毕业设计（论文）-基于音响设备系统的设计与制作.doc

I 基于音响设备系统的设计与制作 基于音响设备系统的设计与制作 摘 要 本文介绍了音响放大器的原理和设计方法.通过对原理的分析和研究，设计一种具有 电子混响、音频控制的音响放大器。通过本课题的设计，要求了解小信号放大器、功率 放大器、音调放大器等电路和其它外围电路的设计与主要性能的测试方法，并掌握电路 的计算机仿真的方法，确定整机电路的级数，再根据各级的功能及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级逐级计算。掌握每个电 路中需要的集成电路的原理和功能，了解构成电路的主要类型，因为设计的是一种简单 的音响放大器，因此考虑到的是它的实用性。即使用的方便性、简单性、高效性以及功 放效果好等优点。 关键词：电子混响；功率放大；音调放大 Based on the design and production of audio equipment systems Abstract The article introduced the principle and design procedure of the audio amplifier. After have analyed and studied the principle, design one kind of the audio amplifier with Electron reverberation and VF Controled. Though design the audio amplifier, not only know the circuit of the Small signal amplifier, Frequency amplifier and VF amplifier. Knowing the design of the Outer-ring circuit and testing method of the Main function. Grasp the method of the computer simulates, Ascertain that the Grade of the Entire electromechanical road. According to all of the various levels function and technology, Assign the voltage, And then calculate all of the various levels circuit parameter respectively, Generally from level begins to secretly scheme against forward step one by one step. Grasp the Principle and function of the IC needed in every Circuit. Know the type composing the main part of circuital, Because of designing that is one kind of simple audio amplifier, consider its pragmatism. simplicity high- effect and meritorious service to a certain extent effect being put into use are easy to wait for merit. Key Words: Electron reverberation；Power amplification；Pitch amplification 目 录 引 言 .1 1 音响放大器的设计任务及基本原理 .2 1.1 音响放大器的设计任务2 1.1.1 设计规划 2 1.1.2 主要技术指标 2 1.2 音响放大器的基本原理2 1.2.1 音响放大器的基本组成及各部分电路原理 2 1.2.2 音调控制器 5 1.2.3 功率放大器 9 2 响放大器主要技术指标及测试方法 12 2.1 概述主要的技术指标.12 2.2 测试方法.12 3 实际电路的设计 14 3.1 设计过程 .14 3.1.1 功率放大器的设计 .14 3.1.2 音调控制器（含音量控制）的设计 .15 3.1.3 话筒放大器的设计 .16 3.1.4 混合前置放大器的设计 .17 3.2 整机电路图.17 3.3 选用的元器件.18 3.3.1 LA4102 .18 3.3.2 LM324 19 3.3.3 BBD 延时器 MN3102、MN3207 .21 4 电路的安装调试 24 4.1 合理布局，分局装调.24 4.2 电路调试技术.24 4.3 整机功能试听.25 结 论 26 参考文献 27 致 谢 28 附 录 29 1 引 言 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。 1906 年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术的先河。1927 年 贝尔实验室发明了负反馈技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代 表性的如“威廉逊“放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低， 至 50 年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。由于 电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱。60 年代晶体管的出现，使广大 音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低 的失真、较宽的频响及动态范围等特点。在 60 年代初，美国首先推出音响技术中的新成 员-集成电路，到了 70 年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步 被音响界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电 路。70 年代的中期，日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子 管纯厚、甜美的音色，以及动态范围达 90dB、THD C3,则：在中、低音频区，C3可视为开路；在中、高音频区， C1、C2可视为短路。 图 1-6 音调控制电路 （1）当 0 ff 时，音调控制器低频等效电路如图 1-7 所示，其中图 1-7（a）为 1 RP的滑臂在最左端，对应于低音频提升最大的情况，图 1-7（b）为 1 RP滑臂在最右端， 对应于低音频衰减最大情况。图 1-7（a）实质上是一个一阶有源低通滤波器，其传递函 数表达式为： （a）低音频提升 (b) 低音频衰减 图 1-7 音调控制器低频等效电路 1 2 1 21 . /1 /1 )( j j R RRP U U SA i o （1-2） 式中 21 1 1 CRP 或 21 1 2 1 CRP fL 221 21 2 CRRP RRP 或 221 21 2 2CRRP RRP fL 1L ff 时， 2 C可视为开路，运放的反相输入端为虚地，因运放输入电流0I， 4 R影响可忽略，此时电压增益为： 1 21 R RRP AuL （1-3） 1L ff 时，由式（1-3）得 )1( )1.01( 1 21 1 j j R RRP Au （1-4） 模为 2 2 1 21 1 uL u A R RRP A （1-5） 此时电压增益相对 uL A下降了dB3。 2L ff 时，由式（1-4）得 )101( )1( 1 21 2 j j R RRP Au （1-6） 模为 uL uA R RRP A14.0 10 2 1 21 2 （1-7） 此时电压增益相对 uL A下降了 17dB。 21LLxL fff范围内，电压增益衰减速率为dB20/10 倍频程。 同样可得出图 1-7（b）所示电路表达式，其增益相对于中频为衰减量。音调控制器 工作在低音频时，幅频特性如图 1-5 左半部虚线所示。 （2）当 o ff 时，音调控制器高音频等效电路如图 1-8(a)所示。在高音频段 1 C、 2 C可视为短路， 4 R与 1 R、 2 R 组成星形联接，为分析方便，将其转换成三角形联接后的 等效电路如图 1-8(b)所示。 (a) 高音频等效电路 (b) 三角形联接后的等效电路 图 1-8 音调控制器高频等效电路 电阻关系式为: )/( 24141 RRRRRRa )/( 14242 RRRRRRb )/( 42121 RRRRRRc 若取 421 RRR，则 421 333RRRRRR cba 这时高频等效电路如图 1-9 所示，图 1-9（a）为 2 RP的滑臂在最右端时，对应于高 频提升最大的情况，图 1-9(b)为 2 RP滑臂在最左端时，对应于高频衰减最大的情况。该电 路为一阶有源高通滤波器，其传递函数表达式为 4 3 . /1 /1 )( j j R R U U SA a b i o （1-8） 33 3 )( 1 CRRa 或 33 1 )(2 1 CRR f a L 33 4 1 CR 或 33 2 2 1 CR fH （a）高频提升 （b 高频衰减） 图 1-9 高频等效电路 通过低频等效电路相同方法分析，可得到以下关系式： 1H ff 时， 3 C可视为开路，)0( 1 0 dBAu 1H ff 时， )9 . 2(4 . 12 03 dBAA uu 2H ff 时， )17( 1 . 72/10 04 dBAA uu 2H ff 时， 3 C可视为短路，电压增益为 33 / ) RRRA auH （1-9） 21HHxH fff范围内,电压提升速率为 20dB/10 倍频程，音调控制器高频时幅频特性 如图 1-5 中右半部虚线所示。 实际应用中，通常是给出低频区 Lx f和高频区 Hx f处的提升量或衰减量 x(dB),再根据 下式求出转折频率)( 12LL ff和)( 21HH ff。 即 6 2 2 x LxL ff （1-10） 6 1 2/ x LxH ff （1-11） 1.2.3 功率放大器 功率放大器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，输出的信号的非线性失真尽可能的小，效率尽 可能高。功率放大器的常见电路形式有单电源供电的 OTL 电路和正负双电源供电的 OTC 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。 （1）. la4100 与 la4102 集成音频功率放大器 功率放大器的作用是给负载 RL 提供一定的输出功率。当负载一定时，希望功率放 大器的输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。 由于集成功率放大器具有性能稳定，工作可靠，安装与调试简单等优点，因此在音 响设备中普遍采用集成功率放大器。 图 1-10 是集成功率放大器 LA4100（LA4101、LA4102）的内部电路图，它们由输 入级、中间级（第二级和第三级）和输出级三部分组成。 输入级是由 T1、T2 组成的单端输入、单端输出的差动放大电路。外接电源 EC 经过 T3、R4、R5和 T5 组成的分压网络，在端点 10 上产生直流电压 U10，其值等于 EC/2。该 直流电压通过电阻 R1加到 T1 的基极，作为 T1 的基极偏置电压。输出端点 1 通过 R11接 到 T2 管的基极，实现交直流负反馈。其中，直流负反馈用来稳定输出端点 1 的直流电 位，使它维持在 EC/2 上。交流负反馈用来稳定整个放大器的增益，并改善放大器的非 线性失真。 中间级由第二级和第三级组成。其中第二级是由 T4 管组成的电流串联负反馈放大 器，T5、T6 管组成的镜象恒流源是该放大器的集电极有源负载。因此第二级放大器具有 很高的增益。第三级是由 T7 管组成的电流串联负反馈放大器，它为输出级提供所需的 推动电压。 输出级是由 T8T14 管组成的互补对称功率放大电路。其中，T12 和 T13 组成等效 的 NPN 管，T8 和 T14 组成等效的 PNP 管。为了克服交越失真，将 T12 的集电极直流电 压通过 R8加到 T8 管和 T12 管的基极，同时，电源电压 EC 通过 R9加到 T8 管的发射极， 并通过 T9T11 管加到输出端点 1，以保证加到 T8、T12 和 T13 管 B、E 间的静态电压 大于各管的导通电压，而 T14 管所需的偏置电压则由 T8 管提供。 图 1-10 集成功率放大器 LA4100（LA4101、LA4102）的内部电路图 （2）.集成功放的典型应用 图 1-11 OTL 形式电路图 该电路外部元件的作用如下： 电容名称从左到右：CF、C1 、C2、CD、C3、CB、C4、CH、CC RF、CF 与内部电阻 R11组成交流负反馈支路，控制电路的闭环电压增益 Auf， 即: Auf R11 / Rf 相位补偿。CB减小，频带增加，可消除高频自激。CB一般取几十至 几百皮法。 CC 输出端的耦合电容，两端的充电电压等于 VCC/2，CC一般取耐压大于 VCC/2 的几百微法电容。 CD 反馈电容，消除自激振荡，CD一般取几百皮法。 CH 自举电容， 使复合管 YT12、YT13 的导通电流不随输出电压的升高而减小。 C1 输入端的耦合电容。 C3 C4 滤除纹波电压，一般取几十至几百微法。 C5 用来滤去高音频分量，改善声音质量。 C2 电源滤波，可消除低频自激。 2 响放大器主要技术指标及测试方法 2.1 概述主要的技术指标 有额定频率，频率响应，音调控制性，输入阻抗，输入灵敏度，噪声电压，整机频 率。 2.2 测试方法 1. 额定功率 音响放大器失真度小于某一数值（如 5%）时的最大功率称为额定功率，即式中 RL 额定负载阻抗： R U P L O O 2 （2-1） U0（有效值）RL两端的最大不失真电压。 测量 P0的条件：信号发生器输出频率 fi=1kHz,输出电压 Ui=20mV,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 RP3置于最大值，双踪示波器观测 U0及 U0的波形，失真度测量仪监测 U0的波形失真。测量 P0的步骤是：功率放大器的输 出端接额定负载电阻 RL（代替扬声器） ，输入端接 Ui，逐渐增大输入电压 Ui，直到 U0 的波形刚好不出现削波失真（或3%） ，此时对应的输出电压为最大输出电压，由上式 可算出额定功率 P0， 注意，最大输出电压测量后应迅速减小 Ui，否则会因测量时间太久而损坏功率放大 器。 2. 频率响应 放大器的电压增益相对于中音频 f0(1kHz)的电压增益下降 3dB 时所对应的低音频率 fL和高音频率 fH称为放大器的频率响应。测量条件同上，调节 RP3 使输出电压约为最大 输出电压的 50%。测量步骤是：话筒放大器的输入端接 Ui=20mV，输出端接音调控制器， 使信号发生器的输出频率 fi 从 20Hz50kHz 变化（保持 Ui=20mV 不变） ，测出负载电阻 RL上对应的输出电压 U0，用半对数坐标纸绘出频率响应曲线，并在曲线上标注 fL与 fH 值。 3. 音调控制特性 Ui=100mv 从音调控制级输入端耦合电容加入，U0从输出端耦合电容引出。先测 1kHz 处的电压增益 AU0（0dB） ，再分别测低频特性和高频特性。测低频特性：将 RP1 的滑臂分别置于最左端和最右端时，频率从 20Hz1kHz 变化，记下对应的电压增益。同 样，测高频特性是将 RP2 的滑臂分别置于最左端和最右端，频率从（150）kHz 变化， 记下对应的电压增益。最后绘制音调特性曲线，并标注 fL1、fLx、fL2、f0(1kHz)、fH1、fH2 等频率对应的电压增益。 4. 输入阻抗 从音响放大器输入端（如话筒放大器输入端）看进去的阻抗称为输入阻抗 R。如果 接高阻话筒，Ri 应远大于 20k。接电唱机，Ri 应远大于 500k。Ri 的测量方法与放 大器的输入阻抗测量方法相同。 5. 输入灵敏度 使音响放大器输出额定功率时所需的输入电压（有效值）称为输入灵敏度。测量条 件与额定功率的测量相同。测量方法是，使 Ui 从零开始逐渐增大直到 U0达到额定功率 值时对应的电压值，此时对应的 Ui值即为输入灵敏度。 6. 噪声电压 音响放大器的输入为零时，输出负载 RL上的电压称为噪声电压 UN，测量条件同上。 测量方法是，使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用示波器观察输出负载 RL的电 压波形，用交流电压表测量其有效值。 7. 整机效率 %100 P P C O （2-2） 式中 P0输出的额定功率； Pc输出额定功率时所消耗的电源功率。 3 实际电路的设计 3.1 设计过程 设计电路：本题的设计过程为：首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技 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级逐级 计算。本题已经给定了电子混响器电路模块，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。根据题意要求，输入信号为 5mV 时输出功率的最大 值为 1W，因此电路系统的总电压增益，由于实际电路中会有 损耗，故取，各级增益分配如图 3-1 所示。功放级增益 Av4由集成功放 块决定，取 Av4=100(40dB),音调控制级在 f0=1kHz 时，增益应为 1(0dB)，但实际电路有 可能产生衰减，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 带宽积的限制，各级增益不宜太大，取 Av1=7.5(17.5dB)，Av2=1(0dB)。上述分配方案还 可以在实验中适当变动。 图 3-1 各级电压增益分配图 3.1.1 功率放大器的设计 由于采用集成功率放大器，电路设计变得十分简单，只要查阅手册便可得到功放块 外围电路的元件值，如图 3-2 所示。其功放级的电压增益 4u A为 4u A=20K F R=100 得 F R=200 如果输出波形出现高频自激(叠加毛刺)，可以在脚与脚之间加 015F 的电容。 图 3-2 功率放大器 3.1.2 音调控制器（含音量控制）的设计 音调控制器的电路如图 3-3 所示。运算放大器选用单电源供电的四运放 LM324，其 中 RP33称为音量控制电位器，其滑臂在最上端时，音响放大器输出最大功率。转折频率 2L f及 1H f 2L f= LX f 6/ 2 X =400Hz 则 1L f= 2L f/10=40Hz 1H f= HX f 6/ 2 X =2.5KHz 则 2H f=10 1H f=25 KHz R31、R32、RP31不能取得太大，否则运放漂移电流的影响不可忽略，但也不能太小， 否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。一般取几千欧至几百千欧。现取 RP31=470k，R31=R32=47k，则 uL A=(RP31+R32)R3l=1+RP31R3l=11(208dB) 1L f=12RP3lC32 则 C32=0.008 131 2 1 L fRP F 取标称值 001F，即 C31=C32=O0lF Ra=Rb=Rc=3 1 R=3 2 R=3 4 R 则 R34=R31=R32=47kQ Ra=3R4=141k uH A=(Ra+R3)R320dB R33=Ra/10=141k 取标称值 13k 2H f=12R3C3 则 C33= 233 2 1 H fR =490pF 取标称值 510pF 取 RP32=RP31=470k，RP33=10K，级间耦合与隔直电容 C34=C35=10F 图 3-3 音调控制器 3.1.3 话筒放大器的设计 图 3-4 所示电路由话筒放大电路组成。其中 A 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筒放大器电路，其放大倍数 1u A为 1u A=1+R12/R11=7.8(17.8dB) 四运放 LM324 的频带虽然很窄(增益为 1 时，带宽为 1MHz)，但这里放大倍数不高， 故能达到 H f=10kHz 的频响要求。 电路图： 图 3-4 话筒放大器 该电路在 EWB 中的仿真如图 3-5 所示，其中 A 通道为输入端 Ui，Ui=5mV;B 通道 为输出端 Uo, Uo40 Mv。放大倍数为 Au=40/5=8,满足设计框图的要求。 元件参数选用： 电阻：R =10K R =68K R=10K *2 电容：C =10uF C =1uF 集成电路： LM324 3.1.4 混合前置放大器的设计 混合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如图 3-5，输出电 压 Uo2的表达式为 Uo2=-(R22R21)Uo1+(R22R23)Ui2 元件参数选用： 电阻： R =10K R =39K R =39K R=10k *2 RP =10k RP =10k 电容： C =10uF C =10uF C =10uf C =10uf C =10uf 集成元件： LM324 根据图 35 的增益分配，混合级的输出电压 U02375mV，而话筒放大器的输出 U01已经达到了 U02的要求，即 U01=Au1Ui1=39mV，所以取 R21=R22。录音机输出插孔 的信号 Ui2一般为 100mV，已经远大于 U02的要求，所以对 Ui2要进行适当衰减，否则输 出会产生失真。取 R23=100k，R22=R21=39k，以使录音机输出经混合级后也达到 U02 的要求。如果要进行卡拉 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 RPl1、RPl2，分别控制声音和音乐的音量。 以上各单位电路的设计值还需要通过实验调整和修改，特别是在进行整机调试时， 由于各级之间的相互影响，有些参数可能要进行较大变动，待整机调试完成后，再画出 整机电路。 3.2 整机电路图 整机电路图，如图 3-5 所示。 图 3-5 整机电路图 3.3 选用的元器件 3.3.1 LA4102 （1） 内部电路 LA4102 内部电路工作原理： 上图为 LA4102 集成功放的内部电路,具有集成功放典型电路的结构,它由输入级、中 间级和输出级三部分所组成。其中 VT1 、VT2 为差动输入级。VT3 、R4 、R5 组成分 压网络，一方面为 VT1 提供静态偏置电压，另一方面为 VT5 、VT6 组成的镜像恒流源 提供参考电流。VT4 、VT7 组成两级电压放大器，具有较高的电压增益。VT8、VT14 组成的 PNP 型复合管与 VT12、VT13 组成的 NPN 型复合管共同构成互补对称推挽输出 电路。R9 、VT9 VT11 为电平移动电路，给末级功放提供合适的静态偏置。R11 接于 输出端和 VT2 的基极之间，构成很深的直流负反馈，可以稳定静态工作点，提高共模 抑制比。此集成功放采用单电源供电方式接成 OTL 电路形式，也可以采用正负双电源供 电方式（脚接负电源）接成 OCL 电路形式。 （2） 各脚排列 LA4102 外观图解释： 图 3-6 LA4102 外观图 LA4102 为双列直插式结构，它共有 14 个外引线，每边有 7 个。靠近散热片一端有 贺槽指示的为“1”端， “1”端为输出端， “3”端为公共端， “4” 、 “5”端接消振电容， “6”脚为放大器的反相输入端，在应用电路中与输出端连成反馈电路， “9”脚为放器的 同相输入端，在应用电路中为信号输入端， “10”脚为纹波抑制，应用电路中接有大电容， “12”脚为向外提供电源端， “13”脚为自举电路的端点， “14”脚为电源。 3.3.2 LM324 （1）内部电路： 图 3-7 LM324 内部电路图 工作原理： LM324 是四运放集成电路，它采用 14 脚双列直插塑料封装，外形如图 3-7 所示。 它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。由 于 LM324 四运放电路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，因此被广泛应用在各种电路中。 （2）各脚排列解释： 图 3-8 管脚连接图 每一组运算放大器有 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，表示 运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出 端 Vo 的信号与该输入端的相位相同。引出脚的引脚功能: 1 第一运放器输出端 2 第一运放器反相输入 3 第一运放器同相输入 4 电源 Vcc 5 第二运放器同相输入 6 第二运放器反相输入 7 第二运放器输出端 8 第三运放器输出端 9 第三运放器反相输入 10 第三运放器同相输入 11 接地 12 第四运放器同相输入 13 第四运放器反相输入 14 第四运放器输出端 （3）典型原理图: 图 3-9 典型原理 3.3.3 BBD 延时器 MN3102、MN3207 （1）内部电路 图 3-10 3207 内部原理图 各引脚的含义：1-GND 2-CP1 3-IN 4-VGG 5-VDD 6-CP2 7-OUT1 8-OUT2 图 3-11 3102 内部原理图 各引脚的含义：1-VDD 2-CP1 3-GND 4-CP2 5-OX3 6-OX2 7-OX1 8- VGGout 工作原理： MN3102 低压 BBD 用时钟发生/驱动电路 概述：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。 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(410V) 用途：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。 3207B 1024 段低压低噪声 BBD 电路 3207 是 1024 段低电压工作的低噪声 BDD，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 （2）各脚排列 图 3-12 管脚排列图 4 电路的安装调试 4.1 合理布局，分局装调 音响放大器是一个小型电路系统，安装前要将各级进行合理布局，一般按照电路的 顺序一级一级地布局，功放级应远离输入级，每一级的地线尽量接在一起，连线尽可能 短，否则很容易出现自激。 安装前应检查元器件的质量，安装时特别要注意功放块、运算放大器、电解电容等 主要零件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装，也可以从功放级开始向 前逐级安装。安装一级调试一级，安装两级要进行级联调试，直到整机安装与调试完成。 4.2 电路调试技术 电路的调试过程一般是先分级调制，再级联调试，最后整机调试与性能指标测试。 分级调试又分为静态调试与动态调试。静态调试时，将输入端对地短路，用万用表 测该级输出端对地的直流电压。话放级、混合级、音调级都是由运算放大器组成的，其 静态输出直流电压均为 Vcc2，功放级的输出(OTL 电路)也为 Vcc2且输出电容 Cc 两端充电电压也应为 Vcc2。动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该级 输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接 错，元器件数值是否合乎要求，否则是不会出现很大偏差的，因为集成运算放大器内部 电路已经确定，主要是外部元件参数的影响。 单级电路调试时的技术指标较容易达到，但进行级联时，由于级间相互影响，可能 使单级的技术指标发生很大变化，甚至两级不能进行级联。产生的主要原因是布线不太 合理，连接线太长，使级间影响较大，阻抗不匹配。如果重新布线还有影响，可在每一 级的电源间接入 RC 去耦滤波电路，R 一般取几十欧，C 一般取几百微法。特别是与功 放级进行级联时，由于功放级输出信号较大，对前级容易产生影响，引起自激。常见高 频自激现象如图 4-1 所示，产生的主要原因是集成块内部电路引起的正反馈，可以加强 外部电路的负反馈予以抵消，如功放级脚与之间接入几百皮法的电容，形成电压并 联负反馈，可消除叠加的高频毛刺。常见的低频自激现象是电流表有规则地左右摆动， 或示波器上的输出波形上下抖动。产生的主要原因是输出信号通过电源及地线产生了正 反馈。可以通过接入 RC 去耦滤波电路消除。为满足整机电路指标要求，可以适当修改 单元电路的技术指标。设计整机实验电路图，与单元电路设计值相比较，有些参数进行 了较大的调整。 图 4-1 常见高频自激现象 4.3 整机功能试听 用 8/4W 的扬声器代替负载电阻 RL，进行以下功能试听。 话筒扩音 将低阻话筒接话筒放大器的输入端。应注意，扬声器的方向与话筒方向 相反，否则扬声器的输出声音经话筒输入后，会产生自激啸叫。讲话时，扬声器传出的 声音应清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。 电子混响效果 将电子混响器模块接话筒放大器的输出。用手轻拍话筒一次，扬声 器发出多次重复的声音，微调时钟频率，可以改变混响延时时间。 音乐欣赏 将录音机输出的音乐信号，接人混合前置放大器，改变音调控制级的高 低音调控制电位器，扬声器的输出音调发生明显变化。 卡拉 OK 伴唱 录音机输出卡拉 OK 磁带歌曲，手握话筒伴随歌曲歌唱，适当控制 话筒放大器与录音机输出的音量电位器，可以控制歌唱声音量与音乐声音量之间的比例， 调节混响延时时间可修饰、改善唱歌的声音。 结 论 我的这个题目属于一个低频电子线路设计，主要运用模拟电路的相关知识。 在查阅了很多关于音响放大方面的书，最后又在指导老师的帮助下，经过认真的思 考，确定了最终的方案。通过这次毕业设计，使我意识到要把一个设计做好，首先要有 系统化思维，再者就是有模块化思维，尽量使每一个模块在实现功能的基础上简单。然 而要想进一步了解我们现在使用的音响就需要知道：高级的音响设备中都是把全频带的 音响信号按照频率的高低分成几个频段,然后把每一频段送往对应频段的扬声器以获得失 真小的音响效果。有两种方法:第一种是在功率放大器后面通过电抗元件组成分频器,把 功率输出信号分成几个频带送到不同频率的扬声器;第二种是在功率放大器面前用 RC 有 源滤波器进行分频,然后送到专用的功率放大器放大,再送到相应频带的扬声器。两者比较 起来前者少用一个功率放大器,但分频器电路通过的电流过大,需要有通过大电流的电感元 件,有一定的功率耗损,与喇叭不易匹配。电子分频器要多用一个功率放大器,因为它是小 功率分频可采用 RC 滤波器,损耗小,易于获得较陡的分频特性,功率放大器与喇叭易于匹 配,所以采用第二种比较好 通过这次毕业设计，我了解了音响放大器内部电器的工作原理，熟悉了其外围电路 的设计与主要性能参数的测试方法，并掌握音响放大器的设计方法与小型电子线路系统 的装调技术。由于自己的在电子设计方面经验的不足使得实验板对音频信号的放大的效 果不是很好！但是这使我积累很好的实践基础，为以后的工作和学习打下了良好的基础. 参考文献 1 张肃文等编.高频电子线路(第三版) M.北京：高等教育出版社,2008 2 康光华主编.电子技术基础.：模拟部分(第四版)M.北京：高等教育出版社,2005. 3 陈汝全.电子技术常用器件应用手册M.北京：机械工业出版社，1994. 4 郝云芳.低频电子线路实验指导M.西安：西安邮电学院,2008. 5 王毓银，数字电路逻辑设计（第四版）M.北京：高等教育出版社，2004. 6 沈小丰，余琼蓉.电子线路实验模拟电路实验(第一版) M.北京：清华大学出版社，2008. 7 毕满清.电子设计实验与课程设计（第三版）M.北京：机械工业出版社，2009. 8 精诚电子设计 9 中国电子制作网 10 中国电子技术论坛 致 谢 在本次毕业设计中，不仅自己付出了很多心血，也得到了很多老师和同学的支持， 为我创造了很多有利条件，在毕业设计的开始，给了我很多帮助，指导我了解了很多音 响的相关知识，并在当我设计遇到困难时，及时的给予帮助和鼓励，同时，对我其他学 科的鼓励也渗透在毕业设计的同时，给了我莫大的信心，为我顺利完成毕业设计起到了 非常重要的作用。同时。我还要感谢实习组及实验室的所有老师，为我的毕业设计提供 了非常便利的条件。最后还要感谢帮助我的同学，在我遇到困难时给予我耐心的帮助。 再次对在本次毕业设计中给予过我帮助的老师和同学至上我最真挚的谢意！ 附 录 CRP CRRP RRP R RPR CRP RRP CRRP R RPR RPCR RRPCRPR RPCR RPRPCR R RPC RP R R C RP C RP R R CRPR u u jw jw jw jw jw jw jw jw jwjw jw jwAsA i o 21 221 21 1 12 21 21 221 1 12 121 21212 121 1122 1 12 1 2 1 2 1 2 1 2 1 212 1 1 1 1 1 1 1 1 1 / 令 CRP w 21 1 1 ， CRRP RRP w 221 21 2 可得： w w R RRP u u jw jw jwA i o 1 2 1 21 1 1 令 C RR w a33 3 1 CR w 33 4 1 可得： w w R R u u jw jw jwA a b i o 4 3 1 1 ff H1 1 时，C3视为开路，有： 01 3 R R A b a V dB 当 f=f H1 且 f w H1 2 3 ， ww 34 10时有： j j jw jw V R R w w R R A b a a b 1 . 01 1 1 1 4 3 3 ，其模为：dB V AA 9 . 24 . 12 0 3 当 f=时， f H2j j jw jw V R R w w R R A b a a b 1 101 1 1 1 4 3 4 ，其模为： dB VV AA 171 . 7 2 10 04 按照实际惯例，一般给出 ff H L , 1 的值及该处的提升/衰减量 X，再由下式求出 ffff HHLL 2112 ,的值。该公式为： 2 6 2 X L ff L ， 2 6 1 X H ff H 在KHz f 1 0 ,Hz f L 100,KHz f h 10处各有dB12的调节范围， dB VV AA HL 20 。 Hz L X L ff 400100 22 6 12 6 2 Hz Hz L L f f 40 10 400 10 2 1 KHz H X H ff 5 . 210 2 10 2 6 12 3 6 1 10 2 f H f H1 KHz25 R1 2.0kOhm_5% R2 1.69kOhm_1% R3 10.0kOhm_1% R4 10.0kOhm_1% Rf 12kOhm_5% C1 33nF C2 2.2nF 10F 3 2 11 4 1 LM324N 9V VCC Ui Uo M I1(s) Ic(s) If(s) I2(s) 此电路是一个无限增益多路反馈滤波电路，转换为如