北京理工大学吧音响放大器设计 东南大学

2020年12月10日发(作者：吉皎)

东南大学电工电子实验中心

实

验

报

告

课程名称：

电子电路实践

第

次实验

实验名称：

音响放大器设计

院

（系）

：

专

业：

姓

名：

学

号：

实

验

室

:

实验组别：

同组人员：

实验时间：年评定成绩：

审阅教师：

实验五

音响放大器设计

【实验内容】

设计一个音响放大器，性能指标要求为：

功能要求

话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调

(

选 作

)

额定功率

< /p>

≥

0.5W(

失真度

THD

≤

10%)

负载阻抗

10

Ω

频率响应

f

L

≤

50Hz

f

H

≥

20kHz

输入阻抗

≥

20k

Ω

话音输入灵敏度

≤

5mV

音调控制特性

(

扩展

)

1kHz

处增益为

0dB

，

125Hz

< p>和

8kHz

处有±

12dB

的调节范围

1.

基本要求

功能要求

话筒扩音、音量控制、混音功能

额定功率

≥

0.5W(

失真度

THD

≤

10%)

负载阻抗

10

Ω

频率响应

f

L

≤

50Hz

f

H

≥

20kHz

输入阻抗

≥

20k

Ω

话音输入灵敏度

≤

5mV

2.

提高要求

音调控制特性

1kHz

处增益为

0dB

，

125Hz

和

8kHz

处有±

12dB

的调节范围。< /p>

3.

发挥部分

可自行设计实现一些附加功能

【实验目的】

1.

了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。

2.

系统、

综合地应用已学到的模拟电 路、数字电路的知识，

在单元电路设计的基础上，利

用

m ultisim

软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。

3.

通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。

【报告要求】

1.

实验要求：

(1)

根 据实验内容、

技术指标及实验室现有条件，

自选方案设计出原理图，

分析工作原

理，计算元件参数。

话音放大器：

由于 话筒的输出信号一般只有

5mV

左右，而输出阻抗可能高达到

20 k

。所以话音放大

器的作用是不失真地放大声音信号

(< /p>

最高频率达到

20kHz)

。其输入阻抗应远大于话筒的输出

阻抗。

话筒接入后可能会啸叫，

这一般是话筒外壳接地不善引起 的。

在话筒输入和地直接接

一

47uF

电 容，啸叫基本消除。

由于话筒的输出信号一般只有

5m V

左右，而输出阻抗达到

20k

Ω

（也有低输出阻 抗的话

筒，如

20

Ω

，

2 00

Ω

等）

，所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号（取 频率

lkHz)

。

其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。

话筒放大器由如图所示电路组成，即由

A1

< p>组成的同相放大器，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。

满足：

Uo=

（

1+R 4

/R1

）

Ui ,

取

RF=100K

Ω

,R1=20 K

Ω

其放大倍数

AV1

为：

AV1=1+RF/R1=6

电路中的电容均用来滤波。

混合前置放大器：

混合前置放大器的作用是将

mp3

< p>输出的声音信号与话音信号混合放大，其电路如下图所示。

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

?

R

f

?

v

i

1

?

f

< br>v

i

2

?

，

式中，

v

i

1

R

2

?

?

R

1

为话筒放大器的输出信号，

v

i

2

为放音机的输出信号。在实验过程中可调节电位器

R1

和

R2

以调整增益。

音调控制器：

图

a.

音调控制曲线

< br>音调控制器的作用是控制、

调节音响放大器输出频率的高低，

控制曲线如图

a

折线所示。

由图可见，音调控制器只对低音频或高音频 的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。

所以音调控制器的电路由低通滤波器与高 通滤波器共同组成。

因为电容

C

2

=C

3

>>C

4

,

所以在中、低音频区，

C

4

可视为开路，而在中、高音频区，

C

2

、

C

3

可视为短路。

低音调节时，当

Rp1

滑到左端时，

C2

被短路，

C3

对低音信号容抗很大，可视为开路；

低音信号经过

R1

、

R3

直接 输入运放，输入量最大；而低音输出经过

R2

、

Rp1

< p>、

R3

负反馈输

入运放，负反馈量最小，因而低音提 升最大；当

Rp1

滑到最右边时，与上述情形相反，因而

低音衰减最大。不论

Rp

怎样滑动，因为

C

2

、

C

3

对高音信号 可视为短路，对高音信号无任何

影响。

高音调 节时，当

Rp2

滑到左端时，因

C4

对高音可视为 短路，高音信号经

R5

、

C4

输入运

放，输入量最大；而高音输出则经过

Rp2

，

R5

负反馈送入运放，负反馈量最小，因而高音提

升最大；当

Rp 2

滑臂滑到最右端时，

则刚好相反，

因而高音衰减最大。

不论

Rp2

滑臂怎样滑

动，因为

C 4

对中低音信号可视为是开路的，所以此时对中低音信号无任何影响。

功率放大器：

功 率放大器给音响放大器的负载提供一定的输出功率。

当负载一定

时，希望 输出的功率尽可能的大，输出信号的线性失真尽可能的小，效率尽可能的高。

功率放大器 的常用形式有

OTL

电路和

OCL

电路等。

有用专用集成运算放大器和晶体管组

成的功率放大器，也有专用集成电路功率放 大器。此处采用

OCL

功率放大器电路。

功放的电压增益为：

A

V

?

V

o

< br>?

V

i

P

o

R

L

V

i

?

1

?

R

3

?

R

P

1

< br>

R

2

若取

R< /p>

2

= 1k

Ω

，则

R

3

+ R

P1

= 19 k

Ω

.

现取

R

3

= 10 k

Ω

,R

P1

= 100k

Ω

。

如果功放级前级是音量控制电位器（设

4.7 k

Ω

）

，则取

R1 = 47k

Ω

以保证功放级的

输入阻抗远大于前级的输出阻抗。

若取静态电流

Io = 1mA

，因静态时

Vo = 0

，故可得

I

O

?

V

CC

?

V

D

12

V

?

0

.

7

V

?

（设

RP

2

= 0

）

R

4

?

RP

2

R

4

则

R

4

= 11.3 k

Ω

取标称值

11 k

Ω

。

其他元件参数的取值如图所示。

(2)

利用

EDA

软件 进行仿真，并优化设计（对仿真结果进行分析）

。

话音放大器：

Ui

Uo

Ui=10mV

，

Uo=59.9mV

Au=6

分析：电压增益为

6

，与理论是一致的。

混音放大器：

话放输入

Ui1

Mp3

输入

Ui2

话放输入

Ui1=100mV

Mp3

输入

Ui2=100mV

混合放大后输出

Uo=307mV

混合放大输出

Uo

R

?

R

f

?< /p>

v

i

1

?

f

v

i

2

?< /p>

，与理论

分析：通过观察输入和输出的峰峰值可知，满足

< br>v

o

?

?

?

R

2

?

?

< br>R

1

分析是一致的。

音调控制器：

当频率

f=1K

时：

Ui=100mv

Uo=100mV

分析：当频率为

1K

时，增益为

0db

，达到要求。

当频率为

125Hz

时：

A

：放大：

Ui=100mv

Uo=248mV

B

：衰减：