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1、18W的语音放大器电路设计专业:电气工程及其自动化 班级：班姓名： 学号：2指导老师: 摘要设计一个对弱的语音信号具有放大能力的放大器电路，其规格如下：1） 输入信号源为话筒舒服，幅度大小为 05mV.2） 最大输出公里为 8W。3） 负载阻抗为 84） 频带宽度 BW=806000Hz。5） 非线性失真系3%（在 BW 内满功率下） 。6） 设计具有音调控制功能。在 1KHz 为 0dB；在 100HZHE 10kHz 处又12dB的调节范围。通过多级放大的方法进行设计和对各级的放大倍数调整，从而得到一个可以消除噪声影响的语音放大系统，要求效率高，对原声的失真程度小，输出的功率大。语音放大器
2、可以把一些弱小的声音信号进行放大，达到能够清晰辨认其内容。关键词：多级放大，失真程度，噪声影响。3目录一、语音放大器的方案设计-4二、单元电路的设计52.1前置放大级的52.2音调控制器设计设计62.2.1低频工作时原件参数计算72.2.1.1低频提升92.2.1.2低频衰减102.2.2高频工作时的原件计算112.2.2.1高频提升132.2.2.2高频衰减142.3功率输出级的设计142.3.1确定电源电压162.3.2功率输出级的设计162.3.2.1输出晶体管的选择162.3.2.2复合管的选择172.3.2.3电阻 R12 的估17R4算172.3.2.4确定偏置电路172.3.2.
3、5反馈电阻 的决134R、定18三、语音放大器设计电路的总电路图19四、 设计结论20参考文献20附录（元件明细表）21语音放大器的设计5语音放大器实际是一个典型的多级放大器，其原理框图如图 1 示。前置级主要完成对小信号的放大。一般要求输入阻抗要高，输出阻抗低，频带宽度要宽，噪声要小。音调控制级主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减。功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大，先根据技术指标要求，对整机电路作适当安排，确定各级的增益分配，然后对各级电路进行具体的设计计算。 前 置 音 调 功 率 扩 音 器放 大 控 制 放 大图 1 语音放大
4、器方框图因为 P0max=8W。所以此时的输出电压：V 0= =8V。要使输入为 5mV 的信号放大maxLpR到 8V 的输出，所需要的总放大倍数为： 08160(5ViAV倍 ）语音放大器中各级增益分配为：前置级电压放大倍数为 80；音调控制级中频电压放大倍数为 1；功率放大级电压放大倍数为 20.二、单元电路设计1、前置放大级6由于信号源提供的信号非常微弱，故一般在音调控制器前面要加一级前置放大级。该前置放大器的下限频率要小于音调控制器的低音转折频率，前置放大器的上线频率要大于音调控制器的高音转折频率。前置放大器采用集成运算放大器电路，具体电路机构如图 2 所示。考虑到对噪声、频率响应的
5、要求，运算放大器选用 LF353 双运放，该运放是场效应管输入型高速低噪声集成器件。其输入阻抗高，输入偏置电路仅有 50A，噪声电压为 16 ，单位增益频率为 4MHz，转换速率为 13120 zVH， 用作音频前置放大器十分理想。sV图 2 前置放大器电路图前置级由 LF353 组成两级放大器完成。第一级放大器的 ,即10VA1+ =10,取 =10 K, = 100K.取 =10(考虑增益余量)，同样 =10 32R23R2V 5RK， =100 K。电阻 、 为放大电路的偏置电阻，取 = =100 K。614 14耦合电容 、 取 10 ， 、 取 100 ，以保证扩音器的低频响应。1C
6、2FC5F72、音调控制器设计音调控制器的功能是根据需要按一定的规律控制、调节音响放大器的频率响应，达到美化音色目的。一般音调控制器只对低音和高音信号的增益进行提升或衰减，而中音信号不变。音频控制器的电路结构有多种形式，常用的典型电路结构如图 3 所示该电路的音调控制曲线（即频率响应）如图 4.图中给出了相应的转折频率：低音转折频率。 中音下限频率。 中音频率（即中心频率） ，要求电路对此1fL2fL0f频率信号没有衰减和提升作用。 中音上限频率。 高音转折频率。1fH2fH图 3 音调控制器电路结构图8图 4 音调控制器频率响应曲线音调控制器的设计主要是根据要求的不同的转折频率，选择电位器、
7、电阻及电容值。（一） 、低频工作时原件参数计算音频控制器工作在低音频时（即 f ）,由于 电容 = ，故在低频时2L5C67可看成开路，音调控制电路此时可简化为图 5 所示的电路。图 5（a）为电位器5C中间抽头处在最左端，对应于低频提升最大的情况。图 5（b）为电位器 中间抽1WR 2WR头处在最右端，对应于低频衰减最大的情况。下面分别讨论：9（a） 低频提升（b）低频衰减图 5 音频控制器在低音段时的简化电路低频提升1由图 5（a）可求出低频提升电路的频率响应函数为： 01012i 81j(j=jWLVRA）10式中： = , = .上式的幅频1L71WCR2L10710()WWRC响应曲
8、线如图 6 所示。当频率远远小于 时，电容 近似开路，此时的增益为：f7图 6 低频提升电路的幅特性108WLRA当频率升高时， 的容抗减少，当频率远远大于 时， 近似短路，此时的增益：7C2fL7C1008RA在 f 的频率范围内，电压增益衰减率为-20 倍频，亦即-61L2L d10B。dB倍 频本设计要求中频增益 =1(0dB)，在 100Hz 处有12dB 的调节范围。故当增益为0A0dB 时，对应的转折频为 400Hz。该频率即是中音下限频率 。2f40z1LH低频衰减211在低频衰减电路中，如图 5（b） 。若取电容 = ，则当频率 f 时，电容 近6C71fL6C似开路，此时电路
9、增益： .当频率 f 时，电容 近似短路此时电路增1008WRA2fL6益为： 。可见低频端最大衰减倍数为 （-20dB） 。108RA（二） 、高频工作时的原件计算音调控制器在高频端工作时电容 、 近似开路，此时音频控制器电路可简化成6C7为图 7 所示电路。由于电阻 、 、 为星形连接，为便于分析，可将它们转换成三角8R910形连接，转换后的电路如图 8。因为 = = ，所以 = = =3 。由于 跨接在电路输入端和输出端之间，8910abc8Rc对控制电路无影响，故可将它忽略不计。图 7 音调控制器高频段工作时的简化电路12图 8 图 7 的等效图当 中间抽头处于最左端时，此时高频提升最
10、大，等效电路如图 9（a）所示。当2WR中间抽头处于最右端时，此时高频衰减最大，等效电路如图 9（b）所示。2（a）高频提升电路13（a） 高频衰减电路图 9 音调控制器的高频等效电路高频提升 1由图 9（a）知：该电路是一典型的高通滤波器，其增益函数为： 0b1ia2j=HVRA其中 = , = 。1Ha15)RC（ 2H15R按照低频端的分析方法，可画出高频端的幅频特性曲线，如图 10 所示图 10 高频提升电路的幅频特性14当 f 时，电容 可近似开路，此时的增益为 = =1（中频增益） 。1fH5C0AbaR当 f 时，电容 近似为短路，此时电压增益为 = .2f5 H1()ba当 时
11、电压增益按 20 的斜率增加。12HfdB倍 频本设计任务要求中频增益 =1，在 10kHz 处有12dB 的调节范围。所以求得：0A=2.5kHz。又因为 ，高频最大提升量 一般也取 10 倍，1fH121aHHRAHA所以 = ； =25kHz。由 得： = =17k，取21f 1R()a=18k。由 = 得： ，取 =330pF。高音调1R2H15RC521354(f)HpF5C节电位器 的阻值与 相同，取 =470k。2WWW高频衰减 2在高频衰减等效电路中，由于 = ，其余元件值也相同，所以高频衰减的转折频率与aRb高频提升的转折频率相同。高频最大衰减为 （即-20dB）103、 功
12、率输出级设计功率输出级电路结构有许多种形式，选分立元件组成的功率放大器或单片集成功率放大器均可。为了巩固在模拟电子技术基础中所学的基础知识，这里选用集成运算放大器组成的典型 OCL 功率放大器，其电路如图 1115图 11 功率放大器电路16（一） 、确定电源电压 cV为了使功率放大器达到设计输出功率 8W 的要求，同时又保证电路安全可靠的工作，电路的最大输出功率应比实际设计指标大些，一般取 =（1.52） 。根据：0mP02001mLUPR所以 002mmLUP考虑到输出功率管 T2、T4 的饱和压降和发射极电阻 、 的压降，电源电压常取8R9=（1.21.5）cV0mU将已知参数带入上式，
13、电源电压选取：18V 。（二） 、功率输出级设计（1） 、 输出晶体管的选择。输出功率管 T2、T4 选择同类型的 PNP 型大功率管。其承载的最大反向电压2 ，每管的最大集电极电流 。maxCEUcVmax21()cCLVIAR每管的最大集成电极功耗为： .所以，在选择功率三极管时，除应ax0.6()PW使两管的 值尽量对称外，其极限参数应满足系列关系：()maxa2BRCEOcMCCUVIIP根据上式关系，选择功率三极管为：3DD0117（2） 、复合管的选择。T1、T3 分别与 T2、T4 组成复合管，它们承受的最大电压均为 2 ，考虑到 、cV18R的分流作用和晶体管的损耗，晶体管 T1、T3 的集电极最大电流近似为：20R2maxmax(1.5)CCII晶体管 T1、T3 的集电极最大功耗近似为：2maxmax(1.5)CCPP实际选择 T1、T3 的参数要大于其最大值。另外为了复合处互补类型的三极管，一定要使T1、
