《音响放大器设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《音响放大器设计论文.doc（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1设计任务书1.1 设计名称：音响放大器1.2 设计任务：1.2.1 选定设计方案；1.2.2 完成单元电路的设计和主要元器件说明；1.2.3 完成硬件原理图设计和PCB图说明；1.2.4 安装各单元电路，要求布线整齐、美观；1.2.5 写出课程设计报告文档。1.3 设计要求：1.3.1 设计一个音响放大器，使其具有话筒扩音、音量控制、音调控制、电子混响、卡拉OK伴唱等功能。1.3.2 该音响放大器可以不失真地放大声音信号。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。1.3.3 主要技术指标如下：额定功率PO0.3W（r20K；音调控制特性1KHz处增益为0dB、125Hz和8KHz处有12dB的调节范
2、围，AVL=AVL20dB。2设计方案及原理说明2.1 设计方案及工作原理说明：本设计由语音放大器、电子混响器、混合前置放大器、音调控制器及功率放大器五部分组成。此设计方案具有使用元件少，电路简单明了等特点。其工作原理如下：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。2.2 设计组成框图如下：图2.1.12.3 产品说明音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。长期以来，高品质音频放大器的
3、工作类别，只限于A类(甲类)和AB类 (甲乙类)。其原因在于过去只有电子管这样的器件，B类(乙类)电子管放大器产生的失真使它们甚至在公共广播用时都难于被人们所接受。所有的自称为高保真放大器均工作于推挽式的A类(甲类)。随着半导体器件的出现和发展，放大器的设计得到了更多的自由。就放大器的类别而言，已不限于A类(甲类)和AB类(甲乙类)，而出现了更多类别的放大器。不过需要指出，就目前来说用于音频功率放大器的工作类别，A类(甲类)、AB类(甲乙类)和B类(乙类)这三类放大器仍覆盖着半导体放大器的绝大多数。本次设计采用晶体管器件设计放大器，此种方法的优点在于晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、
4、较宽的频响及动态范围等特点。还可以配合来自声源特别是数码声源的音质而设计和使用。它不会使声音降级。此外它还具有效率高，电力损失小等优点。3 电路设计 本设计主要由五部分组成：语音放大器、电子混响器、混合前置放大器、音调控制器及功率放大器。下面分别就这五部分进行详细说明其电路结构和工作原理。3.1 语音放大器由于话筒的输出信号一般只有5mv左右，而输出阻抗到20 K。所以话音发大的作用是不是不失真地放大声音信号。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。3.2 电子混响器 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。在“卡拉ok ”伴唱机中，都带有电子混响器，其组成
5、框图如图3.2.1所示。其中，集成电路BBD称为模拟延时器，其内部有由场效应管构成的多级电子开关和高精度存储器。在外加时钟脉冲作用下，这些电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行取样、保持并向后级传递，从而使BBD的级数越多，时钟脉冲的频率于高，延迟时间于长。BBD配有专用时钟电路，如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD配套。电子混响器的实验电路如图3.2.2所示，其中两级二阶低通滤波器（MFB）A1、A2滤去4KHz以上的高频成分，反相器A3用于隔离混响器的输出与输入级间的相互影响。RP1调节混响器的输入电压，RP2调节MN3207的平衡输出以减小失真，RP3调节时钟频率，RP4控
6、制混响器的输出电压。图中MN3207与MN3102各引脚的电压如下：引脚 MN3207的电压/V 0.0 3.2 0.0 5.6 6.0 3.2 2.6 2.6MN3102的电压/V 6.0 3.2 0.0 3.2 3.2 3.2 2.8 5.6图3.2.1图3.2.23.3 放大器混合前置放大器 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 。其电路如图4所示。这是一个反相加法器电路，输出与输入电压间的关系为：式中，V1为话筒放大器输出电压；V2为放音机输出电压。 图3.3.1 混合前置放音响放大器的性能主要由音调控制器与功率放大器决定，后面将介绍这两种电路
7、的工作原理及其设计方法。 3.4 音调控制器音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，理想的控制曲线如图3.4.1中折线所示。图3.4.1中，f0表示中音频率，要求增益Avo=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 。图3.4.1 音调控制曲线图3.4.2 音调控制电路由图3.4.1可见，音调控制器只对低音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。由运算放大器构成
8、的音调控制器，图3.4.2所示。这种电路调节方面，元器件较少，在一般收音机，音响放大器中应用较多。下面分析该电路的工作原理。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。3.4.1 音调控制器的低频等效电路 当ff0时，音调控制器的低频等效电路如图3.4.3所示。其中图（a）为RP1的滑臂在最左端，对应于低频提升最大的情况；图（b）为RP1滑臂在最右端，对应于低频衰减最大的情况。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 (3.4.1)式中， (3.4.2) (3.4.3)图3.4.3
9、音调控制器的低频等效电路（a）低频提升 （b）低频衰减当f f0时，音调控制器的高频等效电路如图所示8所示。由于此时可将C1、C2可视为短路，R4与R1、R2组成星形连接，将其转换成三角形连接后的电路如图9所示。电阻的关系式为Ra=R1 + R4 + ( R1 R4 / R2) Rb=R4 + R2 + ( R4 R2 / R) (3.4.8)Rc=R1 + R2 + ( R2 R1 / R4) 图3.4.4 音调控制器的高频等效电路 图3.4.5 图8的等效电路若取R1=R2=R4，则 Ra = Rb = Rc = 3R1 = 3R2 = 3R4 （ 3.4.9）图3.4.4的高频等效电路如
10、图3.4.5所示，其中，图（a）为RP2的滑臂在最左端，对应于高频提升最大的情况；图（b）为RP1滑臂在最右端，对应于高频衰减最大的情况。分析表明，图(a)所示电路是一个一阶有源高通滤波器，其增益函数的表达式为式中，3=1/(Ra+R3)C3 或 H1=1/2(Ra+R3)C3 (3.4.10)4=1/(R3C3) 或 H2=1/（2R3C3） (3.4.11)与分析低频等效电路的方法相同，得到下列关系式。f FH2时，C3视为短路，此时电压增益 。4 功率放大器4.1 功率放大器的作用 率放大器功的作用是响放大器的负载R1（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
11、出信号的非线形失真尽可能地小，功率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有OTL（Output Transformerless）电路和OCL（Output capacitorless）电路。有用集成运算放大器（简称运放）和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率和放大器。4.1.1 LA4100LA4102集成功放的内部电路4.2 集成功放的典型应用 将LA4100LA4102集成功放接成OTL形式的电路如图所示。其外部元件的作用如下：图4.2.1 LA4100接成OTL电路4.2.1 话音放大器与混合前置放大器设计图4.2.2 话音放大与混合前置放大器电路设计5 音响放大器的主要技术指标测试方法5.1. 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：P0=V0/RL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（VCC2V0）。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i=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,用双踪示波器观测Vi及Vo的波形,失真度测量仪监测Vo
