音响放大器设计报告（有电路图）.doc-资料库

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模电大型实验报告姓名：李晓亚专业班级：计算机＋自动化 0601 学号：200603100211 课题名称：音响放大器的设计内容摘要：㈠了解音响放大器的基本组成和总体设计㈡了解音响放大器各组成部分的具体设计㈢了解 Multisim8 的基本操作和命令㈣利用 Multisim8 设计实验电路并进行仿真验证㈤音响放大器的实物安装与调试设计要求：设计一个音响放大器，要求具有音调输出控制，卡拉 OK 伴唱，对话筒与录音机的输出信号进行扩音。已知话筒的输出电压为 5mV，录音机的输出信号为 100mV，电路要求达到的主要技术指标如下： 1 额定功率 Po＝0.5W（失真度<10％）； 2 负载阻抗 R＝20Ω（Vs＝15V）； 3 频率响应 fl～fH＝40Hz～10KHz； 4 音调控制特性：1KHz 处增益为 0dB，40Hz 和 10KHz 处有±12dB 的调节范围， AVL＝AVH>=+20dB；输入阻抗 Ri>>20Ω 总体方案选择的论证: 本次实验主要通过对音响放大器的设计，来了解音响放大器的组成，掌握音响放大器的设计方法，学会综合运用所学的知识对实际问题进行分析和解决。音响放大器的基本组成如图 2-1 所示。从上图可以看到，音响放大器主要由语音放大器、混合前置放大器、音调控制器和功率放大器等电路组成。设计时先确定整机电路的级数，再 1

根据各级的功能及级数指标要求分配各级电压增益，然后分别计算各级电路的参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。本题需要设计的电路为语音放大器、混合前置放大器、音调控制器和功率放大器。根据题意的要求，可得各级的增益分配如图 2-2 所示最后，根据上图的增益分配，调节各个放大级的参数，便设计出理想的音响放大器了。单元电路的设计 1、语音放大器由于话筒的输出信号一般只有5mv 左右，而输出阻抗达到 20K ，所以要求语音放大器的输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗，而且不失真地放大声音信号，频率也应满足整个放大器的要求。因此，语音放大器可采用集成运放组成的同相放大器构成，具体电路如图 2-3 所示。图中，放大器的增益 A VF 1   。 f R R 1 由于要求语音放大级的放大倍数为 7.5，所以选择 iR 10K  ， fR 采用阻值为100K 的电位器，使放大器可以根据需要调整。 2、混合前置放大器混合前置放大器的主要作用是将磁带放音机的音乐信号与语音放大器的输出声音信号进行混合放大，可采用反相加法器实现，具体电路如图 2-4 所示。从图中可以看出，输出电压与输入电压之间的关系为： v o      R f R 1 v i 1  f R R 2 v i 2    （2-1）式中， 1iv 为话筒放大器的输出信号， 2iv 为放音机的输出信号。另外， 2

图中的 'R 是平衡电阻，大小为 ' R R // 2R // fR 。 1 根据图 2-2 所示的整机增益分配可知，要使话筒与录音机输出经混响 R 级后的输出基本相等，则要求 f R 1  ， 3 fR R 2 1  ，所以可以选择 fR 39  ， 39K  。耦合电容 1C 、 2C 采用10 f 的极性电容。 20K 1R  ， 2R 3、音调控制器常用的音调控制电路有三种：（1）衰减式 RC 音调控制电路，其调节范围较宽，但容易产生失真；（2）反馈型电路，其调节范围小一些，但失真小；（3）混合式音调控制电路，其电路较复杂，多用于高级收录机中。为了使电路简单、信号失真小，我们采用反馈型音调控制电路。反馈型音调控制电路的原理图如图 2-5 所示。图中， 1Z 和 fZ 是由 RC 组成的网络。因为集成运放 A 的开环增益很大，所以：  A vf  V  o V i   f Z Z 1 （2-2）当信号频率不同时， 1Z 和 fZ 的阻抗值也不统，所以 vfA  随频率的变化而变化。假设 1Z 和 fZ 包含的 RC 元件不同，可以组成四种不同形式的电路，如图 2-6 所示。 3

在图 2-6（a）中，可以得到低音提升；在图 2-6（b）中，可以得到高音提升；在图 2-6（c）中，可以得到高音衰减；在图 2-6（d）中，可以得到低音衰减；如果将图 2-6 所示的四种电路形式组合在一起，得到反馈型音调控制电路，如图 2-7 所示。根据音响放大器的设计技术指标，要使 VL A  A VH  20dB ，结合 VLA 的表达式可知， 1R 、 2R 、 1PR 的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取 1PR  470K  ，有 C 2  1 f PR 1 1 L 2   0.008 F  ， R 2   52 K  。 PR 1 f  2 L f 1 L 1 C 取标称值，则 2 F 0.01 R ， 2 51 K  。由前述的假设条件可得， R 1  R 4  R 2 1 10  R 3  R  51 K  ， PR =PR 1 2  470K R a  3 R 10  15 K C  ， 3  470 pF  ， 1 C C   0.01 F 2 ，由于在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为 1R ，所以级间耦合电容可取 C C i  o  10 F 。 4

4、功率放大器功率放大器（功放）是音响放大器的核心电路，它的作用是给负载（扬声器）提供一定的输出功率。仿真结果 1、语音放大器（1）按下图连接好电路，根据设计要求确定电路中的电阻和电容的具体数值，便将其保存成电路文件。（2）动态指标 Av 的测试图 3.1 语音放大器仿真电路图在电路的输入端输入信号频率为 1Khz 的正弦波，调整输入信号的幅度，使输出电压 Vo 不失真，讲测试结果填入表 3-1，并与理论值比较（3）幅频特性的测量将频率特性测试仪接入电路，根据上，下限频率 Hf ， Lf 的定义，当电压放大倍数的幅值 20 log | vA 下降 3dB 时所对应的频率即为电路的上，下限频率， | 将从测试结果填入表 3-2. 图 3.2 语音放大器的频率上下限测试表 3-1 语音放大器放大倍数的测试结果 iV 10 10 10 oV 77.79 59.896 79.930 1  R f R 1 A v 11 6 8  A v 11 5.99 7.99 1R 10 10 10 fR 100 50 70 VV i o / （实测） 5

表 3-2 语音放大器上，下限频率的测试结果测量值 Hf 69.1584KZ Lf 0Hz 2、混合前置放大器：（1）电路设计按下图连接号电路，根据设计要求确定电路中的电阻和电容的具体数值，便将其保存成电路文件。图 3.3 混合前置放大电路仿真图（2）输出电压的测试在电路的输入端输入频率为 1KZ 的正弦波，调整输入信号的幅度，使输出电压 Vo 不失真，将测试结果填入 3-3，并与理论值比较。表 3-3 混合前置放大器输出电压的测试结果 1iV 2iV OV （实测） V O R  f 1    V 1 i R 1  2 V i R 2    （理 10 10 20 30 29.554 49.049 59.084 69.059 10 20 20 20 （3）幅频特性的测量：特征频率特性测试仪接入电路，根据上，下限频率 fh, fl 的定义，当电压放大倍数的幅值下降 3dB 是所对应的频率几位电路的上，下限频率，讲测试结果填入表 3-4. 论） 30 50 60 70 6

图 3.4 混合前置放大器的频率下限测试图 3.5 混合前置放大器的频率上限测试表 3-4 混合前置放大器上下限频率的测试测量值 Hf 165.645KHZ Lf 1.328Hz 3、音调控制电路（1）电路设计按下图接好电路，根据设计确定电路中电阻和电容的具体数值，并将其保存成电路文件。图 3.6 音调控制电路仿真电路图（2）音调控制特性的测量：低音衰减与提升：将高音提升与衰减电位器 PR2 滑动端调到居中位置（即可变电阻器 PR1 的百分 7

比为 50%），低音提升和衰减电位器 PR1 滑头调到最左边（低音提升最大位置，即可变电阻器 PR1 的百分比为 100%）. ①调节信号发生器，使输出信号 f=40HZ,Vm=100mV,调节电路中音量调节电位器 PR3，使电路输出电压达到最大值，记录此时 PR3 的数值和输出电压的幅值。 PR3= 0 K  Vom= 698.0mV ②保持 PR3 的数值和输入信号幅度不变，讲频率特性测试仪接入电路，设置工作频率的范围为 40HZ----1KZ,测试电路的幅频响应曲线，并记录。（由于此时 C1 被短路，当 F 增大是，Vo 将减小。）观察所记录的幅频响应曲线，从图中独处低音部分的最大提升量并做记录，判断其是否符合理论设计的指标。 F=40HZ 时，低音的最大提升量= 17.004dB ③将低音提升和衰减电位器 PR1 滑动端调到最右边（低音衰减最大位置，即可变电阻器 PR1 的百分比为 0%），重复（3）的步骤。（由于此时 C2 被短路，当 f 增大时，Vo 将增大。） F=40HZ 时，低音的最大衰减量= -16.933dB 图 3.7 音调控制器（低音提升最大位置）频率响应曲线图 3.8 音调控制器（低音衰减最大位置）频率响应曲线高音提升和衰减将低音提升与衰减电位器 PR1 滑动端调到居中位置（即可变电阻器 PR1 的百分比为 50%），高音提升和衰减电位器 PR2 滑头调到最左边（低音提升最大位置，即可变电阻器 PR2 的百分比为 100%）. ①调节信号发生器，使输出信号 f=10KHZ,Vm=100mV,调节电路中音量调节电位器 PR3，使电路输出电压达到最大值，记录此时 PR3 的数值和输出电压的幅值。 PR3= 0 K  Vom= 463mV ②保持 PR3 的数值和输入信号幅度不变，讲频率特性测试仪介入电路，设置工作频率的范围为 10KHZ----1KZ,测试电路的幅频响应曲线，并记录。（由于此时 8

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