音响放大电路课程设计

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1、 课程设计课程设计课程名称：课程名称： 音响放大器音响放大器 学学 院：院： 电气工程学院电气工程学院 专专 业：业： 电子信息工程电子信息工程 姓姓 名：名： 学学 号：号： 年年 级：级： 07 任课教师：任课教师： 20092009 年年 7 7 月月 3 3 日日贵州大学课程设计 第 1 页一.课题分析根据任务，音响放大器一般基本组成框图如图 1 所示。为使卡拉 OK 伴唱效果更好，还可加接电子混音器。图 1 音响放大器框图二.方案论证(1)确定整机电路级数，分配各级电压增益。话筒输入信号较弱，根据题意，输入信号为 5mV 时，输出功率大于等于1W。因此电路系统总电压增益 。由于实际电

2、路中)55(556/dBuRPAiLou会有损耗，应留有裕量，故取。)6 .55(600dBAu下面进行各级增益分配：音调控制级在。时，增益为 1（0dB） ，但实际电路有可能衰减，kHzf1取)2(8 . 03dBAu集成功放电路增益应较大，取)40(1004dBAu混合级，一般采用集成运放组成，但受到增益带宽限制，增益不宜过大，取。12uA话筒放大级，采用集成运放电路构成。)5 .17(5 . 72341dBAAAAAuuuu u贵州大学课程设计 第 2 页图 2 各级电压增益分配(2)电路论证分析1）功率放大电路由于采用集成功率放大器，电路设计变得十分简单，只要查阅手册便可得到功放块外围

3、电路的元件值，如图 3 所示。由此可得功放级的电压增益Av4为Av4=R11/RF=100R11是 LA4102 内部反馈电阻R11=20k，如果输出波形出现高频自激（叠加毛刺） ，可以在（13）脚与（14）脚之间加 0.15F 的电容。图 3 功率放大器设计2）音调控制器音调控制器是控制、调节音响放大器输出频率高低的电路，其控制曲线如图 4 中折线所示。图中 中音频率，要求增益；kHzfo1dBAuo0低音转折频率，一般为几十赫芝；kHzfL11中音频转折频率；1210LLff贵州大学课程设计 第 3 页中音频转折频率；kHzfH11高音频转折频率，一般为几十千赫芝。1210HHff图4音调

4、控制曲线从图中可见，音调控制器只对低音频或高音频进行提升或衰减，中音频增益保持不变，音调控制器由低通滤波器和高通滤波器共同组成。实现此方案，可有两种形式。一种是用专用集成电路 LA3600，外接发光二极管频段显示器，可看见各频段的增益提升与衰减的变化情况，在高中档收录机、汽车音响等设备中，一般采用专用音调控制集成电路。另一种是采用集成运放构成音调控制器，如图 5 所示。图 5 音调控制电路设，在中、低音频区，可视开路，在高音频区，、可321CCC3C1C2C视为短路。 时，音调控制器低频等效电路如图 6 所示，其中图 6（a）为0ff 的滑臂在最左端，对应于低音频提升最大的情况，图 6（b）为

5、1RP滑臂在最右端，对应于低音频衰减最大情况。图 6（a）实质上是一1RP贵州大学课程设计 第 4 页个一阶有源低通滤波器，其传递函数表达式为（a） (b)图 6 音调控制器低频等效电路 (a)低音频提升 ( b)低音频衰减12121./1/1)( jj RRRPUUSAio 1式中或 2111 CRP21121 CRPfL或 22121 2CRRPRRP 22121 22CRRPRRPfL时，可视为开路，运放的反相输入端为虚地，因运放输入电1Lff 2C流，影响可忽略，此时电压增益为：0I4R121 RRRPAuL2时，由式得1Lff 1)1 ()1 . 01 (1211jj RRRPAu3

6、模为22121 1uLuA RRRPA4此时电压增益相对下降了。uLAdB3时，由式得2Lff 3贵州大学课程设计 第 5 页)101 ()1 (1212jj RRRPAu5模为uLuARRRPA14. 010212126此时电压增益相对下降了。uLAdB17范围内，电压增益衰减速率为/10 倍频程。21LLxLfffdB20同样可得出图 6(b)所示电路表达式，其增益相对于中频为衰减量。音调控制器工作在低音频时，幅频特性如图 2 左半部虚线所示。当时，音调控制器高音频等效电路如图 7(a)所示。在高音频段、off 1C可视为短路，与、 组成星形联接，为分析方便，将其转换成三角形2C4R1R2

7、R联接后的等效电路如图 7(b)所示。(a) (b) 图 7 音调控制器高频等效电路 (a)高音频等效电路 (b) 三角形联接后的等效电路电阻关系式为)/(24141RRRRRRa)/(14242RRRRRRb)/(42121RRRRRRc若取，则421RRR421333RRRRRRcba贵州大学课程设计 第 6 页这时高频等效电路如图 8 所示，图 8（a）为的滑臂在最右端时，对应2RP于高频提升最大的情况，图 8（b）为滑臂在最左端时，对应于高频衰减最2RP大的情况。该电路为一阶有源高通滤波器，其传递函数表达式为43./1/1)( jj RRUUSAabio 7或 333)(1 CRRa3

8、31)(21 CRRfaL或 3341 CR33221 CRfH（a） （b） 图 8 高频等效电路 （a）高频提升 （b）高频衰减通过低频等效电路相同方法分析，可得到以下关系式：时，可视为开路，1Hff 3C)0( 10dBAu时， 1Hff )9 . 2(4 . 1203dBAAuu时， 2Hff )17( 1 . 72/1004dBAAuu时，可视为短路，电压增益为2Hff 3C33/ )(RRRAauH8范围内,电压提升速率为 20dB/10 倍频程，音调控制器高频21HHxHfff幅频特性如图 4 中右半部虚线所示。实际应用中，通常是给出低频区和高频区处的提升量或衰减量 x(dB),

9、LxfHxf再根据下式求出转折频率和。)(12LLff)(21HHff贵州大学课程设计 第 7 页即 622xLxLff9612/xLxHff10（3）话筒放大器与前置放大器电路由话筒放大与混合前置放大两级电路组成。其中A1组成同相放大器，具有很高的输入阻抗，能与高阻话筒配接作为话筒放大器电路，其放大倍数Av1为Av1=1+ R12/R11=7.8（17.8dB）四运放 LM324 的频带虽然很窄（增益为 1 时，带宽为 1MHz） ，但这里放大倍数不高，故能达到fH= 10kHz 的频响要求。混合前置放大器的电路由运放A2组成，这是一个反向加法器电路，输出电压V02的表达式为 根据图 2 的

10、增益分配，混合级的输出电压V0237.5mV，而话筒放大器的输出V01已经达到了V02的要求，即V01=Av1V11=39mV，所以取R21=R22。录音机输出插孔的信号V12一般为 100mV，已经远大于V02的要求，所以对V12要进行适当衰减，否则输出会产生失真。取R23=100k，R22=R21=39k，以使录音机输出经混合级后图 9 话筒放大器与前置放大器也达到V02的要求。如果要进行卡拉 OK 歌唱，可在话放输出端及录音机输出端接两个音量控制电位器RP11、RP12（见图 9） ，分别控制声音和音乐的音量。(3)方案实现贵州大学课程设计 第 8 页1）功放电路设计查阅手册，可选择功放

11、外围元器件值。LA4102 功放集成电路其内部电路中有电压串联负反馈环节，内部电路反馈电阻为 20,只要改变外接反馈电阻，rRk即可改变集成功放增益。图 10 功放电路该电路接成电压串联负反馈形式，外接反馈电阻可由下式计算FR10014FrFr uRR RRA11取 200FR起隔直作用，使电路组成交流电压串联负反馈电路，取 33F。FCFC起相位补偿作用，用于消除高频自激振荡，一般取几十皮法。取BCBC51pF。为 OTL 电路输出电容，两端充电电压为 Vcc/2，一般取耐压大于 Vcc/2CC的几百微法电容。取耐压 25V，470F 电解电容。CC为反馈电容，用于消除自激振荡，一般取几十几

12、百皮法。取 560 DCDCpF。为自举电容，使集成电路内部输出复合管的导通电流不随输出电压升高HC贵州大学课程设计 第 9 页而减小。取耐压 25V，220F 电解电容。HC、用于消除纹波，一般取几十几百微法。取 220F，取43C44C43C44C100F 电解电容。起电源退耦滤波作用，用于消除低频自激振荡，取 100F 电解电容。42C42C2）音调控制器设计音调控制器 N3 及外围电路组成。根据题意，125Hz 和 8kHz 处有12dB 调节范围。即，dBxHzfLx12,125代入式（4.2.9）得HzHzffx LxL500212526/126/ 212则 HzffLL5010/

13、2113又 代入式（）得kHzfL81dBx1210kHzkHzffxLxH22/82/6/126 114则 kHzffHH20101214因此dBRRRPAuL2031323115、不能取得太大，否则运放漂移电流影响不能忽略不计。31R32R31RP同时也不能太小，否则流过电流将超出运放输出能力。一般取几千欧至几百千欧。取=470, =47，取值正确与否代入式（）进行31RPk31R32Rk12验算。)8 .20(114747470313231dBRRRPAuL满足设计要求。由式（）求得值13 32C贵州大学课程设计 第 10 页)2/(132311CRPfLFfRPCL007. 0)2/(

14、113132取标称值 0.01F，FCC01. 03231可得421333RRRRRRcbakRRR47323134kRRa14134因此10/ )(33RRRAauHkRRa1 .1410/3取标称值。kR133由式（）得14)2/(133332CRfHpFfRCH490)2/(123333取标称值。pFC47033与等值取 470，级间耦合与隔直电容 C34=C35，取 10F。32RP31RPk贵州大学课程设计 第 11 页图 11 单调控制器电路3）话筒放大器与混合前置级设计话筒放大电路由及外围电路组成，1N图 12 话筒放大器与混合前置级耦合隔直电容取 10F，为话筒放大后音量调节电位器，取 101311CC11RPk根据级间增益分配，该电路为同相输入放大器。5 . 71uA5 . 7. /111121