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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录六参考文献.27音响放大器设计报告一 . 设计要求 设计一个音响放大电路，当输入信号源和话筒的声音时，输出一个放音和音量都可调音响。具体要求：（1） 输出功率P大于或等于1W,负载阻抗R=8,失真=1w,由公式P=U2/R=1W,得出U=2.8v,取u=4v,则整体放大电路电压放大倍数AU=4V/5mv=800(增益约为55.5dB)。功率级属于大信号输入（100mv以上）其电压放大倍数一般为几十倍。当音调在中频段是既(f=1khz)时，电压放大倍数为1倍(增益为0dB)，但在实际中会有衰减，所以一般取0.8倍。混放和话筒放大级，不但要考虑自身输入的信号大小，还要
2、考虑在集成运放中增益带宽积的限制一般混放级Au取几倍话放级取10倍左右。 其大致框图如1.2话放级Au1=1020dB混放级Au2=39.5dB音调级Au3=0.8-2dB功放级Au4=2528dB图1.2大致框图5mv 150 120mv 3v 50mv 2. 单元电路设计，仿真与分析2.1功率放大电路（第三级）功率放大器(简称功放)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。由集成运放与晶体管组成的OCL功率放大器电路如图1.3所示，其中，运放为驱动级，晶体管T1T4级成复合式晶体管互补对称
3、电路图1.3功率放大器电路图电路工作原理三极管T1、T2为相同类型的NPN管，所组成的复合管仍为NPN型。T3、T4为不同类型的晶体管，所组成的复合管的导电极性由第一只决定，即为PNP型。R5、R6、R15及二极管D1、D2所组成的支路是两对复合管的基极偏置电路，静态是支路电流I0可由下式计算： I0=(2Vcc-2VD)/(R4+R5+RP2) （2.1.1）VD为二极管的正向压降为减小静态功耗和克服交越失真，静态时T1、T3应工作在微导通状态，即满足下列关系：VAB/VD1+VD2/BE1+VBE3 称此状态为有甲乙类状态。二极管D1、D2与三极管T1、T3应为相同类型的半导体材料，如图D
4、1、D2为硅二极管2CP10，则T1、T3也应为三极管。R15用于调整复合管的微导通状态，其调节范围不能太大，一般采用几百欧姆或1KW电位器（最好采用精密可调电位器）。安装电路时首先应使R15的阻值为零，在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。否则会因R15的阻值较大而使复合管损坏。R8、R10用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十欧姆至几百欧姆，R11、R12为负反馈电阻，可以改善功率放大器的性能，一般为几欧姆。R7、R9称为平衡电阻使T1、T3的输出对称，一般为几十欧姆至几百欧姆。R13、C3称为消振网络，可改善负载为扬声器时的高频特性。因扬声器呈感性
5、，易引起高频自激，此容性网络并入可使等效负载呈阻性。此外，感性负载易产生瞬时过压，有可能损坏晶体三极管T2、T4。R13、C3的取值视扬声器的频率响应而定，以效果最佳为好。一般R12为几十欧姆，C3为几千皮法至0.1F。功放在交流信号输入时的工作过程如下：当音频信号Vi为正半周时，运放的输出电压Vc上升，VB亦上升，结果T3、T4截止，T1、T2导通，负载RL中只有正向电流iL，且随Vi增加而增加。反之，当Vi为负半周时，负载RL中只有负向电流iL且随Vi的负向增加而增加。只有当Vi变化一周时负载RL才可获得一个完整的交流信号。静态工作点设置：设电路参数完全对称。静态时功放的输出端O点对地的电
6、位应为零，即VO=0，常称O点为“交流零点”。电阻R1接地，一方面决定了同相放大器的输入电阻，另一方面保证了静态时同相端电位为零，即V+=0。由于运放的反相端经R3、RP1接交流零点，所以V-=0。故静态时运放的输出Vc=0。调节RP1电位器可改变功放的负反馈深度。电路的静态工作点主要由I0决定，I0过小会使晶体管T2、T4工作在乙类状态，输出信号会出现交越失真，I0过大会增加静态功耗使功放的效率降低。综合考虑，对于数瓦的功放，一般取I0=1mA3mA，以使T2、T4工作电甲乙类状态。仿真过程：图1.4 功率放大器仿真图在仿真过程中，给输入端加一幅值为120mv,周期为1000Hz的正弦波，通
7、过示波器可得到其波形如图1.4当输入幅值为120mv频率1000HZ的正弦波时，输出幅值为3.215v的不失真正弦波，其幅值和放大倍数已满足条件。放大倍数Au3=3/0.12=25。2.2音调控制（第二级） 音调控制级的目的是调节音响放大器的频率响应，以满足人们对不同音调的不同需求。常用的有衰减式，反馈式，图解式，其中反馈式因调节方便，元件较少，在中小功率的电路中很常见。反馈式音调控制级得框图和频响如图1.5图1.5音调控制频率响应 基本原理音调控制级是以中频一千赫兹增益零分贝为基础，对低音频区和高音频区的增益进行提升和衰减。中频f=1kHZ时，C1和C2相当于短路，C3开路，Rp2很大相当于
8、开路，中频时AU=R2/R1=1(相当于0dB).综合考虑各电阻的选取原则，一般R1,R2,R3取几至几十千欧，此处R1=R2=R3=R=43K，RP1=RP2=470K。由fl=40HZ=1/2RC1得C1=0.01UF,由高频段等效模型得Ra=3R=129k由fh=20000HZ=1/2RaC3得C3=470PF.其中C0为耦合电容，可以滤去低频段的直流分量，使第一级和第二级静态工作点互不影响。1 音调控制器的组成和音调调节的基本原理。其实质就是一反馈网络，组成RC网络和放大器组成闭环系统，放大器要求输入电阻无穷大，输出电阻无穷小，所以采用的集成运算放大器较好。经过尝试，最后选用multi
9、sim中通用型集成运算放大器，设计电路图如图1.6图1.6音调控制电路低音频区时,c3相当于开路，RP1调至最右端时低频衰减最大。电路图如1.7图1.7低频衰减电路图1.8低频衰减仿真测得输入幅值149mv，输出幅值为126mv，放大倍数约为0.8倍；交流分析如图1.9，图1.9低频衰减交流分析由以上数据可知，频率约为100HZ时，的衰减倍数约为1000/2753.6倍。约为-11.6dB。幅频特性如图2.0图2.0低频衰减幅频特性由上边数据可知，当频率为100HZ时，下降11.1609dB,基本符合设计要求。低频提升等效模型如图2.1，如图2.1低频提升电路其交流分析如图2.2，图2.2低频
10、提升交流分析由以上数据可知在100HZ处放大3.6倍，即增益+11.2dB。高频时，C1，C2可视为短路，其等效变换如图2.3图2.3高频等效电路星型变换为角型如图2.4，图2.4高频等效变换电路RP2最左端时，对应高频提升，图2.5图2.5高频提升电路其对应交流分析如图2.6，图2.6高频提升交流分析图中对应8000HZ时，对应放大倍数为3.4542，约等于11.1dB基本符合设计要求。RP2最右端时，对应高频衰减，如图2.7，图2.7高频衰减电路其对应交流分析如图2.8，图2.8高频衰减交流分析其放大倍数为296/10003.3倍即-11.1dB.数学模型（低频段）低频等效电路图中电压放大
11、倍数的数学表达式为其中电路电压放大倍数Au=Uo/Ui=-(R2/(R1+Rp1)）* 1+j（ffl1) 1+j（f/fl2） 其中fl1=1/2Rp1C1, fl2=(R+Rp1)/2Rp1RC1，其模值为 Au=R2+RP1R1 21+j(f/fl1) 2/1+j(f/fl2)2参照以上分析结果，当ffl1时，C1可视为开路，此时有Au=R/(R+RP1)=0.1相当于-20Db。当f=fl1时，因fl2=10fl1,由公式得，Au1=22Aulm,比Alum上升3dB.当f=fl2时，Aul2=10Aulm/22,比中频增益低3dB.f在fl1和fl2之间变化时，可近似认为电压增益以每倍频六分贝的斜率变化。以上为低频衰减，低频提上段与其对称。在ffl1，f=fl1，
