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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 音响放大器设计与制作 初始条件：集成芯片LM324三块，LM386一块，瓷片电容，电解电容，电位器若干，4/0.5W扬声器一个。规定完毕的重要任务: （1）技术指标如下：a输出功率：0.5W；b负载阻抗：4欧姆；c频率响应：fLfH=50Hz20KHz；d 输入阻抗：20K欧姆；e整机电压增益： 50dB；（2）电路规定有独立的前置放大级（放大话筒信号）。（3）电路规定有独立的功率放大级。时间安排：2023年1月10日 查资料2023年1月11，12日 设计电路2023年1月13日 仿真2023年1月14日，
2、15日 实物调试2023年1月16日 答辩 指导教师署名： 年 月 日系主任（或责任教师）署名： 年 月 日目录摘 要3ABSTRACT4电路方案的比较与论证51.1音响放大器的总设计51.2 放大电路的比较与论证51.3 音频功率放大电路的比较与论证62核心元器件介绍72.1 LM324的介绍72.2 LM386的介绍93电路设计103.1 直流稳压电源电路的设计103.2 话音放大器113.3 混合前置放大器113.4 音调控制器123.5 功率放大电路的设计173.6 总电路图184用MULTISIM进行仿真184.1 话放与混放性能测试184.2 单独功放性能测试204.3 整体性能测
3、试204.4 仿真结果分析225音响放大器的技术指标的测试235.1 相关性能参数的测量235.2 整机信号试听245.3 实物调试24心得与体会25参 考 文 献26附件1：电路原理图27附件2：元件清单28附件3：实物图29附件4：本科生课程设计成绩评估表30摘 要本文介绍了音响的构成、功能、及工作原理，音响放大器所需要设计的电路为话音放大器，混合前置放大器，音调控制器及功率放大器。话音放大器的作用是不失真的放大声音信号。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗；音调控制器重要是控制、调节音响放大器的幅频特性，因此音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器组成。关键词：音响放大器；话放级；混合前置
4、放大器，音调控制级；功放级。AbstractThis paper introduces the structure, function and working principle of the sound system, and the design of the circuit is the voice amplifier, the hybrid preamplifier, the pitch controller and the power amplifier. The function of the voice amplifier is to amplify the sound sign
5、al without distortion. The input impedance should be far greater than the output impedance of the microphone; pitch controller is mainly controlling and regulating the amplitude frequency characteristics of the audio amplifier, so the tone control circuit can be composed of a low pass filter and hig
6、h pass filter.Key words : Audio amplifier; audio amplifier; hybrid preamplifier, pitch control level; power amplifier. 电路方案的比较与论证1.1音响放大器的总设计一方面拟定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标规定分派电压增益，然 后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。根据本设计规定，输入信号为5mv，负载为4/0.5W的扬声器，因此电路系统的总电压增益Av=316(50dB)。各级分派如下图1.1.1。功放级增益由集成功放块决定，取Av4=20(26d
7、B)，音调控制级在f=1KHZ时，增益应为(0dB)，但实际电路有也许产生衰减，取Av3=0.8(-2dB)。话放级与混合级一般采用运算放大器，但会受到增益带宽积得限制，各级增益不宜太大，取Av1=8.5(26dB)，Av2=3（9.5dB)。可以通过控制滑动变阻器来控制输出，上述分派方案还可在实验中适当变动。功放级音调级混合级话放级AV1=8.5 18.5dBAV2=3 9.5dBAV3=0.8 -2dBAV4=20 26dB5mv125mv42mv100mv2.0V图1.1.1 增益分派示意图1.2 放大电路的比较与论证方案一：采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用
8、放大器，早些年最常用的运放之一，应用非常广泛，为双列直插8脚或圆筒8脚封装。工作电压22V，差分电压30V，输入电压18V，允许功耗500mW。方案二：采用LM324通用四运算放大器，双列直插8脚封装，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放互相独立。它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中Vi-（-）为反相输入端，表达运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表达运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。方案选取：uA741是通用放大器，性能不是很好，满足一般需求，而L
9、M324四运放大器具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。本设计放大倍数不高，LM324能达成频响规定，故选用LM324四运放大器。1.3 音频功率放大电路的比较与论证方案一：采用SL34集成功率放大器， SL34是低电压集成音频功放，功耗低、失真小，工作电压为6V，8负载时，输出功率在300mW以上。重要用于收音机及其它功放。方案二：TDA2030芯片所组成的功放电路，它是一款输出功率大，最大功率到达35W左右， 静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。方案三： LM386是一种音频集成功
10、放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386电源电压4-12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。方案选取：本课题规定音响放大器的额定功率在0.5w，然而TDA2030输出功率太大，故选用LM386。频率响应fLfH50Hz20kHz；而单电源供电音频功率放大器已经达成所需要的目的。并且它较少元件组成单声道音频放大电路、装置调整方便、性能指
11、标好等特点。而BTL电路虽然也有以上的功能，但制作复杂，不利于维修。2核心元器件介绍2.1 LM324的介绍LM324引脚图简介：LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围涉及负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表达，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中， Vi-（-
12、）为反相输入端，表达运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表达运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。实物如图2.1.1，LM324的引脚排列见图2.1.2。图2.1.1 LM324 图2.1.2LM324的特点：1.短跑保护输出。2.真差动输入级。3.可单电源工作：3V-32V。4.低偏置电流：最大100nA。5.每封装含四个运算放大器。6.具有内部补偿的功能。7.共模范围扩展到负电源。 8.行业标准的引脚排列。9.输入端具有静电保护功能。图2.1.3 典型原理图（所示为电路的四分之一）LM324系列采用两个内部补偿，二级运算放大器，每个运放的第一级由带输入缓冲
13、晶体管Q21和Q17的差动输入器件Q20和Q18，以及差动到单端转换器Q3和Q4。第一级不仅完毕第一级增益的功能，并且要完毕电平移动和减小跨导的功能。由于跨导的减小，仅需使用一个较小的补偿电容（仅0.5pF），从而就可以减小芯片尺寸，跨导的减小可由将Q20和Q18的极电集分离而实现。该输入级的另一特性是，在单电源工作模式下，输入共模范围包含负输入和地，无论是输入器件或者差动到单端变换器都不会饱和，第二级含标准电流源负载放大器级。2.2 LM386的介绍LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和
14、收音机之中。LM386内部电路 LM386内部电路原理图如图2.2.1所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。图2.2.1第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，增大放大倍数。第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路
