1w扩音机设计与调试.

1w扩音机设计与调试

一、绪论

1．意义

掌握半导体三极管的结构，理解半导体三极管的电流放大作用；熟悉放大电路的组成和基本原理，掌握基本放大电路的分析方法。了解多级放大电路的组成和频率响应，理解常用功率放大电路的工作原理，掌握集成功放的应用。

２．目的

（１）进一步熟悉扩音机各功能电路的组成与工作原理。

（２）熟练使用电子焊接工具，完成电路装接。

（３）熟练使用电子仪器仪表。

（４）能完成电路的静态工作点调整与动态调试。

（５）能分析电路故障及排除。

３．指标要求

（１）额定输出功率P

o

≥1W。

（２）负载阻抗R

L

=4Ω。

（３）频率响应：在无高低音提升或衰减时f=50HZ-20KHZ（±3dB）。

（４）音调控制范围：低音100HZ±12dB，高音10KHZ±12dB。

（５）失真度≤10%。

（６）输入灵敏度

i

V< 10mV。

４．要解决的主要问题

能解决话筒、录放卡座、CD机送出的微弱信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号的问题。

i

V

电路各部分的功能及性能要求如下：

前置级：前置级主要是同信号源阻抗匹配，并有一定的电压增益，要求输出阻抗低、输入阻抗高。

音调控制：音调控制电路主要实现高低音的提升和衰减。

功放级：功放级将电压信号进行功率放大，保证扬声器上得到一定的不失真功率输出。

三、基本概念和理论基础

１．各级电压增益分配

根据额定的输出功率P

o 和P

L

，求出输出电压）

（

＝V

2

4

1⨯

=

=L

o

o R

P

V[2]；整机中频

电压增益：

)mV 10V (200102i ＝取===

mV V V V A i o V

前置级时输出的噪声电压影响最大，一般增益不宜太高，1V A 通常可取5-10倍，取

1V A =5。根据音调电路对中频电压增益的要求，所以2V A =1。功率的增益应根据电路的

总增益来确定：V 3V 2V 1V A A A A =••， 200A 15V3＝⨯⨯∴， ∴403=V A 。 ２．确定电路形式及选用器件

集成模拟运算放大器在模拟电路中应用广泛，本设计电路主要选用适用的LM324集成运放构成前置级。音调控制级另外选用专用的集成功率放大器，既保证功率输出又能得到高保真度，使设计简单。

输入级：输入阻抗要适合信号源的要求[1]。输出要同次级相匹配，噪声系数要求小。 选用同相放大器作为前级的电压放大；采用跟随器为引导，以适合信号源拾音和收音输入的要求。

同相放大器：因为1V A =5，而f R 取51K Ω，去R1为10K Ω，同向到地端电阻2R =f R ，以减小运算误差。

收音入

拾音入

图2 扩音机输入级结构图 （１）音调控制电路

常用的音调控制电路有三种：一是衰减式RC 音调控制电路，其调节范围较宽，但容易失真；另一种是反馈型电路，其调节范围小些，但失真小，第三种是混合式音调控制电路，其电路较复杂，多用于高档收音机中。为使电路简单，信号失真又小，本级采用反馈型音调控制电路。

其原理如图2，f Z 、1Z 是由RC 组成的网络，放大单元为

41LM324所以i

f

i o Vf R Z V V A -==。当信号频率不同时，f Z 、1Z 的阻抗值也不同，所以Vf A 随频率的改变而改变。假设f Z 和

1Z 包括的RC 元件不同，可以组成四种不同形式的电路，如下图3。

图3 反馈型网络结构框图

如图3（ａ），1C 值较大，只在频率很低时起作用。则高信号频率在低频区，↓f 时，则|1

|||1

2jWC R Z f +

=，↑=i i Vf R Z A 所以低音得到提升。

图4 高、低衰减(提升)结构图

如图3（ｂ）中，若3C 较小，只在高频时起作用，当信号频率在高频区↑f 时，

↓

+=3

111jWC R Z 12

Z R A Vf =∴↑。因此高音可以得到提升。

同理可论证低音衰减，高音衰减的电路。如图这四种形式电路组合起来，即可得到反馈型音调控制电路，如图4。

为了分析方便，先假设：

1R ＝2R ＝3R ＝R

1W ＝2W ＝9R 1C ＝2C >>3C

10u

- +R2R1W2

A B C1C2R3C3R4

W1

C

D

E +Vo1+V1

20K

20K 20K 10u 47K 100u 200

+Vcc

10u

56

4117Vo2

+20k 20k 20k

8.2k 150k

150k C6

0.02u

0.02u

R16a R16b

R16c C18

C10W3

C11

1000p

图5 音调控制电路图

四、设计计算的主要方法和内容

１．信号在低频区

因为3C 很小，3C 、4C 支路可视为开路，反馈网络主要由上半边起作用，又因为F 007

开环增益很高，放大器输入阻抗又很高，所以0≈'≈E E V V (虚地)[3]。因此，3R 的影响可以忽略当电位器2W 的滑动端移到A 点时，1C 被短路，其等效电路如下所示，与图3(a)很相似，可以得到低频提升，现在来分析电路的幅频特性。

图6 音调控制低频等效电路图

∵Z1＝R1 ⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛+=2221||jWC W R Z f ∴ 22222

22122111C jwW W R C W R jW

R W R Z Z A f Vf +++•+=-=； 令 2

222

2222211212C W R W R fL C W fL L L +=

==

=πωπω；