湖北工业大学模电课程设计Word文档格式.docx
《湖北工业大学模电课程设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖北工业大学模电课程设计Word文档格式.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第五章.主要技术指标参数计算与相应电路图设计·
10
5.1.混合前置放大器设计·
5.2.话音放大器的设计·
5.3.话音放大器与混合前置放大器的设计·
11
5.4.音调控制器的设计·
5.5.功率放大器的设计·
14
5.6.整机电路设计·
16
第六章.音响放大器的测试方法·
17
第七章.实验设计总结与感悟·
19
音响放大器课程设计
第一章.绪论
1.1引言
伴随着科学技术的迅速发展，人们生活水平的不断提高，对音频功率放大器的要求越来越高。
音频是多媒体中的一种重要媒体。
人能够听见的音频信号的频率范围大约是60Hz-20kHz其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围分布的。
如何通过分析仪器让音频功放达到更高的要求是许多人为之努力的永恒的课题，声音经过模拟设备记录或再生，成为模拟音频，再经数字化成数字音频，音频分析就是以数字音频信号为分析对象以数字信号处理的各种理论为分析手段，提取信号在时域，频域内一系列特性的过程。
本文基于所学知识模拟制作音响功率放大器，践实所学知识掌握程度，并通过对所学知识来制造和改进相关产品，实际动手的过程中遇见了很多问题，但是在老师的指导和帮助下解决相应的问题。
同时在与同组人的讨论学习过程中加强可团队意识的培养，加强了相互间协调合作的能力，从而高质、高效的完成本项任务。
1.2音频功率放大器概述
音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。
1906年美国的德福雷斯特发明了真空三极管，开创了揉电声技术的先河。
1927年贝尔实验室发明了负反馈NFB（Negativefeedback）技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如“威廉逊”放大器，而1947年威廉逊先生在一篇设计Hi-Fi（HighFidelity）放大器的文章中介绍了一种成功运用负反馈技术，成为了Hi-Fi史上一个重要的里程碑。
60年代由于晶体管的出现，使功率放大器步入了一个更为广阔的天地。
晶体管放大器细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点，，各种电路也相应产生，如：
“OTL（OutputTransformerLess）”无输出放大器、“OCL（OutputCapacitorLess）”放大器等。
直至70年代，晶体管放大技术的应用已相当成熟，各种新型电路不断出现，如：
较成功地解决了负反馈电路的瞬态失真和高频相位反转问题的无负反馈放大电路；
成功地将甲、乙放大器的优点结合在一起的超甲类放大电路；
具有输出功率大、失真小的电流倾注式放大电路等等。
从而使晶体管放大器成为音响技术发展中的主流。
在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员——集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。
发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。
第二章、设计目的与内容
1.设计目的
（1）了解音响放大器的构成，并组成一个简单的音响放大器。
（2）理解音调控制器，集成功率放大器的工作原理和应用方法。
（3）理解和掌握音响放大器的主要技术指标和测试方法。
（4）根据给出的技术条件和指标，设计音响放大器。
（5）能够独立搭接电路、掌握调试技术
2．课程设计内容
设计一个具有话筒扩音，音调控制，音量控制，电子混响，卡拉OK伴唱等功能的音响放大器
主要技术指标
（1）额定功率Po≥1W（γ<
3%）
（2）负载阻抗RL=8Ω
（3）频率响应fL=50Hz，fH=20KHz。
（4）输入阻抗Ri＞＞20kΩ。
（5）音调控制特性1kHz处增益为0dB、125Hz和8kHz处有±
12dB的调节范围，AVL=AVH≥20dB。
给定条件
（1）电源电压VCC=+9V。
（2）话筒输出信号电压为5mV。
（3）录音机的输出信号电压为100mV。
二．课程设计应完成的工作
1、设计文本按学校的规定要求撰写。
2、独立完成设计任务（不能相互抄袭）。
3、按规范要求绘制一张3号电原理图。
第三章、音响放大器的组成框图
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。
音响放大器的基本组成框图如图所示：
音响放大器组成框图
第四章、单元电路设计
1.话音放大器
由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ（亦有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω等），所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信号（最高频率达到10kHz）。
其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
由于要求语音放大级的放大倍数为7.5，所以选择
，
采用阻值为
的电位器，使放大器可以根据需要调整。
同相交流电压放大器
根据分压原理可得反馈电压VA，
放大器的电压放大倍数
为:
所以
由此可得反馈电压VA等于输入电压VB,故R1两端电压相等,称R1为自举电阻,通过电阻R1的电流可视为0,因此提高了交流放大器的输入电阻Ri
F反馈系数为：
2.电子混响器
电子混响器是用来电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。
在“卡拉OK”（不需乐队，利用磁带伴奏歌唱）伴唱机中，都带有电子混响器，其组成框图如下图所示。
其中，集成电路BBD成为模拟延时器，其内容含有由场效应管构成的多级电子开关和高精度存储器。
在外加时钟脉冲作用下，这些电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行取样，保持并向后级传递，从而使BBD的输出信号相对于输入信号延迟了一段时间。
BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延迟时间越长。
BBD配有专用时钟电路，如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD配套。
电子混响器构成框图
3.混合前置放大器
混合前置放大器的作用是将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合放大。
R1RF
Vi1为话筒放大器输出的电压，Vi2为放音机输出的电压，Vo为混合后输出的电压。
三者之间的关系为
4.音调控制器：
音频控制器主要是控制，调节音响放大器的幅频特性，对低音频和高音频的增益进行提升与衰减，中音频保持0dB不变，音频控制器的电路由低通和高通滤波器构成，如下图所示：
音调控制器
常用的音调控制电路有三种：
（1）衰减式RC音调控制电路，其调节范围较宽，但容易产生失真；
（2）反馈型电路，其调节范围小一些，但失真小；
（3）混合式音调控制电路，其电路较复杂，多用于高级收录机中。
为了使电路简单、信号失真小，我们采用反馈型音调控制电路。
设电容C1＝C2>
>
C3,则，在中、低音频区，C3可视为开路；
在中、高音频区，C1、C2可视为短路。
幅频特性如图4-32所示
1
音调控制曲线图
根据音响放大器的设计技术指标，要使
，结合
的表达式可知，
、
的阻值一般取到几千欧到几百欧。
现取
，有
。
取标称值，则
由前述的假设条件可得，
由于在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为
，所以级间耦合电容可取
5．功率放大器
功率放大器（简称功放）的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。
当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。
LA4100~LA4102集成功率放大器内部电路
第五章、主要技术指标参数计算与相应电路图设计
根据技术指标要求，首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。
音响放大器的输入为5mV时，额定功率P≥1W，负载阻抗为8Ω，则输出电压
总电压增益AvΣ=Vo/Vi>
566倍，由于实际电路中会有损耗，故取Av=600
各级增益分配如下图所示
1、混合前置放大器的设计
根据
所以取Rf=30KΩR1=10KΩ；
音放机输出插孔的信号电压一般为100mV，已基本达到放大的要求不需要话。
取R2=30kΩ。
2、话音放大器的设计
等于7.5，令R2等于20KΩ，有
可得
等于130K
要求
远大于20KΩ，而输入阻抗约为R1，则R1取500KΩC1=C3=10uF，C2=1uF。
3、话音放大器与混合前置放大器的设计
上图所示电路由话音放大与混合前置放大两级电路组成。
4.音调控制器的设计
已知fLx=100Hz，fHx=10kHz，x=12dB。
fL2及fH1；
fL2=fLx*2x/6=400Hz，则fL1=
fL2/10=40Hz；
fH1=fHx/2x/6=2.5kHz，
则fH2=10fH1=25kHz
EDA仿真电路图设计如下：
1、低音衰减与提升：
将高音提升与衰减电位器PR2滑动端调到居中位置（即可变电阻器PR1的百分比
升级会员 