音调控制电路模拟部分

1、 电子电工综合实验 模拟部分 实验报告 一实验目的 1、综合运用所学的电子电路知识，设计满足一定指针的音频放大器；2、熟悉使用Multisim仿真软件辅助电子项目设计，并指导硬件实现的过程。2 实验电路原理图 音频放大器实验原理图为三各部分工作原理和电压增益分配1.前置放大电路前置放大电路电压放大倍数由反馈电阻的比值决定，电压增益为，输出电压为： =2.音调控制电路实验原理：音调控制电路主要实现高，低音的提升和衰减。如图所示，是由RC组成的网络，放大电路为集成运算放大器，.设,当信号频率不同时，阻值不相同，会随着频率的改变而变化。其频率特性曲线如下图所示。图中所示是中心频率，一般增益为0 dB

2、;其中分别为低音到中低音，中低音到中音，中音到中高音，中高音到高音的转折频率，一般取为几十赫兹，而=10，一般为几十千赫兹，=10。音调控制只针对于高、低音的增益进行提升、衰减，而中音的增益基本是保持不变的。因此音调控制级电路是由低、高通滤波器组成，下面对电路进行分析。（1） 信号在中频区 由于，因此低，中频区的可视为开路，中，高音频区，则可以视为短路。又因为开环增益很高，放大器输出阻抗又很高，所以（虚地）。因此，R3的影响可以忽略。因此，在中频区可以绘制出音调控制级的等效电路如图6所示，根据假设R1=R2，于是得到该电路的电压增益。（2）信号在低频区因为C3很小，C3、C4支路可视为开路。回

3、馈网络主要由上半边起作用。同样因为开环增益很高，放大器输出阻抗又很高，所以（虚地）。因此，R3的影响可以忽略。当电位器的滑动端移动到A点时，C1被短路，其等效电路如图7（a）所示。下面进行电路的幅频特性分析，该电路是一个一阶有源低通滤波电路，其传递函数表达式为： （式1）式中：，（或）（或）根据前面假设条件：，可得，。当时，即信号接近中频时，当时，当时，当时，C2当成是开路，由此电压增益从图7（a）中可得到： （式2）综上所述，在和时，分别比中频提升了3dB和17dB，我们称和为转折频率，在这两个转折频率之间（），曲线斜率为-20dB/十倍频，即-6dB/倍频。低音最大提升量为20dB。同样分

4、析方法可知，当电位器RW1的滑动端移动到右端B点时，C2被短路。等效电路如7（b）所示，读者可以自行分析。其中转折频率为 (式3)最大衰减量为： （式4）（3）信号在高频区在高频区间，和可视为短路，这是起作用的是，支路如下图所示是音调控制电路的等效电路。可以将,的星型连接转换成,的三角形连接，这样便于分析，转换后的等效电路如下图。其中：=+=3R(=)=+=3R=+=3R 由于前级输出电阻小，输入信号通过反馈到输入端的信号被输出电阻所旁路，所以的影响可以忽略，视为开路。当滑动变阻器滑到C和D点时，等效于跨接在输入和输出之间，且数值较大，也可视为开路，可得到滑动变阻器在C点和D点时的等效电路如下

5、图：，因此可得到：提升电路传输函数为所以高频最大提升量为：,同理，衰减电路传输函数为：由此可得高频最大衰减量为：取,最大提升量约为20dB，最大衰减约为-20dB，因此，当频率在的区间内，电压增益按6 dB/倍频程的斜率变化。四电路中各元件参数选取的计算过程。 1.前置放大电路参数选取由于要求在输入信号为(有效值)，额定输出功率为1W。对于8的负载，需要，即总电压增益为。总电路中只有前置放大电路和功率放大器具有电压放大效果，可以将电压增益分配给两级，第一级为12，第三级为23.58。因为，即，可以取，运算放大器选择A741。2.音调控制电路 根据实验要求，在输入信号频率为100Hz和10kHz

6、时有的提升和衰减量。 由实验原理： ， 取那么，fH2=10fH1=25kHz，所以 由于实验材料的限制，经过初步调试，选择RW1=200k，R1=R2=R3=20k，R4=6.7k，C1=C2=22nF，C3=1nF，运算放大器A741。 3.功率放大器根据1中要求电压增益达到23.58，而，所以，选择R3=680，R2=16k。其它组件沿用标准设置，具体电路如下：五multisim分模块测试的仿真波形和计算结果。1.前置放大电路原理图为仿真波形为：计算结果为：=（有效值）最大值为120=169.68mV,与仿真结果相同。2.音频控制电路原理图为仿真波形为（1）.低频提升将（即图中）调至最左

7、端，对电路使用交流分析，得到由图可得：=42.48HZ，=391HZ，当f=100HZ 时，提升增益为11.99dB,（2）.低频衰减将（即图中）调至最右端，对电路使用交流分析，得到由图可得：=42.15HZ，=389HZ，当f=100HZ时，衰减增益为-11.997 dB,（3）.高频提升将调至中间，将调至最左端，使用交流分析，可得：=2.28KHZ,=20.33,KHZ,当f=10KHZ时，提升增益为12.23 dB,（4）.高频衰减将调至最右端，使用交流分析，可得：=2.29KHZ,=23.71KHZ,当f=10KHZ时，提升增益为12.02 dB,3.功率放大电路原理图为 当输入信号为

8、前置放大电路的输出信号波形时，此电路的输出波形为输出电压有效值为电压增益和输出功率4、 整个音频放大器电路4.1整个电路实验原理图为4.2额定输出功率(信号源为10mv，100Hz)额定功率为4.3最大输出功率 当信号源为26mv，100Hz时，输出为最大不失真波形，如下:波形尚可，输出电压为当信号源为27mv时，波形为波形已失真故最大输出功率是6 硬件实验我们搭建的总的电路图如下，6.1前置放大电路输出为音调控制电路输出波形为最终输出波形为6.2音调控制电路100HZ和10KHZ时的输出波形为100HZ：增益为10KHZ：增益为七实验问题分析改进及实验总结这次仿真和试验总的来说有这么几个问题

9、. 示波器的波形图杂讯很多，有时候甚至不能得到想要的图形。得不到波形图的原因是杂讯对示波器干扰，使得示波器不能显现，调节横轴纵轴再重新自动设置就可以解决这个问题。杂讯的问题，可以尽量减少导线的使用，保持元件的稳定，另外就是尽量使导线保持平行，这样可以减少一些杂讯。当然，由于接口稳定性，元件的性能等原因，杂讯在所难免，在通过放大以后，杂讯也会被放大。可以通过高频衰减等来减小这种杂讯。电路中元件连接问题。实验过程中其他组很多同学的测试过程中都发生过爆炸的现象，一方面是电路连接问题，尤其是电容的正负极，一旦连接错误就很可能导致爆炸，另一方面参数设置问题。我们在重复检查了几遍，确保电路连接以及电容正负极性，正确设置参数后有很好的结果，没有发生类似问题8 思考题1. 如何减小电源噪声对音频放大器的影响？ 尽量减少电线的使用，布线时尽量减少回路环的面积，多让电线平行分布，以降低感应噪声；电源线和地线要尽量粗，除减小压降外，还能降低耦合噪声。因为本实验最后出的效果是在音调控制电路的高频衰减部分上完成的，所以可以选取适当的电阻和电容，在前置放大电路的输入端作一个高通滤波器，示意图如下，以滤掉低频信号、减少干扰。高通滤波器示意图2. 如何解决功率放大器