音响放大器设计.docx

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音响放大器设计

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称：

电子电路实践

第五次实验

实验名称：

音响放大器设计

院（系）：

吴健雄学院专业：

电类强化班

姓名：

杨阳学号：

61011108

实验室:

101实验组别：

同组人员：

实验时间：

2013年6月2日

评定成绩：

审阅教师：

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≤50HzfH≥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≤50HzfH≥20kHz

输入阻抗≥20kΩ

话音输入灵敏度≤5mV

2.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。

3.发挥部分

可自行设计实现一些附加功能

【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。

音响放大器电路包含4个模块：

话音放大器、混合前置放大器、音调控制器及功率放大器。

电路设计框图如下：

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20k。

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20kHz）。

其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。

此处采用比例放大电路实现此功能。

反相比例放大器的输入阻抗为输入端电阻和反馈电阻的并联，一般在几k到几十k，而同相比例放大器的输入阻抗为放大器本身阻抗，非常大，一般在几M到几百M。

因此采用同相比例放大器。

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。

放大倍数Au=1+R5/R3,可根据实际情况改变増益。

混合前置放大器：

混合前置放大器的作用是将放大后的话音信号与LineIn信号混合放大，起到混音的功能。

这里用可调増益的比例加法电路实现。

改变电位器R1、R2可实现对増益的调节。

音调控制器：

音响放大器的主要特性体现在音调控制电路上，这也是其与通用放大器的区别。

音调控制主要是控制预调音响放大器的幅频特性。

由于音调控制电路只对低音频与高音频的增益进行提升或衰减，因此，音调控制电路可由低通滤波器与高通滤波器组成。

图中R3为低音控制电位器，向左调为低音提升，向右调低音衰减。

R6为高音控制电位器，其滑动端向左调为高音提升，向右调为高音衰减。

高音、低音控制电位器R6与R3均置中端，则音调电路的增益为0dB。

功率放大器：

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，希望输出的功率尽可能的大，输出信号的线性失真尽可能的小，效率尽可能的高。

功率放大器的常用形式有OTL电路和OCL电路等。

有用专用集成运算放大器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。

此处采用OCL功率放大器电路。

（2）利用EDA软件进行仿真，并优化设计（对仿真结果进行分析）。

1、话音放大器：

输入峰峰值为10mV、1kHz信号，测量输出电压。

由上图可知输出电压峰峰值为60mV，増益Au=6，和理论值相符。

（实际搭电路操作时，根据需要将第一级改为11倍的増益）

2、混合前置放大器：

无论单独从哪个通道输入，改变该通道的滑动变阻器，都会得到不同増益的放大。

4、音调控制级

（i）f=1kHz，Ui=100mV

输出Uo=100mV，，放大倍数为1，增益为0dB，符合要求

（ii）f=125HZ，Ui=100mV保持高频电位器为50%，调节低频电位器：

右调到底，信号提升：

U0=600mV，放大倍数为6，増益为15.56dB，满足要求。

左调到底，信号衰减：

U0=15mV,放大倍数为0.15，増益为-16.5，符合要求。

（iii）f=8kHz，Ui=100mV保持低频电位器为50%，调节高频电位器：

右调到底，信号提升：

U0=600mV，放大倍数为6，増益为15.56dB，满足要求。

左调到底，信号衰减：

U0=15mV,放大倍数为0.15，増益为-16.5，符合要求。

5、功率放大器

f=1kHz，Ui=100mV，Uo=2.6V

Au=26，通过调节电位器可以实现增益的调节。

（3）实际搭试所设计电路，使之达到设计要求（实物图要有图片）。

（验完后拆了一部分器件借给了别人）

（4）按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试波形及数据，分析电路性能指标。

1额定功率：

最大不失真输出电压Uo=3.48V，额定功率

，说明设计合理。

2频率响应：

中频区：

Ui=5mV，Uo=2.84V。

测量下限截止频率：

保持输入Ui=5mv，降低输入的频率，使得Uo=0.707*2.84=2.01V

测得的下限频率为33Hz，小于50Hz，符合要求。

测量上限截止频率：

保持输入Ui=5mv，提高输入的频率，使得Uo=0.707*2.84=2.01V

测得的下限频率为27kHz，大于20kHz，符合要求。

3输入阻抗：

在电源输出端串接一个50KΩ的电阻作为Rs,测得Us=7.5mV,Ui=5mV，则输入阻抗为100kΩ，大于20kΩ，符合要求。

4输入灵敏度：

将音调控制器的两个电位器调节到中间位置，音量控制电位器调到最大值，使Ui从零开始逐渐增大，直到Uo达到额定功率值时所对应的输入电压值即为输入灵敏度。

测得输入灵敏度约为4V。

5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

测量方法：

将音调控制器的两个电位器调节到中间位置，音量控制电位器调到

最大值，输入端对地短路，用示波器观测输出负载RL端的电压波形，用交流

毫伏表测量其有效值。

通过交流毫伏表测得有效值为9mV

6整机效率：

在输出额定功率的情况下，将电流表串入VCC支路中，测得总电流I=0.5A，又

Vcc=8V。

故

=1.51/（0.5*8）=37.75%.

7谐波失真度：

未测量。

8音调控制特性（扩展）：

输入Ui=100mV

1、当频率为1kHz时：

Uo=100mV，Au=20log（100/100）=0db

2、当频率为125Hz时：

A、缩小时

Uo=54.5mV，Au=20log（54.8/200）=--11.29db

B、放大时

Uo=826mV，Au=20log（826/200）=12.32db

分析：

低频段增益的调节范围为--11.29~12.32db，基本满足要求。

3、当频率为8kHz时：

A、缩小时

Uo=47.9mV，Au=20log（47.9/200）=--12.41db

B、放大时

Uo=826mV，Au=20log（826/200）=12.32db

分析：

低频段增益的调节范围为--12.41~12.32db，基本满足要求。

（5）整机信号试听效果，

1话音扩音：

可以清晰地从音响中听到听到对着话筒说话的声音，而且音量大小可调节。

2Mp3音乐试听：

改变音量，经过电路被放大的音乐都清晰无杂音。

3混音功能：

混音之后，可以清楚的听到播放的音乐，但是对着话筒说话时略有杂音。

4音调控制（提高）：

对于高音部分，调节时，可以清楚地听见声音变得更加尖锐，而对于低音部分，则效果不是特别明显，所以最后验收时是看的波形。