功率大于 1W,则输出电压 Vo>=2.8V。总电压增益 AvΣ=Vo/Vi>560 倍(55dB)。各级放大倍数如下图所示:
A (
j )
Vo Vi
Rb Ra
1 1
j j
/ /
3 4
式中,3 1/Ra R3 C3 或 fH1 1/2π Ra R3 C3
4 1 /R3C3 或 f H2 1 2R3C3
当 f<fH1( < 3)时,C3 视为开路,此时电压增益 AV0=-1(0dB) 。
A在(f=jfH1 时),因fH2V =V10oifH1
4、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。
功率放大器的核心是 LA4102,查有间资料,其内部电路如图所示 LA4102 接成 OTL 典型应用电路如下图所示
四、理图及元器件清单:
元件清单
元件序号
型号
Ra、Rb、R11, R21、
R12 R22、R23
R31、R32、R34
在 f=fL2 时,由式(1—1)得
A V2
RP1 R2 R1
1 j 110 j

AV2
RP1 R1
R2
2 10
0.14AVL
此时电压增益相对 AVL 下降 17dB。
低音电大提升量为
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,最大衰减量为
(2)对于高频区,C1、C2 可视为短路,作为高通滤波器,等效电路为
可以得到高音的提升;图 D 中可以得到高音的衰减。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。将这四种电路形式组合在一起就可
以得到一个完整的反馈型音调控制电路,如下图所示
图1 音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性
反馈型音调控制电路原理图如下:
Zf
Vi
Zi
9
10
U1C 8 Vo
LM3 2 4
11 4
图中,Zi 和 Zf 是由 RC 组成的网络,因为集成运放的开环增益很大,所以
11 4
当信号频率不同时,Zi 和 Zf 的阻抗值也不同,所以 Af 随频率的变化而变 化。假设 Zi 和 Zf 包含的 RC 元件不同,可以组成四种不同形式的电路,如下图 所示
R1
R2
R4

vi
C3
vo

R3
C3 R3
vi Ra
RP2
Rb
- +
Ra vi vo
C3
R3
Rb
- vo

(c)
(d)
图(c)为 RP2 的滑臂在最左端时,对应于高频提升最大的情况;图(d)为 RP2
的滑臂在最右端时,对应于高频衰减最大的情况。
分析表明,图(c)所示电路为一阶有源高通滤波器,其增益函数的表达式为
其增益相对于中频增益为衰减量。
根据音响放大器的设计技术指标,要使 AVL=AVH≥20dB,结合 AVL 的表 达式可知,R1、R2,RP1 不能取得太大,否则运放漂移电流的影响不可忽略, 但也不能太小,否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。一般取几千欧姆至
几百千欧姆,RP1 最大只能取 470K,R1、R2 取 47K,则 AVL=(RP1+R2)/R1=11(20.8dB),C=1/2πRP1fL1=0.008uF,取标称值 0.01uF,即 C31=C32=0.01uF。又 R1=R2=R4=47K,则 Ra=3R4=30k,R3=Ra/10=13k.C3 取 470pF, 由于在低音时,音调控制电路输入阻抗近似为 R1,所以级间耦合电容可取 C1=C2=10uF。
的升高而减小。C3、C4 可滤除纹波,一般取几十微法至几百微法。C2 为电源退
耦滤波,可消除低频自激。综合有关资料可按下面电路图中各元件的参数选择各
元件参数。
AVF 1 R11 RF R11 / RF
但在本组的调试过程中发现单级电路调试时的技术指标较容易达到,但进行级联 时,由于级间相互影响,可能使单级的技术指标发生很大变化,甚至两级不能进 行级联。产生的主要原因:由于功放级输出信号较大,对前级容易产生影响,引 起自激。集成块内部电路多极点引起的正反馈易产生高频自激,加强外部电路的 负反馈予以抵消,可以在 13 脚与 14 脚之间加 0.15uF 的电容,或减小 CD 的值。 而增大 C42 可以更好也消除低频自激。经本小组的调试最终的电路原理图如下
13
R12
12
100
R10
14
R3 5.1k T3
R6 100
R8 3k
R9 510
100 T12
R4
T4
10 9
8.8k
C42 R1
2202F0k
T1
T2

R5
+9V T8 T9
T10
C43
C T11
R11
44
T7220F 20k100F
T13 1
8
10k
6
vi
R2 5.1k
T6
T5
+ R1570k
减小,带5宽1增pF加,可消除5高6C频0D自pF激。CB
RF 应取 650RΩL。CB 一般取几十8皮法至
几百皮法。CC 为 OTL 电路的输出端电容,两端的充电电压等于 VCC/2,CC 一般
取耐压值远大于 VCC/2 的几百微法的电容。CD 为反馈电容,消除自激振荡,CD
一般取几百皮法。CH 为自举电容,使复合管 T12、T13 的导通电流不随输出电压
模拟电路课程设计报告
设计课题:
音响放大器设计
专业班级: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 设计时间:
音响放大器设计
一、任务与要求
设计一音响放大器,要求具有话筒扩音、混合前置放大、音调输出控制、音 量控制,功率放大等功能。
各级主要作用
话音放大级:话音放大器的作用是不失真地放大声音信号。 混合前置放大级: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。 音调控制放大级:主要是控制、调节音响放大器的幅频特性,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。 功率放大级(简称功放):给音响放大器的负载(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。
(1—1)
当 f<fL1 时,C2 可视为开路,运算放大器的反向输入端视为虚地,R4 的影响可 以忽略,此时电压增益
在 f=fL1 时,因为 fL2 =10fL1 ,故可由式
得 AVL RP1 R2 / R1
模 AV1 (RP1 R 2 ) /
此时电压增益相对 AVL 下降 3dB。
2R 1
R2
C1
R2
Vi
R1
9
10
U1C 8
Vi R1 Vo
LM3 2 4
9 C2 10
U1C 8 Vo
LM3 2 4
11 4
11 4
11 4
(A)
C3
Vi
R1
9
10
R2
U1 C
8
Vo
LM3 2 4
Vi
R1
(B)
C4 R2
9
U1C
8
Vo
10
LM3 2 4
(C)
(D)
在图 A 中,可以得到低音的提升;在图 B 中可以得到低音衰减;在图 C 中
AV /dB
20 17
20dB/10 倍频
3 0 -3
-17 -20
fLx
f0
fHx
f/Hz
(1kHz)
wenku.baidu.com
fL1
fL2
fH1
fH2
图2
fL1 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;f0(等于 1kHz)表示中音频率,要求增益 AV0=0dB;fH1 表示

Rb Ra
1 1
j j
/ /
3 4
得 AV3 2 AV0
此时电压增益 AV3 相对于 AV0 提升了 3dB。
在 f=fH2 时,
10
AV4
2 AV0
此时电压增益 AV4 相对于 AV0 提升了 17dB。当 f > fH2 时,C3 视为短路,此
时电压增益:AVH = (Ra+R3)/R3 。同理可以得出图(d)所示电路的相应表达式,


C1
R4

vo
vo +
(b)
(a)
图(a)为当 RP1 的滑臂在最左端低频时,对应于提升最大的情况 ;图(b)为当 RP1 滑臂在最右端时,对应于低频衰减最大的情况,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
式中,
A
j
Vo Vi
RP1 R2 R1
1 (j) / 2 1 (j) / 1
相关文档
最新文档