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1、电子系统设计讲义电子系统设计讲义电子系统设计讲义第五课一、教学目标通过设计音响放大器的例子，训练学生设计一个完整电子系统的能力。让学生了解音响放大器的工作原理，了解如何将一个电子系统的设计分解成几个模块的设计，并将系统设计目标的参数，如何转化为各模块的设计目标的参数。根据各模块的功能和设计目标参数，给出各模块的实现电路，并计算得出具体电路的元器件的参数值。二、重点、难点训练学生设计一个完整电子系统。让学生初步了解如何对一个完整的电子系统进行模块分解，并将系统的设计目标参数分解为各模块的目标参数。如何得出均衡放大器和音调放大器的高低频时侯的等效电路是这节课中的一个难点。三、教学内容概述音响系统放
2、大器包括：前置放大部分、功率放大部分、电源。他们的作用分别为：前置放大又包括信号前置放大器、主控前置放大器。信号前置放大器的作用：均衡放大器：将唱片信号还原并放大；解释 RIAA 规定的录制频率特性；是为了适应录制工艺要求和减少录制噪声的影响；话筒放大器：放大话筒输出信号。主控前置放大器的作用：音调控制放大器：实现高低音调节，并提供一定的放大量；噪声滤波器：滤除噪声；功率放大器的作用：输出足够大功率，与负载匹配等设计任务设计一个音响系统放大器，具体要求如下：（1）负载阻抗： EMBED Equation.3 ；（2）额定功率： EMBED Equation.3 W；（3）带宽： EMBED E
3、quation.3 ；（4）失真度： EMBED Equation.3 （5）音调控制：低音（100Hz）12dB高音（10kHz）12dB（6）频率均衡特性符合 RIAA 标准；（7）输入灵敏度：话筒输入端5mV；调谐器输入端100mV；（8）输入阻抗： EMBED Equation.3 ；（9）整机效率： EMBED Equation.3 方案确定总体方案与框图（画出放大器的组成框图）几点说明：音响放大器信号源有多种形式；功率放大器通常要求输出足够大的功率，且要求失真小、效率高。分析并讲解图 4-58 所示的放大器组成框图。分析及讲解重点：放大器输出电压为： EMBED Equation.
4、3 最小的话筒输入信号的总电压增益为： EMBED Equation.3 ，因为调谐器输入端小于 100mV，所以话筒放大器的放大倍数为： EMBED Equation.3 倍，即 26dB；话筒输入信号非常小，加强屏蔽和匹配等措施，抑制话筒放大器噪声非常重要。音调控制放大器的中频增益一般为 1；功率放大器的电压增益为：63dB - 26dB = 37dB均衡放大器的放大倍数定为：30dB单元电路方案论证均衡放大器的讲解要点：作用是将唱片信号还原并放大；解释 RIAA 规定的录制频率特性；是为了适应录制工艺要求和减少录制噪声的影响，将录制信号的低频端幅度适当压缩，而对信号中的高频成分适当提升，
5、则图 4-59 是RIAA 的放音特性；画出图 4-60 所示的典型的均衡放大器的原理电路图可以得到： EMBED Equation.3 在这个电路中，一般选取 C2C3，R2R3R4。所以在分析这个电路时，要注意：讲解低频段几个式子的推导过程，高频段让学生自己推导。在低频信号段，认为 C3 是开路（画出等效电路图） ，所以有：EMBED Equation.3 放大倍数为：EMBED Equation.3 极点的转折角频率为：EMBED Equation.3 零点的转折角频率为：EMBED Equation.3 因为 R2R3R4，所以EMBED Equation.3 在高频信号段，认为 C2
6、 是短路，有：EMBED Equation.3 公式的推导过程学生自己完成。因为根据 RIAA 特性，知道三个转折角的频率为:50、500、2120可得：EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 根据前面确定的均衡放大器的中频增益为 30dB，选定 R4，就可以确定 R3，然后得到 C3、C2。通过以上分析，可以得到书本上图 4-62 所示的均衡放大器电路图音调放大器讲解要点：音调放大器的技术指标为：低音（100Hz）12dB高音（10kHz）12dB音调放大器高低音提升和衰减控制特性，见图 4-63。在黑板上画出图 4-64 所示的
7、音调控制电路图，说明 Rw1 控制高音的提升和衰减，Rw2 控制低音的提升和衰减。在这个电路中，电路分析时，选取条件：C1=C2，C3=C4，并且C1C3，R1R2R3R，Rw1=Rw2=9R，Rw1R4。推导过程如下：所以当低频时，C3、C4 看作开路，当 Rw2 滑向 A 点时，可以得到课本中图 4-73 所示的原理图（在黑板上画出） ，所以能够得到式子：EMBED Equation.3 同样能够得到当 Rw2 滑向 B 点时的原理图（在黑板上画出） ，这时的闭环增益表达式为：EMBED Equation.3 从而得到课本中的式子 4-20、421。当高频时，C1、C2 看作短路。根据等效
8、电路，能够等到式子 4-22到 4-24，高频时的具体推导过程要求学生回去自己推到一遍，并掌握方法。话筒放大器讲解要点：要求：输入阻抗高，输出阻抗低，噪声小；书本上采用场效应管。功率放大器讲解要点：对功放的要求：输出功率满足要求；效率高非线性失真小输入端与音调控制放大器匹配；输出端与音箱负载匹配，包括：阻抗匹配、功率匹配、阻尼系数匹配。书上是选用集成功放芯片 TDA2030，如图 4-67，图中 D1、D2 是对集成块起保护作用，C5、R7 是补偿网络。实现均衡放大器电路的参数确定根据我们前面的分析，如果 R4560 欧则能够得出：R317.9K；R2162K；C30.00417 微法；C20
9、.019 微法话筒放大器的参数确定为减少噪声的影响，场效应管 T1 的工作点取低一些，见图 4-68。取工作点为：EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 能够得到：EMBED Equation.3 所以： EMBED Equation.3 再取 EMBED Equation.3 Vcc9V，则有： EMBED Equation.3 所以有： EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 因为在总体分析中我们已经确定话筒的放大倍数为 20 倍所以有： EMBED Equation.3 推出： EMBED Equation.3 可以得出： EMBE
10、D Equation.3 为保证足够大的输入电阻，R1 取 1M 欧，由经验公式，得出 C1、C2、C3 的值分别为 1 微法、1 微法、47 微法。音调放大器的参数确定根据我们前面的分析，假定 R33R4，低音的最大提升量和衰减量为20dB，那么根据指标，低音：100Hz12dB。所以，就有： EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 同样，可以求得：EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 取： EMBED Equation.3 可以得到： EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 从而得到： EMBED Equ
11、ation.3 EMBED Equation.3 功放参数选择输出功率要大于额定功率：EMBED Equation.3 所以，输出电压为：EMBED Equation.3 得出：电压的振幅为： EMBED Equation.3 峰峰值为： EMBED Equation.3 所以电源电压要大于 22V，取 2530V。功率放大器的增益及频率特性：因为电容器：C3C2，所以在低频时，C3 开路，在高频时，C2 短路。具体分析省略，要求学生自己推导。主要参数的确定：根据经验值，取 R2 为 680 欧姆，整个推导过程要求学生根据课本，自行推导一遍。*JimiSoft: Unregistered Software ONLY Convert Part Of File! Read Help To Know How To Register.*
