大学课程设计音响放大器.docx

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大学课程设计音响放大器

课题名称：

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的设计。

内容摘要：

（一）了解音响放大器的基本组成和总体设计

（二）了解音响放大器各组成部分的具体设计

（三）音响放大器的实物安装与调试

设计要求主要技术指标：

（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。

总体方案选择：

本次实验主要通过对音响放大器的设计，来了解音响放大器的组成，掌握音响放大器的设计方法，学会综合运用所学的知识对实际问题进行分析和解决。

音响放大器主要由语音放大器、混合前置放大器、音调控制器和功率放大器等电路组成。

设计时先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及级数指标要求分配各级电压增益，然后分别计算各级电路的参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。

本题需要设计的电路为语音放大器、混合前置放大器、音调控制器和功率放大器。

最后，根据上图的增益分配，便设计出理想的音响放大器。

1、音响放大器的组成框图

1.音响放大器的基本组成框图如图所示：

2.各部分电路的作用如下：

（1）.话筒与话筒放大器

将声信号为电信号并将电信号进行放大的装置。

由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kf）亦有低输出阻抗的话筒（如20Q，20012等），所以话筒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。

（2）.电子混响器

电子混响器的作用是用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。

（3）.磁带放音机

磁带放音机利用磁带上涂有的一层碳粉，通过碳粉的变化变磁带的电阻，磁带的电阻改变就会改变电流，改变变化的电流使磁带放音机的喇叭产生不同的声音，这就是放音。

（4）.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进行混合。

（5）.音调控制器

音调控制器主要是控制调节音响放大器的幅频特性，使其达到控制音响播放出的声音。

（6）.功率放大器

其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。

即给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。

二、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。

其电路图如下：

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。

电子混响器的组成图

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进行混合放

大。

如右图所示是一个反向加法

电路，输出与输入电压间的关系为

（2—1）

式中:

U1——话筒放大器输出电压；

U2——录音机输出电压。

4.音调控制器

音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持0dB不变。

因此，音调控制器的电流可以由低通滤波器与高通滤波器构成。

音调控制器的电路如下图所示：

设：

电容C1=C2>>C3,在C3可视为开路，作为在中、高音频区C1、C2

可以视为短路，作为高通滤波器。

当RP1的滑臂在最左端低频时，对应于提升最大的情况：

当RP1滑臂在最右端时，对应与低频衰减最大的情况：

当RP1滑臂在最右端时，对应于低频衰减最大的情况：

分析表明：

下图所示是一个一阶有源低通滤波器，起增益函数的表达式为：

当f

当f=fL1时，应为fL2=10fL1，所以可由式：

得：

此时电压增益相对AvL下降3dB

（1）.当f

在f=fL2时：

由上式可得：

此时电压增益相对AvL下降了17dB.

由上式，同理可得下图所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。

（2），当f>f0时：

音调控制器的高频等效电路如下图所示：

C1、C2可以视为短路，作为高频滤波器

将C1、C2视为短路，Ra、Rb、Rc构成三角形连接后的电路图如下图所示：

若取R1=R2=R4则：

Ra=Rb=Rc=3R1=3R2=3R4

下图为RP2的滑臂在最左端时，对应于高频提升最大的情况：

下图为RP2的滑臂在最右端时，对应于高频衰减最大的情况;

分析表明：

图a所示电路为一阶有源高通滤波器，其增益函数而定表达式为：

式中：

当f

在f=fH1时，因fH2=10fH1由：

得：

此时电压增压Av3相对于Av0提升了3dB。

当f=fH2时，

此时电压增益Av4相对于Av0提升了17dB.

当f>fH2时，C3视为短路，此时电压增益：

同理可以得出下图所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。

在实际应用中

通常先提出对低频区fHx处的提升量或衰减量X（dB），再根据下式求转折频率fL2或fL1，即：

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。

（1），上图为LA4100~LA4102集成音频功放

（2）.集成功放的典型应用：

LA4100接成OTL电路

（3），集成功放外部元件的作用

a,Rf、Cf与内部电阻R11组成交流负反馈之路，控制功放级的电压增益Avf，即：

b，CB为相位补偿电容。

CB减小，宽带增加，可以消除高频自激。

CB一般取几十皮法至几百皮法

c,Cc为OTL电路的输出端电容，两端的充电电压等于Vcc/2,Cc一般取耐压值远大于Vcc/2的几百微法的电容。

d，Cd为反馈电容，消除自激震荡，Cd一般取几百皮法。

e,Ch为自举电容，使复合管T12、T13的导通电流不随输出电压的升高而减小。

f,C3、C4可以虑除纹波，一般取几十微法至几百微法。

h,C2为电源退耦滤波，可以消除低频自激。

六..音响放大器的整体电路图：

7..设计小结：

通过此次的课程设计，我明白了音响放大器的构成及工作原理，深入理解了集成运算放大器的作用，深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。

而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。

最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。

也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。

他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力,我对模拟电子技术基础这门课产生了浓厚的学习兴趣。

但是，同时也发现自己的许多不足之处。

发现自己在将书本知识转化为实践能力的水平还很薄弱，在遇到问题时耐心不足，解决问题时不能够静下心来。

这次课程设计的成功完成与老师的辛勤指导密不可分，在此，感谢老师对我们的帮助。

八.设计资料及参考文献

（1）电子技术基础《康华光主编》

（2）电子技术实验指导《王愉节主编》