南开大学，音频放大器设计方案参考目录系统方案设计………41.1设计要求··1.2设计指标·方法设计与论证·。●。。非鲁鲁·b···鲁鲁鲁非b鲁D42.1设计过程……………………2.2额定功率2.3音调控制特性…24频率响应…………………………………………………………………72.5输入阻抗2.6噪声电压b番三单元电路设计与参数计数83.1功率放人褶………3.2混合前置放大器3.3音调控制器103.4功率放大器15四仿真过程与仿真结果·15五总电路图与元器件清单··175.1总原理图咀175.2、PCB板图5.3元器件清单表…………49六电路调试与分析………………………………20七结论与设计体会·22八参考文献……………………………22九附录……23附录一;LM386芯片资料附录二:Ua741心片资料附录三:LM324芯片资料··…………………25系统方案设计:1.1设计要求1)了解集成功率放大器内部电路工作原理,掌握外围电路的设计与主要参数的测试方法2)掌握音响放大器的设计方法。3)能够使用电路仿真软件进行部分电路调试。1.2设计指标(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):)设计一音响放大器,要求具有音调输出控制,对话筒的输入信号进行扩音。2)以集成功放和运放为核心进行设计3)指标:已知:WCC=+9V,话筒模拟输入电压为5mV,负载RL=8欧姆频率范围:40Hz10KHz音调控制特性:1KHz处为0分贝,100Hz~10KHz处有上下12分贝的调节范围。增益:大于20分贝额定输出功率:大于等于1W方法设计与论证2.1设计过程根据技术指标要求,音响放大器的输入为5mV时,输出功率大于1W,则输出电压Vo>=2.8V。总电压增益Av∑=Vo/Vi>560倍(55dB)。话放级混放级音调级功放级5mⅤ42mVY2125mV1 0Omv8.5倍0.8倍30倍18.5dB9.5dB2dB29.5dBAv=612倍(56dB)图各级增益分配图2.1.1功率放大器设计UCCRP36K0.givECI10uLN386图二LM386低电压通用型集成功率放大器功放级的电压增益A、1≈R1/R=33R11=20K2.1.2功率放大器设计如果出现高频自激(输出波形上叠加有毛刺),可以在1脚与8脚之间加0.15F的电容,或减小CD的值2.1.3音调控制器(含音量控制)设计R31RP3I47k2470kg247k2CC0,OluF0.01yl+9vR47k92CIOOuFlOuH470pHC41R334.7uF13ksRPl OkE10k9音调控制器(含音量控制)设计已知Lx=100H,fHx=10kHz,x=12dB。RPLM324由式(3-7-16)、(3-7-17)得到转折频率fL2及fH1;fL2=fLx*x/6=400Hz,则f1=fL2/10=40Hz;1=fHx/2x/6=2.5kIz,则fH2=10fH1=25kHz2.1.4话音放大器与混合前置放大器设计R+IA741vRR图四话音放大器图四所示电路由话音放大与混合前置放大两级电路组成。其中A1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音放大器电路,其放大倍数A=1+R2/R1=85(85dB)2.2额定功率音响放大器输出失真度小于某一数值(如<5%)时的最大功率称为额定功率。其表达式为Po=VO/RL式中,RL为额定负载阻抗;Vo(有效值)为RL两端的最大不失真电压。Vo常用来选定电源电压VCCV≥2√2V测量Po的条件如下:信号发生器的输出信号(音响放大器的输入信号)的频率fi=1kHz,电压Vi=5mV,音调控制器的两个电位器RP1、RP2置于中问位置,音量控制电位器置于最大值,用双踪示波器观测ⅵi及vo的波形,失真度测量仪监测vo的波形失真注意在最大输出电压测量完成后应迅速减小Vi,否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。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),逐渐増大输入电压Vi,直到vo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,由式(3-7-22)即可算出额定功率Po2.3音调控制特性输入信号vi(=100mV)从音调控制级输入端的耦合电容加入,输出信号v0从输出端的耦合电容引出。先测1kHz处的电压增益Avo(Av0=0dB),再分别测低频特性和高频特性。音调控制特性冋样,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1kHz至50kHz变化,记下对应的电压增益。最后绘制音调控制特性曲线,并标注与f1、fx、f2、f0(1kHz)、fH1、fHk、fH2等频率对应的电压增益。24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时对应低音频截止频率玑和高音频截止频率皿,称fH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:音响放大器的输入端接vi(等于5mV),RPI和RP2置于最左端,使信号发生器的输出频率fi从20z至50kHz变化(保持v=5m不变),测出负载电阻RL上对应的输出电压Vo,用半对数坐标纸绘出频率响应曲线,并在曲线上标注￡L与皿H值。2.5输入阻抗将从音响放大器输入端(话音放大器输入端)看进去的阻抗称为输入阻抗Ri。如果接高阻话筒,则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。使音响放大器输岀额定功率时所需的输入电压(有效值)称为输入灵敏度Vs。测量条件与额定功率的测量相同,测量方法是,使Vi从岺丌始逐渐增大,直到Vo达到额定功率值时所对应的电压值,此时对应的Ⅵi值即为输入灵敏度。2.6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WN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,用示波器观测输出负载RL两端的电压波形,用交流亳伏表测量其有效值。、单元电路设计与参数计数话筒的输出信号一般只有5mV左右,而输出阻抗达到20kΩ(亦有低输出阻抗的话筒如209,2009等)话音放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达到10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。电子混响器是用电路模拟声音的多次反射,产生混响效果,使声音听起来具有定的深度感和空间立体感。将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合放大主要是控制、调节音响放大器的幅频特性给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率(一晰些测磁带机混置放人器音祎靨功放人器扬人3.1功率放大器由于话筒的输出信号一般只有5m左右,而输出阻抗达到20kg(亦有低输出阻抗的话筒如209,2009等),所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达到10kH)。其输入阻抗应远大干话籥的输出阳抗+ILA741v1RLRR图五话音放大电路Avr=1+上由图(一)得Ri=R1(R1一般取几十千欧)耦合电容Cl、C3可根据交流放大器的下限频率玑来确定,一般取C1=C3=63~10)反馈支路的隔直电容C2一般取几微法。3.2混合前置放大器混合前置放大器的作用是将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合放大RR图六混合前置放大电路在图六中:V1为话筒放大器输出电压;V2为放音机输出电压。音响放大器的性能主要由音调控制器与功率放大器决定,下面详细介绍这两级电路的工作原理及其设计方法。3.3音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性,理想的控制曲线如图七所示。Ay/dB20dB/0倍频20303川Hz(kHz)20图七音调控制曲线f0(等于1klz)表示中音频率,要求增益AV0=0dBI表示低音频转折频率,一般为几十赫兹fL2(等于10fL1)表示低音频区的中音频转折频率fH1表示高音频区的中音频转折频率fH2(等于10fH)表示高音频转折频率,一般为几十千赫兹音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升与衰减,中音频的増益保持0dB不变。因此,音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成RRPRCRICR3图八一阶有源滤波器RP10