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1、XXXX课程设计 设计题目： 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012年6月音响放大器的设计 内容摘要:本设计是音响放大器系统，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。此设计具有使用元器件少，电路简单明了， 成本低，性能稳定等特点。 关键词：音响；话筒放大器；音调控制放大器；功率放大器；扬声器 1 设计任务 11设计要求 (1
2、)学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基 本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 (2)学会音响放大器的设计方法和性能指标测试方法。 (3)培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 12设计思路和指南 （1）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 THD10%) 负载阻抗 10 频率响应 f L 50Hz f H 20kHz 输入阻抗 20k 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 (2)设计电
3、路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电 路图。(3)自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、 数量，交指导教师审核。 (4).批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。 1.3参考方案 (1).电路图设计 确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并 画出音响放大器结构方框图。 系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 总电路图：连接各模块电路。 (2).电路安装、调试 为提高学生的动手能力，学生自行焊接电路板。 在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端
4、信号，以验证每个模块能否 达到所规定的指标。 将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。 2 电路设计与参数计算 211设计方案 方案一 ：采用锁环频率相合成技术外加音响放大器 采用锁相环频率合成技术，先用锁相环频率合成产生一定范围的频率，在 通过传感器把接收到的频率信号转化音频信号。再通过低通滤波器把频率控制 在音频所需要的频率范围。它的优点就是工作频率可调，也可以达到很高的频 率分辨率；缺点是要求使用的滤波器通带可变，实现很困难。具体方案如3-1 所示： 晶振 整形电 路 R 分 频器 鉴相 器 环路滤 波器 压控振荡 器 可变分频 器图 3-1 锁环频率相合成技术框图 方案二
5、：采用直接数字式频率合成器DDS技术外加音响放大器 采用直接数字式频率合成器(DDS)，是用RAM存储所需波形的量化信息，按照不 同频率要求以频率控制字K为步进对相位增量进行累加，以累加相位值作为地 址码读取存放在内存里。 DDS具有相对带宽很宽、频率转换时间极短、频率分辨率高等优点；另外，全 数字化结构便于集成，输出相位连续，频率、相位和幅度也可实现程控。 但在方案中需要一块 FPGA,一块双口 RAM,那么设计的成本较高。同时电路也不好仿真。 实现起来也比较困难。 方案三：采用直接给定的音频信号外加音响放大器 采用直接所定的音频信号，是由MP3、数字激光（CD） 、或DVD-Audio等现
6、代音 频信号设备，直接给音响放大器。此电路简单，其优点是：在音频信号具有直 接给定的音频频率，在频率方面没有失真效果，而且具有混响器的效果。它的 设计简单可靠，软硬可相互补充各自的缺点。同时音响效果也比较好。其结构 框图如3-2所示 本设计中，采用方案三，即直接所给定的音频信号，输入信号是由磁带放音机 所提供。设计采用这种方案主要是因为：此电路简单，其优点是：在音频信号 具有直接给定的音频频率，在频率方面没有失真效果，而且具有混响器的效果。 本次设计采用这种方案主要是因为：它的设计简单可靠，软硬可相互补充各自 的 缺点。同时音响效果也比较好 话音放大器 磁带放音机 混合前值放大 器 音调控制器
7、 功率放大器1 2 3 4 5 6 A B C D 6 5 4 3 2 1 D C B A Title Num ber Re vision Siz e B Da te: 24- Apr- 2005 She et of File : F:业业业业业业业PR OT EL L业业业业业业业业业业- 2.ddb Dr a wn B y: - + RF R1 R2 V 1 V 2 V 0 221语音放大器 由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20k亦有低输出 阻抗的话筒，（如20，200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
8、输出阻。如图3.1.1AvF=1+Rf/R2 （3.1.1） Ri=R1 (R1一般取几十千欧) 耦合电容C 1 、C 3 可根据交流放大器的下限频率f L 来确定，一般取C1 = C3 = (310）1/ 2R L f L （3.1.2） 反馈支路的隔直电容C 2 一般取几微法。 图 3.1.1 语音放大器原理图V0= （R F V 1 /R 1 +R F V 2 /R 2 ） （3.2.1） 上式中 ， U 1 为话筒放大器输电压 ，U 2 为录音机输出电压 混合前置放大电路图 3.2.2 混合前置放大器 222音调控制器 1.音调控制器主要是控制、调节放大器的幅频特性，理想的控制曲线如图
9、 3.3.1所示，图中f 0 (等于1kHz)表示中音频率，要求A v0 =0dB; f L1表示低音 频转折（或截止）频率，一般为几十赫兹；f L2 （等于10 f L1 ）表示低音频区的 中音频转折频率; f H1 表示高音频区的中音频转折频率；f H2 （等于10f H1）表 示高音频转折率，一般为几十千赫兹。 图 3.3.1 音调控制器理想的控制曲线 由图可见，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0 dB不变，因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构 成。由运算放大器构成的音调控制器，如图3.3.2所示。这种电路调节方便， 元器件较少，在一般收
10、录音响放大器中应用较多。下面分析该电路的： 设电容C 1 = C 2 C 3 , 在中低音频区,C 3 可以视为开路,在中高音频区,C 1, C 2可视为短路。( 1).当ff0时，音调控制器的高频等效电路如图3.3.4所示。 图 3.3.4 音调控制器的高频等效电路 由于此时可将C1，C2视为短路，R4与R1，R2组成星型连接，转换成三角形 连接后的电路如图3.3.5所示，其电阻的关系为：R a =R 1+R 4 +( R 1 R 4/R 2 )R b =R 4+R 2+（R 4 R 2/R） （3.3.3）Rc=R 1+R 2+（R 2 R 1 /R 4 ） 若取R 1 =R 2 =R 4
11、 ，则式（3.3.3）为： Ra=R b =Rc=3R 1 =3R 2 =3R 4 图取的高频等效电路如图3.3.6所示，其中，图（a）为RP 2 的滑臂在最在最左 端时，对于高频提升最大的情况：图（b）为RP 2 的滑臂在最右端时，对应于高频衰减最大的情况。 图 3.3.5 电路等效如图 3.3.6 高频等效电路 （a ）为高频提升；（b）为高频 衰减 分析表明，图（a）所示电路为一价有源高通波器，其增益函数的表达式为 A（jw）= （3.3.4） 4 3 / ) ( 1 / ) ( 1 0 j j Ra Rb Vi V 式中w=1/(R a +R 3 )C 3 或f H1 =1/ 2（R a +R 3 ）C 3 w 4 =1/(R 3.C 3 ) 或f H2=1/(2R 3 C 3 ) 与分析低频等效电路的方法相同（从略） ，得到下列公式。 (2).f fH2 时，C 3视为短路，此时电压增益A VH =（R a +R 3 ）/R 3
