音响放大器实验报告

2. 3.
【实验目的】 1. 了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。 2. 系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路的知识，在单元电路设计的基础上，利 用 multisim 软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。 3. 通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。 【报告要求】 1. 实验要求： (1) 根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原 理，计算元件参数。 电路分四级，电路总增益大约为 900~1000，需要合理分配每级增益，其中话放增益设计 为 10 倍左右、混音放大一般为 3~5 倍左右、音调调试电路放大倍数约为 1，功放级的增益 30 倍左右。
(2) 按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试数据，分析电路性能指标。 ① 额定功率： 音响放大器输出失真度小于某一数值(如<5%)时的最大功率称为额定功率。其 表达式为 式中，RL 为额定负载阻抗；Vo(有效值)为 RL 两端的最大不失真电压。 Vo 常用来选定电源电压 VCC, 测量 Po 的条件如下： 信号发生器的输出信号(音响放大器的输入信号)的频率 fi=1kHz，电压 Vi=5mV，音调控制器的两个电位器 RP1、RP2 置于中间位置，音量控制电位器置 于最大值，用双踪示波器观测 vi 及 vo 的波形，失真度测量仪监测 vo 的波形失真。 测量 Po 的步骤是： 功率放大器的输出端接额定负载电阻 RL(代替扬声器)，逐渐增大输入电压 Vi， 直到 vo 的波形刚好不出现削波失真(或<3%)，此时对应的输出电压为最大输出电 压，由式(3-7-22)即可算出额定功率 Po。 实验实测值：4V*4V/10=1.6W ② 频率响应： 音响放大器的输入端接 vi (等于 5mV)，RP1 和 RP2 置于最左端，使信号发 生器的输出频率 fi 从 20Hz 至 50kHz 变化(保持 vi=5mV 不变)，测出负载电阻 RL 上对应的输出电压 Vo，用半对数坐标纸绘出频率响应曲线，并在曲线上标注 fL 与 fH 值。 输入阻抗： 如果接高阻话筒，则 Ri 应远大于 20k。接电唱机，Ri 应远大于 500k。 ③ 输入灵敏度： 使 Vi 从零开始逐渐增大，直到 Vo 达到额定功率值时所对应的电压值，此时对应 的 Vi 值即为输入灵敏度。 ④ 噪声电压： 音响放大器的输入为零时，输出负载 RL 上的电压称为噪声电压 VN。 测量条件同上，测量方法是，使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用 示波器观测输出负载 RL 两端的电压波形，用交流毫伏表测量其有效值。 ⑤ 整机效率：
Po / PC 100%
式中，Po 为输出的额定功率；PC 为输出额定功率时所消耗的电源功率。
⑥ 音调控制特性（扩展） ： 输入信号 vi (=100mV)从音调控制级输入端的耦合电容加入，输出信号 v0 从输 出端的耦合电容引出。先测 1kHz 处的电压增益 Av0(Av0=0dB)，再分别测低频 特性和高频特性。 同样，测高频特性是将 RP2 的滑臂分别置于最左端和最右端，频率从 1kHz 至 50kHz 变化，记下对应的电压增益。 最后绘制音调控制特性曲线，并标注与 fL1、fx、fL2、f0(1kHz)、fH1、fHx、 fH2 等频率对应的电压增益 。 （5）整机信号试听效果， ① 话音扩音：由于话筒的输入信号约为 5mV 左右，比较小，因而放大倍数要足 够才能使得音响播放，但是话放一级放大倍数过大会使得话筒信号盖过 mp3 信号而使得混音出来以后几乎难以辨别出 mp3 的信号。最终输出到音响的信 号约为 2V 左右，声音响度足够又不至于烧掉三极管。讲话时，扬声器传出的 声音清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。 ② Mp3 音乐试听： mp3 的信号约为 100mV 左右，因而无需经过话放直接接入 混音电路，最后效果很清晰，但是由于连线接触不良，需要小心接线。 ③ 混音功能： 混音的效果很好，音乐播放时对着话筒讲话声音可以听见的同时 又不会完全盖过音乐，两个信号大小调节较好，又很清晰。 ④ 音调控制（提高） ： 低频高频段的滑变调至衰减部分用耳听比较明显，相应频 段出现明显截断， 而增强部分时较难辨别需要借助波形加以观察， 总体音调控 制效果良好。 出现故障问题及处理方法总结： 1. 搭试电路调节过程中， 对于功放部分， 按照一开始的原理图搭建出的功放里的 8050 扩流管经常被烧，最后发现降低电源电压可以解决这一问题，由 12V 调 至 6V 左右。 2. 搭试电路调节过程中，在接上 MP3 及喇叭的情况下，一开始声音比较小，通 过调节滑变即反馈电阻大小从而对放大倍数进行了调节，将带负载时的输出 信号调节为 3V 左右，从而声音足够大，发现过程中 8050 发烫，比较好的方 法就是用风扇散热。 3. 电路调试时，输出信号较小在几百毫伏时出现交越失真现象，因而通过调节 功放电路 Rp2 滑变的值以调节三极管 T1、T2 的静态工作点。出现交越即乙 类放大较多，所以抬高静态工作点即增大 Ic，发现调节 Rp2 的大小可以调节 波形，但不是很明显，对于输出大信号，基本没有交越失真的情况发生，功 放输出的波形也很完美。 4. 在前级混音的过程中，体验到了模拟电路的神奇，MP3 输出信号线的位置会 影响输出的效果，这也是今后设计制作相应模拟电路时需要注意的地方。
IO
则
VCC VD 12V 0.7V （设 RP2 = 0） R4 RP2 R4
R4 = 11.3 kΩ 取标称值 11 kΩ。
其他元件参数的取值如图所示。 2. (1) 利用 EDA 软件进行仿真，并优化设计（对仿真结果进行分析） 。 1.话放电路: 滑动变阻器 50%处：滑动变阻器 70%处：
1.话放电路:
话筒接入后可能会啸叫， 这一般是话筒外壳接地不善引起的。 在话筒输入和地直接接一 47uF 电容，啸叫基本消除。 由于话筒的输出信号一般只有 5mV 左右，而输出阻抗达到 20kΩ（也有低输出阻抗的话 筒，如 20Ω，200Ω 等） ，所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号（取频率 lkHz)。 其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。 话筒放大器由如图所示电路组成，即由 A1 组成的同相放大器，具有很高的输入阻抗， 能与高阻话筒配接作为话筒放大器电路。 满足：Uo=（1+R4/R1）Ui 其放大倍数 AV1 为：AV1=1+R4/R1=8.5 取 R4=75KΩ,R1=10 KΩ 电路中的电容均用来滤波。 2.混合前置放大器：
分析： 调节滑动变阻器， 改变输出电阻， 因而改变分压即输出信号大小。 仿真可知效果理想， 话放起到了放大输入信号的作用，可使得话筒的小信号得以放大。 2.混合前置放大器：
分析：将输入信号分别加 100mVp，2kHz 与 50mVp，1kHz 进行叠加，所得混合波形仿真与 理论相符，出现如图所示叠加波形，模拟了混音效果。 3. 音调电路: 输入低频信号（100Hz） ，滑动变阻器 R1 从左向右滑动波形变化(此时滑动变阻器 R2 不起作 用)：
东南大学电工电子实验中心
实 验 报 告
课程名称：
电子线路实践
第五次实验
(仅供参考~~~~~~~~~~~~~~~)
实验五 音响放大器设计
【实验内容】 设计一个音响放大器，性能指标要求为： 功能要求 话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调(选作) 额定功率 ≥0.5W(失真度 THD≤10%) 负载阻抗 10Ω 频率响应 fL≤50Hz fH≥20kHz 输入阻抗 ≥20kΩ 话音输入灵敏度 ≤5mV 音调控制特性(扩展) 1kHz 处增益为 0dB，125Hz 和 8kHz 处有±12dB 的调节范围 1. 基本要求 功能要求 话筒扩音、音量控制、混音功能 额定功率 ≥0.5W(失真度 THD≤10%) 负载阻抗 10Ω 频率响应 fL≤50Hz fH≥20kHz 输入阻抗 ≥20kΩ 话音输入灵敏度 ≤5mV 提高要求 音调控制特性 1kHz 处增益为 0dB，125Hz 和 8kHz 处有±12dB 的调节范围。 发挥部分 可自行设计实现一些附加功能
AV
Vo Vi
Po RL Vi
1
R3 RP1 R2
若取 R2 = 1kΩ，则 R3 + RP1 = 19 kΩ.现取 R3 = 10 kΩ,RP1 = 47kΩ。 如果功放级前级是音量控制电位器（设 4.7 kΩ） ，则取 R1 = 47kΩ以保证功放级的 输入阻抗远大于前级的输出阻抗。 若取静态电流 Io = 1mA，因静态时 Vo = 0，由式（1）可得
输入高频信号（100kHz） ，滑动变阻器 R2 从左向右滑动波形变化（此时滑动变阻器 R1 不起 作用） ：
输入中频段 1kHz 信号的波形（改变滑动变阻器 R1 或 R2） ：
分析：仿真与理论相符，低频段信号（100Hz）输入时 C4 很小因而相当于断路，仅有滑阻 R1 可以控制信号变化，R1 滑动触头从左向右低频信号从衰减到放大；相应的，高频段信号
混合前置放大器的作用是将 mp3 输出的音乐信号与话筒放大器输出信号混响后的声音信号 进行混合放大。其电路如图所示，这是一个反相加法器电路，输出与输人电压间的关系为 其中 R1=R1’+R2’ 式中 u1 为话筒放大器输出电压，u2 为音乐播放器输出电压。 讲话时，扬声器传出的声音应清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。为使得话筒信号放 大倍数足够，这里取 Rf=100 kΩ。如图所示电路状态时，Uo= -（100/35*U1+10U2） 。电路中 的电容 C1、C2、C3、C4 用于滤除输入输出波形中的低频段多余干扰信号。
（100kHz）输入时，C2、C3 很大因而相当于断路，仅有滑阻 R2 可以控制信号变化，R2 滑动 触头从左向右低频信号从放大到衰减。而中频信号（1kHz）输入时，无论调动 R1 或 R2 的大 小，输出信号均无明显变化。 4.功放电路: (1) 实际搭试所设计电路，使之达到设计要求（实物图要有图片） 。
IO
2VCC 2VD R4 R5 RP2