语音放大器电路设计

摘要

设计一个对弱的语音信号具有放大能力的放大器电路，其规格如下：

1） 输入信号源为话筒舒服，幅度大小为0~5mV.

2） 最大输出公里为8W 。

3） 负载阻抗为8Ω

4） 频带宽度 BW=80~6000Hz 。

5） 非线性失真系≤3%（在BW 内满功率下）。

6） 设计具有音调控制功能。在1KHz 为0dB ；在100HZHE 10kHz 处又±12dB

的调节范围。

通过多级放大的方法进行设计和对各级的放大倍数调整，从而得到一个可以

消除噪声影响的语音放大系统，要求效率高，对原声的失真程度小，输出的功率

大。

语音放大器可以把一些弱小的声音信号进行放大，达到能够清晰辨认其内

容。

目录

一、语音放大器的方案设计 (4)

二、单元电路的设计 (5)

2.1——前置放大级的 (5)

2.2——音调控制器设计设计 (6)

2.2.1——低频工作时原件参数计算 (7)

2.2.1.1——低频提升 (9)

2.2.1.2——低频衰减 (10)

2.2.2——高频工作时的原件计算 (11)

2.2.2.1——高频提升 (13)

2.2.2.2——高频衰减 (14)

2.3——功率输出级的设计 (14)

2.3.1—确定电源电压 (16)

2.3.2——功率输出级的设计 (16)

2.3.2.1——输出晶体管的选择 (16)

2.3.2.2——复合管的选择 (17)

2.3.2.3——电阻17R `R12的估算 (17)

2.3.2.4——确定偏置电路 (17)

2.3.2.5——反馈电阻 1314R R 、的决定 (18)

三、语音放大器设计电路的总电路图 (19)

四、 设计结论 (20)

语音放大器的设计

语音放大器实际是一个典型的多级放大器，其原理框图如图1示。前置级主要完成对小信号的放大。一般要求输入阻抗要高，输出阻抗低，频带宽度要宽，噪声要小。音调控制级主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减。功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大，先根据技术指标要求，对整机电路作适当安排，确定各级的增益分配，然后对各级电路进行具体的设计计算。

−−→−−→−−→−−→前置

音调

功率

扩音器放大控制放大

图1 语音放大器方框图

因为P 0max =8W 。所以此时的输出电压：V 0

=8V 。要使输入为5mV 的信号放大到

8V 的输出，所需要的总放大倍数为： 081600(5V i V V A V mV

===倍） 语音放大器中各级增益分配为：前置级电压放大倍数为80；音调控制级中频电压放大倍数为1；功率放大级电压放大倍数为20.

二、单元电路设计

1、前置放大级

由于信号源提供的信号非常微弱，故一般在音调控制器前面要加一级前置放

大级。该前置放大器的下限频率要小于音调控制器的低音转折频率，前置放大器

的上线频率要大于音调控制器的高音转折频率。前置放大器采用集成运算放大器

电路，具体电路机构如图2所示。

考虑到对噪声、频率响应的要求，运算放大器选用LF353双运放，该运放是

场效应管输入型高速低噪声集成器件。其输入阻抗高，输入偏置电路仅有50×

1210-A ，噪声电压为

16μ，单位增益频率为4MHz ，转换速率为13s V μ，

用作音频前置放大器十分理想。

图2 前置放大器电路图

前置级由LF353组成两级放大器完成。第一级放大器的110V A =,即1+32

R R =10,取2R =10 K Ω, 3R = 100K Ω.取2V A =10(考虑增益余量)，同样5R =10 K Ω，

6R =100 K Ω。电阻1R 、4R 为放大电路的偏置电阻，取1R =4R =100 K Ω。耦合电容1C 、

2C 取10 F μ，4C 、5C 取100 F μ，以保证扩音器的低频响应。

2、音调控制器设计

音调控制器的功能是根据需要按一定的规律控制、调节音响放大器的频率响应，达到美化音色目的。一般音调控制器只对低音和高音信号的增益进行提升或衰减，而中音信号不变。音频控制器的电路结构有多种形式，常用的典型电路结构如图3所示

该电路的音调控制曲线（即频率响应）如图4.图中给出了相应的转折频率：1f L —低音转折频率。2f L —中音下限频率。0f —中音频率（即中心频率），要求电路对此频率信号没有衰减和提升作用。1f H —中音上限频率。2f H 高音转折频率。

图3 音调控制器电路结构图图4 音调控制器频率响应曲线

音调控制器的设计主要是根据要求的不同的转折频率，选择电位器、电阻及电容值。

（一）、低频工作时原件参数计算

音频控制器工作在低音频时（即f ＜2f L ）,由于 电容5C ＜＜6C =7C ，故在低频时5C 可看成开路，音调控制电路此时可简化为图5所示的电路。图5（a ）为电位器1W R 中间抽头处在最左端，对应于低频提升最大的情况。图5（b ）为电位器2W R 中间抽头处在最右端，对应于低频衰减最大的情况。下面分别讨论：

（a ） 低频提升

（b ）低频衰减

图5音频控制器在低音段时的简化电路

○

1低频提升 由图5（a ）可求出低频提升电路的频率响应函数为： 01012i 81j 1(j =j 1W L L V R R A V R ωωωωω++=-•+）

式中：1L ω=711W C R ,2L ω=1107110()W W W R R C R R +.上式的幅频响

应曲线如图6所示。当频率远远小于1f L 时，电容7C 近似开路，此时的增益为：

图6 低频提升电路的幅特性

1108W L R R A R +=

当频率升高时，7C 的容抗减少，当频率远远大于2f L 时，7C 近似短路，此时的增益：