湖北工业大学模电课程设计

1、目录第一章.绪论第二章.设计目的内容2.1.设计目的2.2.课程设计内容第三章.音响放大器的组成框图第四章.单元电路设计54.1.话音放大器54.2.电子混响器64.3.混合前置放大器7 4.4.音调控制器7 4.5.功率放大器8第五章.主要技术指标参数计算与相应电路图设计105.1. 混合前置放大器设计105.2. 话音放大器的设计105.3. 话音放大器与混合前置放大器的设计115.4. 音调控制器的设计115.5. 功率放大器的设计145.6. 整机电路设计16第六章.音响放大器的测试方法17第七章.实验设计总结与感悟19音响放大器课程设计第一章.绪论1.1引言 伴随着科学技术的迅速发展

2、，人们生活水平的不断提高，对音频功率放大器的要求越来越高。音频是多媒体中的一种重要媒体。人能够听见的音频信号的频率范围大约是 60Hz-20kHz 其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内，而音乐和其他自然声响是全范围分布的。 如何通过分析仪器让音频功放达到更高的要求是许多人为之努力的永恒的课题，声音经过模拟设备记录或再生，成为模拟音频，再经数字化成数字音频，音频分析就是以数字音频信号为分析对象以数字信号处理的各种理论为分析手段，提取信号在时域，频域内一系列特性的过程。 本文基于所学知识模拟制作音响功率放大器，践实所学知识掌握程度，并通过对所学知识来制造和改进相关产品，实际动手的过程中遇见了

3、很多问题，但是在老师的指导和帮助下解决相应的问题。同时在与同组人的讨论学习过程中加强可团队意识的培养，加强了相互间协调合作的能力，从而高质、高效的完成本项任务。1.2 音频功率放大器概述 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年美国的德福雷斯特发明了真空三极管，开创了揉电声技术的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈NFB（Negative feedback）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，而1947年威廉逊先生在一篇设计Hi-Fi（High Fidelity）放大器的文章中介绍了一种成功运用负反馈技术，成

4、为了Hi-Fi史上一个重要的里程碑。 60年代由于晶体管的出现，使功率放大器步入了一个更为广阔的天地。晶体管放大器细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点，各种电路也相应产生，如：“OTL （Output Transformer Less）” 无输出放大器、“OCL（Output Capacitor Less）”放大器等。直至70年代，晶体管放大技术的应用已相当成熟，各种新型电路不断出现，如：较成功地解决了负反馈电路的瞬态失真和高频相位反转问题的无负反馈放大电路；成功地将甲、乙放大器的优点结合在一起的超甲类放大电路；具有输出功率大、失真小的电流倾注式放大电路等等。从而使晶体管放大

5、器成为音响技术发展中的主流。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。第二章、设计目的与内容1.设计目的（1）了解音响放大器的构成，并组成一个简单的音响放大器。 （2）理解音调控制器，集成功率放大器的工作原理和应用方法。 （3）理解和掌握音响放大器的主要技术指标和测试方法。 （4）根据给出的技术条件和指标，设计音响放大器。 （5）能够独立搭接电路、掌握调试技术2课程设计内容设计一个具有话筒扩音，音调控制，音量控制，电子混响，卡拉OK伴唱等功

6、能的音响放大器主要技术指标 （1） 额定功率Po1W( 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。幅频特性如图4-32所示1音调控制曲线图根据音响放大器的设计技术指标，要使，结合的表达式可知，、的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取，有，。取标称值，则，。由前述的假设条件可得，由于在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为，所以级间耦合电容可取。5功率放大器功率放大器(简称功放)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，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。LA4100LA4102集成功率放大器内部电路

7、第五章、主要技术指标参数计算与相应电路图设计根据技术指标要求，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。音响放大器的输入为5mV时，额定功率P1W，负载阻抗为8，则输出电压总电压增益Av=Vo/Vi566倍，由于实际电路中会有损耗，故取Av=600 各级增益分配如下图所示1、混合前置放大器的设计根据 Vi1为话筒放大器输出的电压，Vi2为放音机输出的电压，Vo为混合后输出的电压。所以取Rf =30K R1=10K；音放机输出插孔的信号电压一般为100mV，已基本达到放大的要求不需要话。取R2 =30k 。 2、

8、话音放大器的设计等于7.5，令R2等于20K，有 可得等于130K。要求远大于20K，而输入阻抗约为R1，则R1取500K C1=C3=10uF，C2=1uF。3、话音放大器与混合前置放大器的设计 上图所示电路由话音放大与混合前置放大两级电路组成。4.音调控制器的设计根据音响放大器的设计技术指标，要使，结合的表达式可知，、的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取，有，。取标称值，则，。由前述的假设条件可得，由于在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为，所以级间耦合电容可取。已知fLx=100Hz，fHx=10kHz，x=12dB。fL2及fH1； fL2 = fLx *2x/6=400Hz，则fL1 =

9、fL2/10=40Hz ； fH1 = fHx /2x/6=2.5kHz ，则fH2= 10fH1=25kHz EDA仿真电路图设计如下：1、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%）.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

10、，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= -16.933dB2、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

11、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%）.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 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C2被短路，当F减少时，Vo将减小。）观察所记录的幅频响应曲线，从图中独处高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=10KHZ时，高音的最大

12、提升量= 13.274dB 将高音提升和衰减电位器PR2滑动端调到最右边（高音衰减最大位置，既可变电阻器PR2的百分比为0%），重复（3）的步骤。（由于此时C2被短路当f减少时，Vo将增大。） F=10KHZ时，高音的最大衰减量= -12.78dB 5、功率放大器的设计因为 故取RF=200RF、CF与内部R11组成交流负反馈支路，控制功放级的电压增益AVF,即：CB为相位补偿电容，CB减小，带宽增加，可消除高频自激。CB一般取几十到几百皮法。CC为OTL电路的输出端电容，两端的充电电压为等于VCC/2.，CC一般取耐压值远大于VCC/2的几百微法的电容。CD为反馈电容，消除自激振荡，CD一般

13、取几百皮法。CH为自举电容，使复合管T12，T13的导通电流不随输出电压的升高而减小。C3、C4可滤除纹波，一般取几十至几百微法。C2为电源退耦滤波，可消除低频自激。6、整机电路设计C1C3RfR1R2-+C2A1+9VAB+150K500K20K1uF10uF10uF话筒R11RfR21R32C21C12C22C31RP1-+RP2A2放音机R31+9VR1R3R4R2Rp2C1C3C5C4C2-+Rp1+9VVo47K47K470K47K13K470KR010K6800pF6800pF10uF10uF560pF+RfCfCBC1C2220uFC3220uFC4 100uFCHCDCC9V4

14、102+-1K4.7uF33uF51pF470uF220uF+560pF电子混响器10uF10uF10uF30K10K10K30K10K第六章.音响放大器的测试方法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； Uo（有效值）RL两端的最大不失真电压。测量Po的条件：信号发生器输出频率f1=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Ui及Uo的波形，失真度测量仪监测Uo的波形失真。测量Po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）

15、，输入端接Ui，逐渐增大输入电压Ui，直到Uo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Po，请注意，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fo(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使书粗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=5mV，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=5mV不变），测出负载电阻RL上对应的输出电压Uo,

16、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，Uo从输出端耦合电容引出。先测1kHz处的电压增益Au（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、fx、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

17、称为输入阻抗Ri。如果接高阻话筒，Ri应远大于 20k。接电唱机，Ri应远大于500k。Ri的测量方法于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Uo 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 式中 Po输入的额定功率；

18、Pc输出额定功率时所消耗的电源功率第七章、实验设计总结与感悟第一次做课程设计，在确定自己应做的课题后，首先做的是大量搜索自己需要的资料。音响放大器，单从名义上来说，应是一个好有意思的制作，因为它的意义很现实。根据设计要求和设计材料，我们需设计的音响放大器在所有音响类别里，是一个比较简单的设计，它由话音放大器、混合前置放大器、音调控制器各功率放大器这四部分组成。为了简便，其中的功率放大器选用集成芯片LA4102。但通过一番对音响放大器的了解，即便现在设计的是一个比较简单的音放，但相比其它几个课程还是要复杂一些，但至始到终肯定了这个课程坚持到底。要写一个课程设计，首先就必需对它的理论作充分的了解。平常学习不扎实，甚至有时总觉得很多的东西学了没什么作用