《音响放大器 课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《音响放大器 课程设计（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 1 章 音响放大器的基本组成1.1 音响放大器的基本组成音响放大器的基本组成如图 1-1 所示:图 1-1 音响放大器组成框图1.2 各部分电路的作用1.2.1 话筒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20kQ （亦有低输出阻抗 的话筒如20Q，200Q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。1.2.2 电子混响器电子混响器的作用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。对于一定位数的 BBD 器件，可以通过调节反馈量的大小 来调节混响时间的长短，也可
2、以通过调节时钟脉冲的周期来调节混响时间。在 BBD 电子 混响器中，输入信号经前置放大后，由低通滤波器滤去高频信号，然后送入BBD延时电 路，延时后的信号再低通滤波器恢复原有信号波形，并将时钟脉冲产生的高频开关脉冲 滤除，以免产生高频杂音。这一延时信号分两路输出，一路经放大后至混响器输出，另 一个反馈至前置放大器，在次经过上述处理过程，如此循环往复，便形成混响声信号。 在“卡拉 OK” （不需要乐队,利用磁带伴奏歌唱）伴唱机中,都带有电子混响器,它的基 本功能是混合和延时混响。其组成框图如图 1-2 所示。图 1-2 电子混响器组成框图图中,集成电路 BBD 称为模拟延时器,其内部有由场效应管
3、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 的输出信号相对于输入信号延迟乐一段时间。 BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高,延迟时间越长OBBD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图所示（附录一），其中两级 二阶低通滤波器（MFB）A、A滤去4kHz（语音）以上的高频成分,反相器A用于1 23隔离混响器的输出与输入级间的相互影响。RP调节混响器的输入电压,RP调节12MN3207的平衡输出以减少失真,RP控制延时时间，RP控制混响器的输出
4、电压。34MN3102低压BBD用时钟发生/驱动电路。MN3102是驱动低电压BBD所必须的低输出阻 抗CMOS两相时钟发生电路，内部包含BBD所需VGG的产生电路。MN3102外接R、C元件可自 行振荡，亦可用外时钟输入以输出所需的时钟脉冲，输出脉冲的频率是振荡 （或输入） 脉冲频率的1/2。MN3102K可作为低电压BBD用CMOS时钟发生/驱动电路，与比例207等低 电压BBD器件配套。图1-3 MN3207外引线图特点：可直接驱动相当于4096段的低电压BBD； 可自行振荡，亦可用外时钟输入来进行工作 两相时钟（占空比=1/2）；内含低电压BBD工作所需的VGG电压发生电路; 单一电源
5、（410V）。3207是1024段低电压工作的低噪声BDD电路，适于音频范围使用。调整时钟频率 可以改变延迟时间。工作电压为+5V，可提供最大为51.2ms的模拟信号的延迟量。MN3207外引线图如图1-3。1.2.3 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 1-4 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：U=- （ R/R ） U+ （ R/R ） UO F 1 1 F 2 2ElRfui o1 I 匚二F图 1-4 混合前置放大器1.2.4音调控制器音调控制电路种类很多，有RC无源调节电路，有源反馈式音质调
6、节电路等。RC无 源调节电路，调节范围宽，但中音电平也要衰减，并且在调节过程中整个电路的阻抗也 在改变，失真较大。而有源反馈式音质调节电路中，RC调节电路仅作为放大器反馈电 路的一部分，用来改变反馈量的频率成分，使调节器的提升或衰减更显著，失真较小, 使用的较多。1.2.5 功率放大器功率放大器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，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能大。功率放 大器有常见的单电源供电的 TTL 电路和正负双电源供电的 OCL 电路。有集成运放和晶体 管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。在此设计制作中采用
7、 LA4102 型集成音频功率放大器。第 2 章 电路设计2.1 设计过程首先确定整机电路的级数,再根据各级的功能几技术指标要求分配电压增益 ,然后 分别计算各级电路参数,通常从功放级开始向前逐级计算。本设计已给定了电子混响电 路模块，需要设计的电路为话筒放大器、混合前置放大器、音调控制器及功率放大器。 根据设计要求输入信号为5mV时输出功率的最大值为1W,因此电路系统的输出电压U为O2.83V (根据P=I U =U2/R=1,可算得U=RP 2.83V)，总的电压增益A =U /U =2.83OOOOLO L OUZ O IX 1000/5=566 (55dB)，由于实际电路中会有损耗，故
8、取A =600 (55.6dB)，功放级UZ增益A由集成功放块决定，取A =100(40dB),音调控制级在f=1kHz时，增益应为1(0dB)，U4U4O但实际电路有可能产生衰减，取A =0.8(-2dB)。话放级与混合级一般采U3用运算放大器，但会受到增益带宽积的限制，各级增益不宜太大，取A =7.5(17.5dB)，U1A=1(0dB)。上述分配方案还可以在实验中适当变动。各级增益分配如图2-5所示：U2话放级混合级音调级功放级37.5mv 37.5mv 30mv 3v5mvA =7 5k-A =1A =0 8.A =100k-U1FU2U3 5*| ”U4 5F17.5dB0 dB-2
9、 dB40 dBAU=600 倍(55.6dB)图2-5各级电压增益分配2.2 话筒放大器与混合前置放大器设计图2-6所示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音放大器电路，其放大倍数A为：U1A =1+R /R =7.8(17.8dB)U11211四运放LM324的频带虽然很窄(增益为1时，带宽为1 MHz)，但这里放大倍数不高，故能 达到10kHz的频响要求。混响前置放大器的电路由运放A组成，这是一个反向加法器电路，输出电压U的表2 02达式为U =-(R /R )U +(R /R )U 02 22 21 01 22
10、23 i2根据图2-5的增益分配，混合级的输出电压V $37.5mV，而话筒放大器的输出V已经02 01达到了 V的要求，即V =A V =39mV，所以取R =R。录音机输出插孔的信号V 般为02 01 v1 11 21 22 12lOOmV，已经远大于V的要求，所以对V要进行适当衰减，否则输出会产生失真。取02 12R =100kQ，R =R =39kQ，以使录音机输出经混合级后也达到V的要求。如果要进行23222102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R、R （见图P11P12图2-6 话筒放大器与混合前置放大器电路设计2.3 音调控制器（含音量控制）设计本设
11、计采用反馈式音调控制电路，原理电路如图2-7，图中R为低音调节，R为高w2 w1音调节。为了使电路得到较满意的效果C、C容量要适当，其容抗和有关电阻相比在低12频时要足够大，在中、高频时要足够小，而C的容抗选择是在低、中频时足够大，而在3高频时要足够小，就是说C、C只让中、高音信号通过不低音信号通过，而C只让高音123信号通过而不让低中音信号通过。为电路讨论问题方便，在电路设计时常设R =R =R =R 1234R =R =9Rw1 w2C =C C123图2-7 反馈式音调控制电路图2-8 等效电路图反馈式音调控制电路工作原理:主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，以达到 在不同的频率下有不
12、同的输出要求。电路的幅频特性：(a)信号在低频区由于 C 的数值较小低频时呈现的阻抗很大，上下两个支路相比 RC 支路相当于开3 4 3路。设运算放大器为理想元件，则E点与E电位相等且近于零，R的影响可以忽略。当3R 的滑臂滑动到左端 A 点时 C 被短路，此时的等效电路如图 2-8所示。在此电路中信 W1 1号通过R加到反相输入端，反馈信号通过R、R、C也加到反相输入端，对中、高音信1 2 W2 2号而言，C相当于短路，反馈支路只有R，反馈量最大时电路增益很小，输出U很小。2 2 O随着频率的降低，C容抗增大，反馈支路除R外还有R /X，既反馈量减小，增益增22W2 C2加，输出U上升。当频
13、率很低时,C相当于开路，反馈支路相当于R +R，且由于RW2R1，O2W2 2此时反馈量极小，从而获得最大增益，输出 U 最大，这就是低频提升。O低频提升的数学关系式为A=-Z/Zuf F f此时Z=R+(R /l/j3 C)F 2W22Z=Rf1则A = (R+R ) /R (l+j3 /3 ) / (l+j3 /3 )uf2 W21L2L1其中3 =2n f =1/R CL1L1W1 23 =2n f = (R +R ) /R RCL2L2W1 2W1 2 2根据假设条件|Auf|= Auf当33L2R+R )/R=102 W213 =103L2L1丿丿 L1 7信号频率接近中频时)R +
14、 R2W2R1|A |= (R+R ) /R 3 /3 =1L2uf2 W21L1此时调节电路无提升。当3=3 时2 =迈20lg|A |=0ufAufR + R=2W2R1仏L2丿 L1 y20lg|A |=3dBuf即在此频率上调节电路可提升3dB。当3 =3 时L1L1W丿L2-2R + R = W2 V 一R 1当33 ，L2对应的提升量为OdB、3dB、17dB、20dB。两转折频率3其曲线示于图 2-9，把曲线用折线表示时，、3L1 L2f 、 f 对应折线的拐点L1 L23 =3 ，3 =3 ，3 3 时，L2 L1 L1之间按倍频程 6dB 变化图 2-9 幅频特性图图 2-10 等效电路图利用同样的分析方法，当R的滑臂滑动到B点时，其等效电路如图2-10。对高、 W2中音信号来说比电路中的C相当于短路，R被短接，放大倍数为1，无衰减也无提升。 1 W2
