音响系统放大器设计

DONGFANG COLLEGE，FUJIAN AGRICULTURE AND FORESTRY UNIVERSITY

课程名称：低频电子技术课程设计

题目名称：音响系统放大器设计

系别：计算机

年级专业：16级电子信息工程

学号：

姓名：

任课教师：成绩：

2017 年 4 月27 日

一． 设计任务书

设计一个音响系统放大器。 具体要求如下：

⑴ 负载阻抗 Ω=4L R ； ⑵ 额定功率 W P O 10=；

⑶ 带宽 BW ≥kHz Hz 15~50； ⑷ 失真度 %1<γ；

⑸ 音调控制 低音（100Hz ）±12dB; 高音（10kHz ）±12dB; ⑹ 频率均衡特性符合RIAA 标准； ⑺ 输入灵敏度 话筒输入端≤5mV;

调谐器输入端≤100mV; ⑻ 输入阻抗 R i ≥500k Ω; ⑼ 整机效率 η≥50%；

二． 设计框图及整体概述

㈠设计框图

音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。

前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号做功率放大以推动扬声器。其组成框图如图所示：

图一

㈡整体概述

根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，设计一款由信号前置放大电路、主控前置放大电路、功率放大电路三部分组成的音频信号放大电路。

三．各单元电路的设计方案及原理说明

㈠各单元电路的设计方案

根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，设计一款由信号前置放大电路、主控前置放大电路、功率放大电路三部分组成的音频信号放大电路。

㈡各单元电路的原理说明

1.音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。

2.前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号作功率放大以推动扬声器。

3.对照上述框图，根据要求，已知话筒放大器的输入灵敏度＜5mv，音调控制放大器的输入灵敏度＜100mv，而输出功率P。=10W，则可确定总的增益和各放大器的增益。输出电压有效为：

图二

为留有一定的余量，确定总电压增益为1400，即63dB。

4.通常话筒输出信号较小，所以抑制话筒放大器的噪声是它的主要问题，可以通过加强屏蔽和匹配等措施来实现，同时要尽可能降低放大器本身产生的噪声。话筒放大器的增益根据图中可取20倍（26dB）。

5.音调控制放大器一般取它的中频增益为1，但要能满足音调的调节范围。由此得出功率放大部分的电压增益应大于70倍，即37dB以上。

6.均衡放大器的主要任务有三点：一是与信号源相匹配；二是应具有频率均衡功能，通常要求频率特性符合RIAA标准；三是具有一定的中频电压放大倍数。由于要求中没有明确给定唱机端的灵敏度，根据一般数据，选取均衡放大器的中频放大倍数为32倍，即30dB。

可列出各放大器的中频电压增益如下：

话筒放大器26 dB

功率放大器37 dB

音调控制放大器0 dB

均衡放大器30 dB

四．调试过程及结果分析

㈠信号前置放大电路

前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，是专为接受来自信源的微弱电压信号而设计的

图三：前置放大器

1提高系统的信噪比（前放紧靠探测器，传输线短，分布电容Cs减小,提高了信噪比）

2.减少外界干扰的相对影响(信号经前放初步放大.)

3.合理布局,便于调节与使用(前放为非调节式,主放放大调节倍数、成形常数)

4.实现阻抗转换和匹配(前放设计为高输入阻抗,低输出阻抗)。

图四

RC振荡电路的振荡频率：

起振的幅值条件：即：

通过调整电位器调节负反馈的强弱，使电路起振，进一步调节直到得到理想的信号输出。

把信号送入前置信号放大电路放大，电压串联负反馈：通过滑动变阻器阻值的调节选择适当的放大倍数。

㈡主控前置放大电路。

前置放大器中的主控放大器也称控制放大器或线路放大器，其主要作用是将前面送来的信号进行各种处理与再放大，使之能满足功率放大器对输入信号电平的要求，并达到人们对音响效果的某些主观要求，如音量调节、响度控制、音调调节、噪声抑制、声道平衡、声像展宽等功能都在此环节完成。

图五

㈢功率放大电路

1.功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载，带载能力要强。

2.功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。在很多电子设备中，要求放大电路的输出级能够带动某种负载，例如驱动仪表，使指针偏转；驱动扬声器，使之发声；或驱动自动控制系统中的执行机构等。总之，要求放大电路有足够大的输出功率。这样的放大电路统称为功率放大电路。

图六

3.输出功率要大于额定功率：

所以，输出电压为：

得出：电压的振幅为：峰值为：11×2=22V

所以电源电压要大于22V，取25~30V。

4.功率放大器的增益及频率特性：

因为电容器：C3＜＜C2，所以在低频时，C3开路，在高频时，C2短路。取R2为680欧姆

五．设计体会及感想

通过这次低频电子技术课程设计的学习，与查阅相关书籍与资料，我了解了电路设计的一般步骤，也感受到了理论学习和实际操作之间的区别，深刻体悟到了实践是检验真理的唯一标准，明白了这节课的意义是指让我们大学生不像之前的小学初中，高中生一样仅仅停留在学习课本的基础上，培养我们的动手操作能力，不仅是学，也是悟的一个过程，培养我们的思维发散性与创新科学性。

总之，这次的低频电子技术课程设计让我获益匪浅，感谢老师给予我的帮助，也感谢同学们的支持。

六．附录

㈠整机逻辑电路图：