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1、音响放大器设计,学习要求 了解集成功率放大器内部电路工作原理，掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法；掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术。,一、音响放大器的基本组成,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),话音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输出阻抗。,电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。,将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合放大 。,主要是控制、调节音响放大器的幅频特性,给音响放大器的负载R
2、L(扬声器)提供一定的输出功率。,1. 话音放大器,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)，所以话音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输出阻抗。,2. 混合前置放大器,混合前置放大器的作用是将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合放大 。,V1为话筒放大器输出电压；V2为放音机输出电压。,音响放大器的性能主要由音调控制器与功率放大器决定，下面详细介绍这两级电路的工作原理及其设计方法。,3、音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性,f0（等于1kHz）表示中音频率，要
3、求增益AV0=0dB,fL1表示低音频转折频率，一般为几十赫兹,fL2(等于10fL1)表示低音频区的中音频转折频率,fH1表示高音频区的中音频转折频率,fH2(等于10fH1)表示高音频转折频率，一般为几十千赫兹,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0dB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。,音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成,设电容C1=C2C3，在中、低音频区，C3可视为开路，作为低通滤波器；在中、高音频区，C1、C2可视为短路，作为高通滤波器。,当ff0时,当RP1的滑臂在最左端低频时，对应于提升最大的情况,当ff0时,
4、当RP1滑臂在最右端时，对应于低频衰减最大的情况,当ff0时,分析表明，图(a)所示电路是一个一阶有源低通滤波器，其增益函数的表达式为,式中，,当ff0时,当ffL1时，C2可视为开路，运算放大器的反向输入端视为虚地，R4的影响可以忽略，此时电压增益,当ff0时,在f=fL1时，因为fL2 =10fL1 ，故可由式,模,此时电压增益相对AVL下降3dB。,得,当ff0时,在f=fL2时，由式(3-7-2)得,模,此时电压增益相对AVL下降17dB。,当f f0时,音调控制器的高频等效电路如图所示,C1、C2可视为短路，作为高通滤波器。,当f f0时,将C1、C2视为短路，R4与R1、R2组成星
5、形连接，将其转换成三角形连接后的电路如图所示,若取R1=R2=R4，则 Ra = Rb = Rc = 3R1 = 3R2 = 3R4,当f f0时,图(a)为RP2的滑臂在最左端时，对应于高频提升最大的情况,(a),当f f0时,图(b)为RP2的滑臂在最右端时，对应于高频衰减最大的情况,(b),当f f0时,分析表明，图(a)所示电路为一阶有源高通滤波器，其增益函数的表达式为,式中，,当f f0时,当ffH1（ f0时,在f=fH2时,此时电压增益AV4相对于AV0提升了17dB。,当f f0时,当f fH2时，3视为短路，此时电压增益 AVH = (RaR3)/R3,当f f0时,同理可以
6、得出图(b)所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。,实际应用中,通常先提出对低频区fLx处和高频区fHx处的提升量或衰减量x(dB)，再根据下式求转折频率fL2(或fL1)和fH1(或fH2),即,下图是一个音调电路，请根据两级放大电路特点写出总电路的中频技术指标：Ri、Amvf、Ro及音调级控制级特性。,4、功率放大器,功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。我们的耳朵接受的声压每增加6dB,我们听到的音量就会增加一倍,而这需要功率增加为原来的4倍,如果你想有一台功
7、率更大的末级功放,那么这台功放的功率至少是原来功放的4倍,否则你可能感觉不到声音的大小有什么变化。,(1) LA4100 LA4102集成音频功放,(2) 集成功放的典型应用,图3.7.13 LA4100接成OTL电路,(2) 集成功放的典型应用-外部元件的作用, RF、CF与内部电阻 R11组成交流负反馈支路， 控制功放级的电压增益AVF， 即, CB为相位补偿电容。CB减小，带宽增加，可消除高频自激。CB一般取几十皮法至几百皮法。, CC为OTL电路的输出端电容，两端的充电电压等于VCC/2，CC一般取耐压值远大于VCC/2的几百微法的电容。, CD为反馈电容，消除自激振荡，CD一般取几百
8、皮法。, CH为自举电容，使复合管T12、T13的导通电流不随输出电压的升高而减小。 C3、C4可滤除纹波，一般取几十微法至几百微法。 C2为电源退耦滤波，可消除低频自激。,二、音响放大器主要技术指标及测试方法, 额定功率,音响放大器输出失真度小于某一数值(如5%)时的最大功率称为额定功率。其表达式为,式中，RL为额定负载阻抗；Vo(有效值)为RL两端的最大不失真电压。Vo常用来选定电源电压VCC, 额定功率,测量Po的条件如下：信号发生器的输出信号(音响放大器的输入信号)的频率fi=1kHz，电压Vi=5mV，音调控制器的两个电位器RP1、RP2置于中间位置，音量控制电位器置于最大值，用双踪
9、示波器观测vi及vo的波形，失真度测量仪监测vo的波形失真。,注意 在最大输出电压测量完成后应迅速减小Vi，否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。, 额定功率,测量Po的步骤是：功率放大器的输出端接额定负载电阻RL(代替扬声器)，逐渐增大输入电压Vi，直到vo的波形刚好不出现削波失真(或20。,设计过程,确定整机电路的级数根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算,设计过程,根据技术指标要求，音响放大器的输入为5mV时，输出功率大于1W，则输出电压Vo=2.8V。总电压增益Av=Vo/Vi560倍(55dB)。,(1) 功率放大器设计,功放级的
10、电压增益,R11=20K,(1) 功率放大器设计,如果出现高频自激(输出波形上叠加有毛刺)，可以在13脚与14脚之间加0.15F的电容，或减小CD的值。,(2) 音调控制器(含音量控制)设计,(2) 音调控制器(含音量控制)设计,已知fLx=100Hz，fHx=10kHz，x=12dB。由式(3-7-16)、(3-7-17)得到转折频率 fL2及fH1； fL2 = fLx *2x/6=400Hz，则fL1 = fL2/10=40Hz ； fH1 = fHx /2x/6=2.5kHz ， 则fH2= 10fH1=25kHz 。,(2) 音调控制器(含音量控制)设计,由式(3-7-5)得AVL=
11、(RP31+R32)/R3120dB。其中，R31、R32、RP31不能取得太大，否则运放漂移电流的影响不可忽略，但也不能太小，否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。一般取几千欧姆至几百千欧姆。现取RP31=470k，R31=R32=47k，则,(2) 音调控制器(含音量控制)设计,由式(3-7-3)得,取标称值0.01F，即C31=C32=0.01F。,由式(3-7-9)得R34=R31=R32=47k ，则 Ra=3R4=141k,(2) 音调控制器(含音量控制)设计,由式(3-7-15)得R33=Ra/10=14.1k 取标称值13k 由式(3-7-12)得,取标称值470pF,取RP
12、32=RP31=470k，RP33=10k，级间耦合与隔直电容C34=C35=10F。,(3) 话音放大器与混合前置放大器设计,(3) 话音放大器与混合前置放大器设计,图3.7.18所示电路由话音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音放大器电路，其放大倍数,四、电路安装与调试技术,1. 合理布局，分级装调,音响放大器是一个小型电路系统，安装前要对整机线路进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布线，功放级应远离输入级，每一级的地线尽量接在一起，连线尽可能短，否则很容易产生自激。,1. 合理布局，分级装调,安装前应检查元器件的质量，安装时特别要注意功放块、运算放大器、电解电容等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装，也可以从功放级开始向前逐级安装。安装一级调试一级，安装两级要进行级联调试，直到整机安装与调试完成。,
