模电课程设计 音响放大器.docx

1、模电课程设计 音响放大器 模拟电子技术课程设计说明书 音响放大器院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 彭澎 指导教师： 张松华 职称 副教授 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子1201班 学 号： 1230340136 2014 年6 月课程设计任务书1.设计题目带音调控制器的音响放大电路2.设计目的1、了解集成功率放大器内部电路工作原理2、掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法3、掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术3.设计要求1、设计混合前置放大器、音调控制级和功率放大级；2、选定元器件和参数，并设计好电路原理图；3、在万能板或面包板或PCB板上进行电路安装调测

2、；4、撰写设计报告。第1章 概述11.1 音响的介绍11.2 名词解释11.2.1 频率响应11.2.2 信噪比11.2.3 动态范围11.2.4 失真2第2章 音响放大器电路设计32.1 音响放大器的基本原理32.2 前置放大电路（A1）42.3 音调控制电路（A2）42.3.1 低音提升52.3.2 高音提升52.3.3 高音衰减52.3.4 低音衰减62.3.5 反馈型音调控制电路62.3.6 信号在低频区62.3.7 信号在高频区72.4 功率放大级82.4.1 TDA2030A介绍82.4.2 功率放大电路说明9第3章 用multisim仿真音响放大器电路10设计心得与体会11参考文

3、献12附录A 实物图13附录B 元器件清单13第1章 概述1.1 音响的介绍音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。通过音响放大器设计，使我们认识到一个简单的模拟电路系统，应当包括信号源、输入级、中间级、输出级和执行机构。信号源的作用是提供待放大的电信号，如果信号是非电量，还须把非电量转换为电信号，然后进入输入级，中间级进行电流或电压放大，再进入输出级进行功率放大，最后去推动执行机构做某项工作。放大器电路发展更是迅速，已成为新一代音响不可缺少的核心部件，其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛。1.2 名词解释音响系统整体技术指标性能的优劣，取决于每一

4、个单元自身性能的好坏，如果系统中的每一个单元的技术指标都较高，那么系统整体的技术指标则很好。其技术指标主要有六项：频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。1.2.1 频率响应所谓频率响应是指音响设备重放时的频率范围以及声波的幅度随频率的变化关系。一般检测此项指标以1000Hz的频率幅度为参考，并用对数以分贝(dB)为单位表示频率的幅度。1.2.2 信噪比所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值，其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝(dB)来

5、表示。一般音响系统的信噪比需在85dB以上。1.2.3 动态范围动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出1功率之比的对数值，单位为分贝(dB)。一般性能较好的音响系统的动态范围在100(dB)以上。1.2.4 失真失真是指音响系统对音源信号进行重放后，使原音源信号的某些部分（波形、频率等等）发生了变化。音响系统的失真主要有以下几种。（1）谐波失真所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分。此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引起的。高保真音响系统的谐波失真应小于1%。 （2）互调失真互调失真也是一

6、种非线性失真，它是两个以上的频率分量按一定比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号。 （3）瞬态失真瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢，从而使信号产生失真。一般以输入方波信号通过放音设备后，观察放大器输出信号的包络波形是否输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。 （4） 立体声分离度立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。 （5） 立体声平衡度

7、立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。一般高品质音响系统的立体声平衡度应小于1dB。 2第2章 音响放大器电路设计2.1 音响放大器的基本原理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。 音频信号的输入，由话音放大电路放大输出到音调调节电路，在由功率放大电路放大，输到扬声器。图 2-1音响放大电路的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 图 2-232.2 前置放大电路（A1） 由A1组成的前置放大电路是一个同相输入比例放大器，电路的闭环

8、特性如下： 理想闭环电压增益: 输入电阻rif=R1 输出电阻rof=0图 2-3扩音机电路的增益是很高的，所以扩音机的噪声主要取决于前置放大器的性能。为了减小前置级放大器的噪声，第一级要选用低噪声的运放。 2.3 音调控制电路（A2）常用的音调控制电路有三种形式，一是衰减式RC音调控制电路，其调节范围宽，但容易产生失真；另一种是反馈型音调控制电路，其调节范围小一些，但失真小；第三种是混合式音调控制电路，其电路复杂，多用于高级收录机。为使电路简单而失真又小，本音调集成功率电路中采用了由阻容网络组成的RC型负反馈音调控制电路。它是通过不同的负反馈网络和输入网络造成放大器闭环放大倍数随信号频率不同

9、而改变，从而达到音调控制的目的。下图是这种音调控制电路的方框图，它实际上是一种电压并联型负反馈电路，图中Zf代表反馈回路总阻抗；Zi代表输入回路的总阻抗。电路的电压增益 图 2-44只要合适选择并调节输入回路和反馈回路的阻容网络，就能使放大器的闭环增益随信号频率改变，从而达到音调控制的目的。组成Zi和Zp的RC网络通常有下图所示四种形式。2.3.1 低音提升 图2-5中若C1取值较大，只有在频率很低时才起作用，则当信号频率在低频区随频率降低， 增大，所以 提高，从而得到低音提升。图(a) 图 2-52.3.2 高音提升图2-6中，若C3取值较小只有高频区起作用，则当信号在高频区且随频率升高 减

10、小，所以 提高，从而可得到高音提升。图 2-62.3.3 高音衰减图 2-7 图 2-8 52.3.4 低音衰减同理可以分析图2-7、图2-8，分别可用作高、低音衰减。 2.3.5 反馈型音调控制电路如果将这四种电路形式组合起来，即可得到下图所示的反馈型音调控制电路。先假设R1=R2=R3=R； C1=C2C3；RW1=RW29R。图 2-92.3.6 信号在低频区在低频区，因为C3很小，所以C3、R4支路可视为开路，反馈网络主要由上半部分电路起作用。又因运放的开环增益很高，UEUE0（虚地），故R3的影响可忽略，当电位器RP2的活动端移至A点时，C1被短路，其等效电路如下图所示。可以得到低音

11、最大提升量 按实际电路参数R1=R2=R3=20k，RP1=RP2=220k，C1=C2=0.022uF，可得: (约18.6dB)转折频率:以同样方式可以说明在RP2滑动到B点时，低音地最大衰减量:按实际电路参数可得: （约18.6dB）转折频率: 62.3.7 信号在高频区图 2-10 图 2-11设前级输出电阻很小（如小于500），输出电压Uo通过Rc反馈到输入端的信号被前级输出电阻所旁路，故Rc的影响可忽略（视为开路）。因此当RP2滑动到C点或D点时，可分别画出如下图2-12和图2-13所示的等效电路（因RP2的数值很大，为简单起见，可视为开路）。 图 2-12 图 2-13上图2-1

12、2显然具有高音提升作用，其最大提升量:按电路实际参数R=20k，R4=8.2k，C3=1000P，所以: AUC8.3(约18dB)上图2-13为高音衰减电路，其衰减量:按电路实际参数: AUD0.12(约-18dB)高频转折频率:7若将音调控制电路高低音提升和衰减曲线画在一起，可得到如下图所示幅频特性曲线。图 2-14由图2-14可见，音调控制级的中频电压放大倍数Aum=1；当ffH2 (19KHz)时高音控制范围也为18dB。2.4 功率放大级2.4.1 TDA2030A介绍本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A连成OCL电路输出形式。TDA2030A功率集成电路具有转换速率

13、高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端；5脚为正电源。图 2-158TDA2030A功率集成电路的内部电路包含由恒流源差动放大电路构成的输入级、中间电压放大级，复合互补对称式OCL电路构成的输出级；启动和偏置电路以及短路、过热保护电路等。其结构框图如图2-16所示。 图 2-162.4.2 功率放大电路说明TDA2030A的电源电压为6V22V，静态电流为50mA（典型值）；1脚的输入阻抗为5M（典型值），当电压增益为26dB、RL=4时，输出功率Po=15W。频带宽为100KHz。源为14V、负载电

14、阻为4时，输出功率达18W。为了提高电路稳定性，减小输出波形失真，功放级通过R10，R9，C9引入了深度交直流电压串联负反馈，由于接入C9，直流反馈系数F1。对于交流信号而言，因为C9足够大，在通频带内可视为短路，所以交流反馈系数,按电路的实际参数。因而该电路的电压增益。可见改变电阻R9、R10可以改变电路增益。电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿电感性负载，避免自激和过电压。 图 2-17 93、用multisim仿真音响放大器电路图 3-1 图 3-2 10设计心得与体会这次的模电课程设计我选择的是音响放大器的设计，这次的课程设计制作

15、，让我复习巩固模拟电子技术这门课程，对所学的知识有一个更加深刻的认识，同时让我加深的对本专业课程的兴趣，因为那些看起来很奇妙的电子产品通过我自己的双手制造出来让我有一种冲击感， 颠覆感，这种理论转换为实际的感觉很令人陶醉。我在这次的课程设计中，首先知道了音响放大器的构成以及其工作原理，并且深入理解了集成运算放大器的作用，以前只是在书本中学习，会做几道题，现在通过课程设计让我深刻认识到了“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的同时，明白了学习的东西要用于实际中。但是，与此

16、同时也发现自己有许多不足之处。第一：不能将所学的知识转化成实际的设计，在这方面的能力还有待加强；第二：思虑不周啊，应该在设计制作之前更多的查查资料，怎样能更简洁，更有效率的完成设计制作；和第三：在遇到问题的时候还是有些急躁，不能很快的静下心来解决问题，心态还是没摆正，还是有些浮躁啊。 11参考文献1 阎 石.数字电子技术.第五版. 北京：高等教育出版社，2 康华光.电子技术基础 模拟部分.第五版. 北京：高等教育出版社.12附录A实物图：图 A-1附录B元件清单：代号名称规格数量代号名称规格数量R1 R2电阻器100K2C6电容器1n1R3电阻器510K2C9电容器221R4 R5 R6电阻器20K3C10电容器100n1R8 R10电阻器22K2C11 C13C15 C16电容器1004R9电阻器6802C12 C14电容器10n2R11电阻器12D1 D4二极管1N40074R12 R13电阻器1202A1 A2运算放大器NE55321RL电阻器41A3功率集成电路TDA2030A1C1 C3 C7 C8电容器104RP1 RP2可调电阻器220K2C2电容器10P1RP3可调电阻器47K1C4 C5电容器22n2 13