音响放大器的设计 课程设计DOC

课程设计说明书课程名称：音响放大器的设计专业名称：学生班级：学生姓名：学生学号：指导老师：课程设计任务书设计目的1)了解集成功率放大器内部电路工作原理2)掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法3)掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术设计要求和技术指标1)技术指标额定功率P≥0.3W，负载阻抗为10Ω，频率响应范围为50Hz-20KHz，输入阻抗大于20KΩ，放大倍数≥20dB。

2）设计要求（1）设计话音放大与混合前置放大器、音调控制级、功率放大级；（2）选定元器件和参数，并设计好电路原理图；（3）在万能板或面包板或PCB板上进行电路安装调测；（4）测试输出功率；（5）测试输入阻抗；（6）撰写设计报告。

3）设计扩展要求（1）能驱动额定功率P≥8W的扬声器；（2）电路电压放大级输出阻抗低，能带500Ω负载。

目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 音频功率放大器概述 (1)1.3 音频功率放大器概述 (2)第2章音响放大器设计 (3)2.1 音响放大器简介 (3)2.2 单元电路的设计 (3)2.2.1 话音放大器 (3)2.2.2 混响前置放大器............................................................................... 错误！未定义书签。

2.2.3 电子混响器....................................................................................... 错误！未定义书签。

2.2.4 音调控制器 (5)2.2.5 功率放大器 (9)2.3 总电路设计 (9)第3章电路仿真结果 (13)3.1 话放与混合级仿真 (13)3.2 音调控制器的电路仿真 (13)3.3 功率放大器的电路仿真 (15)第4章音响放大器的安装与调试 (16)4.1 电路安装 (16)4.2 电路调试技术 (16)4.3 整机功能试听 (17)第5章心得体会 (18)参考文献 (19)附录A 音响放大器元件清单 (19)附录B PCB板图 (20)第 1章绪论1.1引言伴随着科学技术的迅速发展，人们生活水平的不断提高，对音频功率放大器的要求越来越高。

音频是多媒体中的一种重要媒体。

人能够听见的音频信号的频率范围大约是 60Hz-20kHz 其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围分布的。

如何通过分析仪器让音频功放达到更高的要求是许多人为之努力的永恒的课题，声音经过模拟设备记录或再生，成为模拟音频，再经数字化成数字音频，音频分析就是以数字音频信号为分析对象以数字信号处理的各种理论为分析手段，提取信号在时域，频域内一系列特性的过程。

本文基于所学知识模拟制作音响功率放大器，践实所学知识掌握程度，并通过对所学知识来制造和改进相关产品，实际动手的过程中遇见了很多问题，但是在老师的指导和帮助下解决相应的问题。

同时在与同组人的讨论学习过程中加强可团队意识的培养，加强了相互间协调合作的能力，从而高质、高效的完成本项任务。

1.2 音频功率放大器概述音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。

1906年美国的德福雷斯特发明了真空三极管，开创了揉电声技术的先河。

1927年贝尔实验室发明了负反馈NFB（Negative feedback）技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如“威廉逊”放大器，而1947年威廉逊先生在一篇设计Hi-Fi（High Fidelity）放大器的文章中介绍了一种成功运用负反馈技术，成为了Hi-Fi史上一个重要的里程碑。

60年代由于晶体管的出现，使功率放大器步入了一个更为广阔的天地。

晶体管放大器细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点，，各种电路也相应产生，如：“OTL （Output Transformer Less）” 无输出放大器、“OCL（Output Capacitor Less）”放大器等。

直至70年代，晶体管放大技术的应用已相当成熟，各种新型电路不断出现，如：较成功地解决了负反馈电路的瞬态失真和高频相位反转问题的无负反馈放大电路；成功地将甲、乙放大器的优点结合在一起的超甲类放大电路；具有输出功率大、失真小的电流倾注式放大电路等等。

从而使晶体管放大器成为音响技术发展中的主流。

在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员——集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。

发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。

1.3 本人的主要工作这次模拟电子课程设计过程，我主要是做下面的工作：第一，PCB板的实物制作；第二，电路元件的焊接与检查；第2章音响放大器设计2.1 音响放大器简介音响放大器是将电信号还原成声音信号的一种装置，还原真实性将作为评价音箱性能的重要标准。

满足家庭需要，因为社会压力大，所以家里需要更能释放压力，怡情养性的Hi-Fi器材。

特别在中国，因为消费力的提高，在Hi-Fi上的投资会有一个较长的增长期。

而且中国人房子不大，车子少，旅游也不多，所以Hi-Fi和家庭影院会是一种很好的娱乐方式。

音响放大器主要由话筒、话筒放大器、电子混响器、混合前置放大器、音调控制器、功率放大器和扬声器组成。

基本框图如图2-1所示。

话筒话筒放大电子混响器磁带录音机音调控制器功率放大器图2-1 音响放大器基本组成2.2 单元电路的设计2.2.1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20k Ω(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。

电路图如图2-2所示。

图2-2 话音放大器原理图fVF 1R A 1R =+，Ri = R1（R1一般取几十千欧）。

耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率fL 来确定，一般取C1 = C3 = (3～10）LL f R π21。

反馈支路的隔直电容C2一般取几微法。

2.2.2 混合前置放大器混合前置 放 大 器 扬声器二阶低通滤波器ⅠBBD 延时器二阶低通滤波器Ⅰ时钟脉冲产生器缓冲器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。

电路图如2-3所示。

图2-3 混合前置放大器原理图V1为话筒放大器输出电压；V2为放音机输出电压。

o V =-(1f R R V 1+2R R f V 2) 2.2.3电子混响器电子混响器（如图2-4）的作用是用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"伴唱机中，都带有电子混响器。

电子混响器的组成框图中BBD 器件称为模拟延时集成电路，内部由场效应管构成多级电子开关和高精度存储器。

图2-4 电子混响器2.2.4音调控制器其作用主要是控制调节音响放大器的幅频特性。

音响放大器的主要特性体现在音调控制电路上，这也是其与通用放大器的区别。

音调控制主要是控制预调音响放大器的幅频特性。

调控制器的电路图如图2-5所示。

运算放大器选用单电源供电的四运放LM324，其中RP33称为音量控制电位器，其滑臂在最上端时，音响放大器输出最大功率。

设电容C 1=C 2>>C 3,在中、低音频区，C 3可视为开路，在中、高音频区，C 1、C 2可视为短路。

(a)低频提升 (a)低频衰减图2-5 音调控制器的低频等效电①当f<f0时，音调控制器的低频等效电路如图2—5所示，其中(a)为RP1的滑臂在最左端，对应于低频提升最大的情况，(b)为RP1滑臂在最右端，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，其传输函数的表达式为À(j w)=UiUo =-12121/1/1ωωωωj j R R RP ++∙+ （2）式中，ω1=1/RP 1C 2或f L1=1/2πRP 1C 2 (3)ω2(RP 1+R 2)/RP 1R 2C 2或 f L2=(RP 1+R 2)/2πRP 1R 2C 2 (4)f<f L1时，C 2可视若无睹为开路，运算放大器的反向输入端入端视为虚地，R4的影响可以忽略，此时电压增益A vL 为A vL =(RP 1+R 2)/R 1 (5) f = f L1时，因为f L2=10f L1，由式（2）得ÀV1=-jj R R RP ++∙+11.01121模A V1=(RP 1+R 2)/2R 1=A vL /2 (6)此时，电压增益ÀV1相对于A vL 下降了3dB 。

f=f L2时，由式(2)得ÀV2=-jj R R RP 1011121++∙+，模ÀV2=102121∙+R R RP =0.14A vL(7)此时电压增益相对A vL 下降17dB 。

f L1<f Lx <f L2 的范围内，电压增益的的衰减速率为-20dB/10倍频（或-6dB/倍频）。

同理可以得出图(b)所示电路的相应表达式，其增益相对于中步为衰减量。

音调控制器低频时的幅频持性如图2-6中左半部分的虚线所示图2-6 音调控制器的幅频特性曲线②f>f 0时，音调控制器的高频等效电路如图2-7所示，由于此时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2-8所示，图2-7 音调控制器的高频星形等效电路 图2-8音调控制器的高频三角等效电路电阻的关系式为Ra=R 1+R 4+(R 1R 4/R 2)Rb=R 4+R 2+(R 4R 2/R 1) (8) Rc=R 2+R 1+(R 2R 1/R 4) 若取R 1=R 2=R 4,则式(8)为Ra=Rb=Rc=3R 1=3R 2=3R 4 (9) 图2-6的高频等到效电路如图2-9所示，其中(a)为RP2的滑臂在最左端时，对应于高频提升最大的情况，图(b)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(a)所示电路为一阶有源高通滤波器，其传输函数的表达式为 À(j ω)=Ui Uo =-43/1/1ωωωωj j Ra Rb ++∙ (10)a) 高频提升 (b) 高频衰减图2-9 高频等效电路式中，ω3=1/（Ra+R 3）C 3或f H1=1/2π(Ra+R 3)C 3 (11) ω4=1/R 3C 3 或f H2=1/2πR 3C 3 (12) 与分析低频的方法相同，得到下列关系式：f<f H1时，C 3视为开路，此时电压增益为Avo=1(0dB)。