关于音响放大器的设计与制作.docx

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关于音响放大器的设计与制作

音响放大器的设计与制作

【摘要】

随着信息时代的发展日新月异，多媒体已成为每个家庭不可或缺的娱乐工具，音响系统也在多媒体领域得到长足地进步。

供听音乐为主的高保真放声系统，家庭影院系统中的放声设备，公共场合会议和娱乐用的扩声系统，通信和计算机中得声设备等等。

音响在社会上的供求几乎遍及了每一个方面。

针对人们的听觉系统对音响的要求，本文设计的是音响放大器系统，它主要由话筒放大器，音调控制放大器，功率放大器三部分组成。

当语音信号由话筒输出后，进入放大器放大并传入电子混响器产生混响效果。

混响后的信号连同磁带放音机产生的信号一同进入混合前置放大器，并进行放大。

放大后的信号进入音调控制器，然后进入功率放大器进行功率放大后，由扬声器输出声音。

此设计性能稳定，成本低，电路简单明了。

【关键词】：

音响放大器扬声器

目录

摘要……………………………………………………………………………2

目录………………………………………………………………………………3

第一章绪论………………………………………………………………………4

第二章系统总体方案设计…………………………………………………………5

第三章音响系统放大器……………………………………………………………6

第四章放大器各部分的作用………………………………………………………7

（一）功率放大器………………………………………………………………7

（二）话筒放大器………………………………………………………………7

（三）音调控制器………………………………………………………………8

第五章电路的设计及原理说明……………………………………………………12

（一）额定功率………………………………………………………………12

（二）频率响应………………………………………………………………12

（三）输入阻抗………………………………………………………………12

（四）输入灵敏度……………………………………………………………12

（五）噪声电压………………………………………………………………12

（六）整机效率………………………………………………………………13

（七）音调控制特性…………………………………………………………13

第六章电路调试……………………………………………………………………14

总结…………………………………………………………………………15

致谢………………………………………………………………………………16

参考文献……………………………………………………………………………17

附录……………………………………………………………………………18

音响放大器的设计与制作

第一章绪论

音响系统是现代人们潮流时尚的必需品,21世纪的世界,不管你走到什么角落都可以听到形形色色的音乐或者广播.它们是如此地动人，如此地让人心颤！

通过音响系统，我们接受的是视频的解说，是新闻传播的纽带。

一个好的音响系统给人们带来的是娱乐，享受，知识。

是一种让人们精神得到升华的工具。

我的《音响放大器的设计与制作》是音响系统中一个用来话音扩音，音乐欣赏，卡拉ok伴唱，其中的电子混响声听起来具有一定的深度感和空间立体感。

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。

音响放大器作为一种高科技产品，在很多领域已成为主导产品，现在他正飞快融入人们的生活。

因此，设计一个实用简洁，性价比高地音响放大器是未来音响放大器发展的必然趋势。

而我的《音响放大器的设计与制作》就是针对音响系统的这种发展趋势来研发的，希望能为未来人们对于音响的需求上作出一点贡献。

第二章系统总体方案设计与论证

此设计由语音放大器，混合前置放大器，电子混响器，音调控制器及功率放大器五部分组成。

工作原理：

当语音信号由话筒输出后，进入语音放大器放大并传入电子混响器产生混响效果。

混响后的信号连同磁带放音机产生的信号一同进入混合前置放大器，并进行放大。

放大后的信号进入音调控制器，然后进入功率放大器进行功率放大后，由扬声器输出声音。

晶体管放大器具有细腻动人的音色，较低的失真，较宽的频响及动态范围等特点，因此此设计采用晶体管件放大器。

还可以配合来自声源特别是数码声源的音质设计和使用。

它不会使声音降级。

此外她还具有效率高，电力损失小等优点。

图1.系统总体方案框图

第三章音响放大器的基本组成

框图如图2，各级电压增益分配见图3。

图2音响放大器的基本组成框图

图3各级电压增益分配

技术指标：

额定功率P0≥1W;负载阻抗RL=8;截止频率fL=40Hz,fH=10kHz;音调控制器特性为，1kHz处的增益为0dB，100Hz和10kHz处有±12dB的调节范围；话放级输入灵敏度为5mV；输入阻抗Ri》20k。

第四章放大器各部分的作用

（一）功率放大器

给音响放大器的负载提供一定的输出功率。

当负载一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真度尽量小，效率尽可能大。

功率放大器有常见的单电源供电的TTL电路和正负双电源供电的OCL电路。

有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。

图4功率放大器

电路功率放大器的作用是给音响放大器的负载RF提供一定的输出功率，本次实验采用LA4102功率放大器。

集成功放LA4102是一个单电源（+9V）供电音频功放，通过改变6脚的反馈电阻来改变增益大小。

CB为相位补偿电容。

CB减小，带宽增加，可消除高频自激。

②CC为OTL电路的输出端电容，起隔直流通交流的作用。

③CD为反馈电容，消除自激振荡，CD一般取几百皮法。

④C43、C44用来滤除纹波。

⑤C42为电源退耦滤波，可消除低频自激。

（二）话筒放大器

由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号，其输入阻抗应该远大于话筒的输出阻抗。

（2）.话筒放大器话筒放大器的主要作用是将话筒输入的信号不失真的放大，由于话筒的输出信号一般只有5mv，而输出阻抗达到20k，所以其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。

其中放大倍数为A=R2/R1.C1、C2、C3隔直电容，具体设计见图5。

图5话音放大器

（三）音调控制放大器

音调控制放大器的作用是实现对低音和高音的提升和衰减，以弥补扬声器等因素造成的频率响应不足。

音调控制器是对低音和高音的增益进行提升和衰减，中音频的增益保持不变。

其电路可以用低通滤波器和高通滤波器构成通过调节低通和高通的电阻R达到调节增益的目的。

音调控制器的主要作用是控制、调节音响放大器的幅频特性，f0=1kHz为中心频率要求增益为0dB。

音调控制器电路见图6。

图6音调控制器

其中C1=C2≥C3在中低频C3可以看作为开路作为低通滤波电路。

在中高频电路中C1和C2可以看作为短路作为高通滤波电路。

①当f

当RP1的滑臂滑到最左端时对应低频提升最大情况（如图a）

它是一个低通滤波电路增益表达式为:

其中

当f

AVL=（RP1+R2）/R1

当f=fl1时因为fl2=10fl1利用电路的电压增益公式①可以求出

电压增益刚好是下降了3dB。

（a）（b）

图7f

当f=fl2时通过公式①同理可得电压相对于17dB

当f

理论同上所诉可以得到对低频区的衰减幅频特性

②当f﹥f0时

当f﹥f0时，原理图如图8（a）所示，等效电路图如图1.7（b）所示。

图中R1　R2　R4组成星行连接。

如果我们取R１＝R２＝R４可以得到Rａ＝Rｂ＝Rｃ、3R１＝3R２＝3R４

（a）（b）

图8f>f0时音调控制器分析

Rp2滑到最左端时等效电路图如图所示。

图为一阶高通滤波器电路，利用虚短虚断可以得到电压传递函数。

其中　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

当　f＜fh1时，C3视为开路电压增益Ａv0＝Ra/Rb＝１

当　f＝fh1时，将数据代入公式②得

可以知道对应提升了3dB

当f＝fh2时，同低通时一样提升17dB

当f当f>fh2时，C3视为短路，此时电压增益为AVH=（Ra+R3）/R3

综上只要调节RP1和RP2就可以控制音调。

第五章电路的设计及原理说明

（一）额定功率

音响放大器输出失真度小于某一数值时的最大功率称为额定功率。

其表达式为：

P0=V02/RL

测量P0的步骤如下：

功率放大器的额定输出端接额定负载电阻RL（代替扬声器）

（二）频率响应

整机放大电路的电压增益相对于中音频f0=1kHz的电压增益下降3dB对应低音频截止频率fL和高音频截止频率fH，称fL~fH为整机电路的频率响应。

测量步骤是：

放大器的输入端接Vi,（保持5mV）,RP1和RP2置于中间位置使函数信号发生器输出20Hz-50kHz变化测出负载上的输出电压V0，绘出频率响应曲线如图9所示。

图9频率响应曲线

（三）输入阻抗

将从音响放大器输入端看进去的阻抗称为输入阻抗。

本实验接高阻话筒，Ri远大于20k，接录音机Ri远大于500K。

（四）输入灵敏度

输入灵敏度是使音响放大器输出额定功率时所需的，输入电压有效值。

测量方法是Vi从零逐渐增大，直到输出为V0（额定）此时的Vi即为输入灵敏度。

（五）噪声电压

输入为零时，输出负载上的电压称为噪声电压VN。

（六）整机效率

其表达式为：

效率=P0/PC×100%.

上式中P0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。

（七）音调控制特性

输入信号Vi从音调控制级输入端的耦合电容加入，输出信号从输出端的藕和电容引出，分别测试低音频提升-高音频衰减和低音频衰减-高音频提升两条曲线。

第六章电路的调试

电路的调试采用先分级调试，再联级调试，最后进行整机性能测试。

分级调试采用静态和动态两种方式。

测静态时，将输入接地，测量输出端、话放级、音调级功放级。

由图知其值均为Vcc/2。

动态测试时，输入端接入确定信号（如正弦信号）并用示波器观测，观察输出波形是否符合要求。

进行联级测试时，由于级间相互影响，可能使单级的技术指标发生很大的变化，甚至多级不能共联。

产生的原因：

一是布线不合理，形成级间耦合，可考虑重新布线；二是电流流经电源内阻产生的压降引起的自激，可RC滤波电容来消除。

另外，集成块内部多极点引起的正反馈易引起自激，增强外部电路的负反馈可消除这种现象。

在实验过程中经过多次的调试，接音乐时，能够放大声音，虽然有少许的杂音，但是不影响整体的效果。

并且在示波器上显示稳定的正弦波，用两个474的电容调节频率，用103电容调节声音，一个调节高频，当频率为10KHZ时，调节474电容，波形有较大的幅度，并且稳定。

一个调节低频，当频率为0.1HZ时，调节电容，波形也很稳定，有较大的变化。

整体的效果很好。

总结

通过这次毕业设计,我感觉到动手能力的重要性.只掌握书本上的理论知识是远远不够的,掌握了书本的理论知识不能应用到实践上,不能在现实中得以运用,是一件很可惜的事.要学会把理论和实践紧密地结合起来,把理论用到实践中去.

这次毕业设计着重培养了我的动手能力,让我学会了该如何处理一些实际性的问题,也学会在学习中需要严密的逻辑思维,能够系统的解决和分析问题,,这样才能够有新的成就,有新的产品。

致谢

在这里我首先要感谢我的指导老师，对我的照顾无微不至，让我感觉到大学里面的温暖。

在这次毕业设计中老师还肩负多个同学的毕业指导，任务繁重。

但是对每项工作还是那么地认真负责，对我还时时悉心指导。

从负责我们的毕业设计指导开始，就对我们设计中的每一个环节不遗余力地帮助，很耐心地指点出我们的不足并帮助我们改正。

在毕业设计这段时间，老师深厚的学术修养，严谨的治学态度，强烈的责任心以及对学生的无私深刻的折服了我，让我有一个榜样式的目标。

参考文献

（1）朱力恒．电子技术仿真实验教程[M］．北京：

电子工业出版社。

2003

（2）华成英，童诗白。

模拟电子技术基础[M］.北京：

高等教育出版社。

2006

（3）杨帮文.新型集成器件实用电路（修订版）[M]．北京：

电子工业出版社。

2006

（4）董秀敏，江晓安，杨松华。

数字电子技术[M].西安：

西安电子科技大学出版社。

2008

7.附录

音响放大器原理图