音响混合前置放大器的设计

第一章

绪论

近几年来，计算机技术进入了前所未有的快速发展时期，随着电子信息技术的发展关于音响放大器在电子技术基础中所处的位置越来越重要，它不仅是电子信息类专业的一个重要部分，而且在其他类专业工程中也是不可缺少的。放大器电路做为子系统的应用，发展更是迅速，已成为新一代电子设备不可缺少的核心部件，其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛。

在音响放大器的设计过程中，控制其电路的核心部分是几个放大器的设计，其主要包括：话音放大器，混合前置放大器，音调控制器，功率放大器等。电子技术的发展促使话音放大器被广泛应用到一系列放音设备中，混合前置放大器也成为数字电子电路设计和制作过程中不可缺少的部分，例如在信号放大器的设计和无线电遥控电路的设计过程中该部件都是不可缺少的，功率放大器更是设计电子电路的核心。功率放大器的运用使电子产品的成本大大减少，并且有设计简单，易于操作，可靠性好的优点。

对音响放大器设计的目的是为了更好的掌握集成功率放大器内部电路工作原理，学会其外围电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握音响放大器的设计与电子线路系统的装试和调试技术。本次设计分为四个主要步骤：一，构思和设计话音放大器，混合前置放大器，音调控制级和功率放大级。二，根据设计要求和选择的电路通过计算选择元器件和参数，并准确无误的设计好要设计的电路原理图。三，在万能板或在面包板上根据设计电路原理进行元器件的电路安装和精细的调试。四，在安装好的电路板上进行输出功率的测试。

在此次课程设计的编写过程中得到了龙老师和许多实验室老师的大力支持和指导，在此表示感谢。

另外，由于时间仓促和本组成员能力有限，设计中难免出现缺点和不足之处，还敬请各位老师批评和指正。

2011年6月

第二章理论分析

2.1音箱放大器基本原理

音响放大器的作用是对于微弱信号进行电压放大和功率放大，推动负载工作，同时需要对音调和音量的调节。

音响放大器由话筒、话音放大器、电子混响器、混合前置放大器、音调控制器、功率放大器这几个部分组成。其中话音放大器是不失真的放大话筒输出的声音信号，电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使人听起来具有一定的深度感和立体空间感，混合前置放大器是将话筒传输的声音信号与放音机输出的音乐信号相混合并放大，音调控制器是控制和调节音响放大器的幅频特性，功率放大器是给音响放大器的负载提供一定的输出功率。这几部分之间的联系如图2-1所示。

图2-1

音响放大器分为四个部分，有两个组共同完成，我们组负责话音放大器和混合前置放大器设计。

第三章设计过程及方案

3.1、设计方案选择

话音放大器和混合放大器设计框图

图3-1

方案一：采用LM324通用四运算放大器，双列直插8脚封装，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。供电电源电压3到32V,工作电压15V，差分电压+32V 输入电压20V允许功耗600mW。

方案二：采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一，应用非常广泛，为双列直插8脚或圆筒8脚封装。工作电压±22V，差分电压±30V，输入电压±18V，允许功耗500mW。

方案选取：两者都满足设计要求，uA741是通用单运放放大器，性能好，满足一般需求，但价格贵。LM324四运放大器具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用。LM324芯片满足要求,成本更低，芯片引脚具有对称结构，设计的线路更简单，便于检查。可不换芯片的情况下更换运放。故选用方案一。

3.2、话音放大器的设计

图3-2

话音放大级增益为8.5与20K话筒配接作为话音放大器电路，其交流放大倍数由式（3-1）

A v1=1+ R

12

/ R

11

=8.5（18.5dB）

高阻话筒要求输入内阻很大，采用同相放大电路R

12取标称值为75KΩ，R

11

标

称值为10KΩ，电阻R

13、R

14

作用是分流和提供直流偏置电压，R

13

、R

14

取标称值

为10KΩ

电容C

11、C

13

作用是去直流，C

11

去标称值为10uF，C

13

取标称值为1uF，电容C

12

在电路中起耦合作用，C

12

取标称值为10uF。考虑到电路接线出错直流电压被放

大电压为38.5V, C

12两端电压达到38.5V, 电容C

12

采用耐压值为50V，C

11

、C

13

两端的电压为4.5V，耐压值16V和50V均满足要求，C

11采用耐压值为16V,C

13

采

用耐压值为50V。

3.3、混合前置放大器的设计

图3-3

混合前置放大器的电路由运放组成，是一个反相加法器电路，话放级的输出作为混放级的输入，录音机的输入为Vi2,由式（3-2）得输出电压Vo2的表达式为： V o2=-[(R 22/ R 21) V o1 +(R 22/ R 23) V i2]

第一级为第二级提供输入信号Vo1=42mV ，混合前置放大倍数为3，可以达到输出125mV 的设计要求。输入信号为100mV ，信号只录音机接口输入放大倍数为1，录音机输入信号为100mV ，不放大可以达到驱动下级正常工作的要求。取R 23=R 22=30K Ω，R 21=10 K Ω。电阻R 23、R 24作用是分流和提供直流偏置电压，R 23、R 24取标称值为10K Ω。C 21、C 22、C 24在电路中起耦合作用，C 23在电路中起去直流作用。、C 21、C 22、C 23、C 24 都取标称值为10uF ，如果线路接错，是直流也被放大，直流电压达到13.5V ，C 21、C 23电容取耐压值为16V 。C 22、C 24电容取耐压值为50V 。