畢業(yè)設計（論文）音響放大器的設計與制作

1、1音響放大器的設計與制作【摘要】隨著信息時代的發(fā)展日新月異，多媒體已成為每個家庭不可或缺的娛樂工具，音響系統(tǒng)也在多媒體領域得到長足地進步。供聽音樂為主的高保真放聲系統(tǒng)，家庭影院系統(tǒng)中的放聲設備，公共場合會議和娛樂用的擴聲系統(tǒng)，通信和計算機中得聲設備等等。音響在社會上的供求幾乎遍及了每一個方面。針對人們的聽覺系統(tǒng)對音響的要求，本文設計的是音響放大器系統(tǒng)，它主要由話筒放大器，音調(diào)控制放大器，功率放大器三部分組成。當語音信號由話筒輸出后，進入放大器放大并傳入電子混響器產(chǎn)生混響效果?；祉懞蟮男盘栠B同磁帶放音機產(chǎn)生的信號一同進入混合前置放大器，并進行放大。放大后的信號進入音調(diào)控制器，然后進入功率放大器進

2、行功率放大后，由揚聲器輸出聲音。此設計性能穩(wěn)定，成本低，電路簡單明了。【關鍵詞】：音響 放大器 揚聲器 2目目 錄錄摘要2目錄3第一章 緒論4第二章 系統(tǒng)總體方案設計5第三章 音響系統(tǒng)放大器6第四章 放大器各部分的作用7（一）功率放大器7（二）話筒放大器7（三）音調(diào)控制器8第五章 電路的設計及原理說明12 (一) 額定功率12 （二）頻率響應12 （三）輸入阻抗12 （四）輸入靈敏度12（五）噪聲電壓12 （六）整機效率13 （七）音調(diào)控制特性13第六章 電路調(diào)試14總結(jié)15致謝16參考文獻17附錄18 3音響放大器的設計與制作音響放大器的設計與制作第一章第一章 緒論緒論 音響系統(tǒng)是現(xiàn)代人們潮

3、流時尚的必需品,21 世紀的世界,不管你走到什么角落都可以聽到形形色色的音樂或者廣播.它們是如此地動人，如此地讓人心顫！通過音響系統(tǒng)，我們接受的是視頻的解說，是新聞傳播的紐帶。一個好的音響系統(tǒng)給人們帶來的是娛樂，享受，知識。是一種讓人們精神得到升華的工具。 我的音響放大器的設計與制作是音響系統(tǒng)中一個用來話音擴音，音樂欣賞，卡拉 ok 伴唱，其中的電子混響聲聽起來具有一定的深度感和空間立體感。音響系統(tǒng)中的放大器決定了整個音響系統(tǒng)放音的音質(zhì)，信噪比，頻率響應以及音響輸出功率的大小。音響放大器作為一種高科技產(chǎn)品，在很多領域已成為主導產(chǎn)品，現(xiàn)在他正飛快融入人們的生活。因此，設計一個實用簡潔，性價比高地

4、音響放大器是未來音響放大器發(fā)展的必然趨勢。而我的音響放大器的設計與制作就是針對音響系統(tǒng)的這種發(fā)展趨勢來研發(fā)的，希望能為未來人們對于音響的需求上作出一點貢獻。4第二章第二章 系統(tǒng)總體方案設計與論證系統(tǒng)總體方案設計與論證 此設計由語音放大器，混合前置放大器，電子混響器，音調(diào)控制器及功率放大器五部分組成。 工作原理：當語音信號由話筒輸出后，進入語音放大器放大并傳入電子混響器產(chǎn)生混響效果?；祉懞蟮男盘栠B同磁帶放音機產(chǎn)生的信號一同進入混合前置放大器，并進行放大。放大后的信號進入音調(diào)控制器，然后進入功率放大器進行功率放大后，由揚聲器輸出聲音。 晶體管放大器具有細膩動人的音色，較低的失真，較寬的頻響及動態(tài)范

5、圍等特點，因此此設計采用晶體管件放大器。還可以配合來自聲源特別是數(shù)碼聲源的音質(zhì)設計和使用。它不會使聲音降級。此外她還具有效率高，電力損失小等優(yōu)點。圖 1.系統(tǒng)總體方案框圖5第三章第三章 音響放大器的基本組成音響放大器的基本組成框圖如圖 2，各級電壓增益分配見圖 3。圖 2 音響放大器的基本組成框圖話放級混放級音調(diào)級5mvav18.5 倍18.5db42mvav23 倍9.5db125mvav30.8 倍2db100mvav430 倍29.5db3vav=612 倍(56db)功放級圖 3 各級電壓增益分配技術指標： 額定功率p01w;負載阻抗rl=8;截止頻率f fl=40hz,f fh=10

6、khz;音調(diào)控制器特性為，1khz 處的增益為 0db， 100hz 和 10khz 處有12db 的調(diào)節(jié)范圍；話放級輸入靈敏度為 5mv；輸入阻抗 ri20k。 話音放大級錄音機混合前置放大級音調(diào)控制器功率放大器揚聲器 話筒6第四章第四章 放大器各部分的作用放大器各部分的作用（一）功率放大器（一）功率放大器給音響放大器的負載提供一定的輸出功率。當負載一定時，希望輸出功率盡可能大，輸出信號的非線性失真度盡量小，效率盡可能大。功率放大器有常見的單電源供電的 ttl 電路和正負雙電源供電的 ocl 電路。有集成運放和晶體管組成的功率放大器，也有專用集成電路功率放大器芯片。vi+9vc42220fc

7、43220fc44100fc41964.7f141012131220fchla4102cc470f/25vrl8560pf51pfcb345rf600cf33fa4*cd圖 4 功率放大器電路功率放大器的作用是給音響放大器的負載 rf 提供一定的輸出功率 ，本次實驗采用 la4102 功率放大器。集成功放 la4102 是一個單電源（+9v）供電音頻功放，通過改變 6 腳的反饋電阻來改變增益大小。cb 為相位補償電容。cb 減小，帶寬增加，可消除高頻自激。cc 為 otl 電路的輸出端電容，起隔直流通交流的作用。cd 為反饋電容，消除自激振蕩，cd 一般取幾百皮法。c43、c44 用來濾除紋波

8、。 c42 為電源退耦濾波，可消除低頻自激。（二）話筒放大器（二）話筒放大器由于話筒的輸出信號一般只有 5mv 左右，所以話筒放大器的作用是不失真的放大聲音信號，其輸入阻抗應該遠大于話筒的輸出阻抗。 （2） .話筒放大器話筒放大器的主要作用是將話筒輸入的信號不失真的放大，由于話筒的輸出信號一般只有 5mv，而輸出阻抗達到 20k，所以其輸入阻抗應遠大于話筒的輸出7阻抗。其中放大倍數(shù)為a=r2/r1. c1、 c2、c3 隔直電容，具體設計見圖 5。圖 5 話音放大器（三）音調(diào)控制放大器（三）音調(diào)控制放大器 音調(diào)控制放大器的作用是實現(xiàn)對低音和高音的提升和衰減，以彌補揚聲器等因素造成的頻率響應不足

9、。 音調(diào)控制器是對低音和高音的增益進行提升和衰減，中音頻的增益保持不變。其電路可以用低通濾波器和高通濾波器構成 通過調(diào)節(jié)低通和高通的電阻r達到調(diào)節(jié)增益的目的。音調(diào)控制器的主要作用是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性，f0=1khz 為中心頻率要求增益為 0db。音調(diào)控制器電路見圖 6。vir1rp1r2c1c2r4c3r3rp2c5voc4 圖 6 音調(diào)控制器其中c1 =c2 c3 在中 低頻 c3可以看作為開路作為低通濾波電路。在中 高頻電路中c1和c2可以看作為短路 作為高通濾波電路。8當ff0時 c3看作開路（如圖 7 所示）當 rp1的滑臂滑到最左端時對應低頻提升最大情況（如圖 a）121

10、21io/)(j1/)(j1jrrrpvva它是一個低通濾波電路增益表達式為:)2/(1 )( /121l1211crpfcrp或其中 )2/()( )( / )(22121l2221212crrprrpfcrrprrp或當ffl1時c2可以認為是開路利用運算放大器兩個非常重要的概念; 虛短虛斷求出電壓的增益為： avl=(rp1+r2)/r1當f=fl1時 因為fl2=10fl1 利用電路的電壓增益公式 可以求出 電壓增益剛好是下降了 3db。 (b)vic1r4r1rp1r2vo(a) (b) 圖 7 ff0時音調(diào)控制器分析當f=fl2時通過公式 同理可得電壓相對于 17db當ff0時音調(diào)

11、控制器分析rp2滑到最左端時等效電路圖如圖所示。圖為一階高通濾波器電路，利用虛短虛斷可以得到電壓傳遞函數(shù)。 其中 當ffh1時，c3視為開路電壓增益v0ra/rb當ffh1時，將數(shù)據(jù)代入公式 得可以知道對應提升了 3db當ffh2時，同低通時一樣提升 17db當f 當ff h2時，c3視為短路，此時電壓增益為avh=（ra+r3）/r343abio/j1/j1)j(rrvva 2/1 /133ah133a3crrfcrr或33h233421 /1crfcr或v0v32aavic3r3rarbvorp2rc vi c3 r3 ra rb vo 10綜上只要調(diào)節(jié) rp1和 rp2就可以控制音調(diào)。第

12、五章第五章 電路的設計及原理說明電路的設計及原理說明( (一一) ) 額定功率額定功率音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值時的最大功率稱為額定功率。其表達式為： p0=v02/rl測量p0的步驟如下：功率放大器的額定輸出端接額定負載電阻rl（代替揚聲器）（二）頻率響應（二）頻率響應整機放大電路的電壓增益相對于中音頻f0=1khz 的電壓增益下降 3db 對應低音頻截止頻率fl和高音頻截止頻率fh，稱flfh為整機電路的頻率響應。測量步驟是：放大器的輸入端接 vi,（保持 5mv）,rp1和rp2置于中間位置使函數(shù)信號發(fā)生器輸出 20hz-50khz 變化測出負載上的輸出電壓v0，繪出頻率響應曲線如

13、圖 9 所示。 圖 9 頻率響應曲線（三）輸入阻抗（三）輸入阻抗 將從音響放大器輸入端看進去的阻抗稱為輸入阻抗。本實驗接高阻話筒，ri遠大于 20k，接錄音機ri遠大于 500k。 20 17 3 0 3 17 20 flx fl1 fl2 f0 (1khz) fhx fh2 fh1 f/hz 20db/10 倍頻 av /db 11（四）輸入靈敏度（四）輸入靈敏度輸入靈敏度是使音響放大器輸出額定功率時所需的，輸入電壓有效值。測量方法是 vi 從零逐漸增大，直到輸出為v0（額定）此時的 vi 即為輸入靈敏度。（五）噪聲電壓（五）噪聲電壓輸入為零時，輸出負載上的電壓稱為噪聲電壓vn。（六）整機效

14、率（六）整機效率其表達式為： 效率=p0/pc100%.上式中p0為輸出的額定功率；pc為輸出額定功率時所消耗的電源功率。（七）音調(diào)控制特性（七）音調(diào)控制特性輸入信號vi從音調(diào)控制級輸入端的耦合電容加入，輸出信號從輸出端的藕和電容引出，分別測試低音頻提升-高音頻衰減和低音頻衰減-高音頻提升兩條曲線。12第六章第六章 電路的調(diào)試電路的調(diào)試電路的調(diào)試采用先分級調(diào)試，再聯(lián)級調(diào)試，最后進行整機性能測試。分級調(diào)試采用靜態(tài)和動態(tài)兩種方式。測靜態(tài)時，將輸入接地，測量輸出端、話放級、音調(diào)級功放級。由圖知其值均為vcc/2。動態(tài)測試時，輸入端接入確定信號（如正弦信號）并用示波器觀測，觀察輸出波形是否符合要求。進

15、行聯(lián)級測試時，由于級間相互影響，可能使單級的技術指標發(fā)生很大的變化，甚至多級不能共聯(lián)。產(chǎn)生的原因：一是布線不合理，形成級間耦合，可考慮重新布線；二是電流流經(jīng)電源內(nèi)阻產(chǎn)生的壓降引起的自激，可rc濾波電容來消除。另外，集成塊內(nèi)部多極點引起的正反饋易引起自激，增強外部電路的負反饋可消除這種現(xiàn)象。在實驗過程中經(jīng)過多次的調(diào)試，接音樂時，能夠放大聲音，雖然有少許的雜音，但是不影響整體的效果。并且在示波器上顯示穩(wěn)定的正弦波，用兩個474 的電容調(diào)節(jié)頻率，用 103 電容調(diào)節(jié)聲音，一個調(diào)節(jié)高頻，當頻率為 10khz時，調(diào)節(jié) 474 電容，波形有較大的幅度，并且穩(wěn)定。一個調(diào)節(jié)低頻，當頻率為0.1hz 時，調(diào)節(jié)電

16、容，波形也很穩(wěn)定，有較大的變化。整體的效果很好。13總結(jié)總結(jié)通過這次畢業(yè)設計,我感覺到動手能力的重要性.只掌握書本上的理論知識是遠遠不夠的,掌握了書本的理論知識不能應用到實踐上,不能在現(xiàn)實中得以運用,是一件很可惜的事.要學會把理論和實踐緊密地結(jié)合起來,把理論用到實踐中去.這次畢業(yè)設計著重培養(yǎng)了我的動手能力,讓我學會了該如何處理一些實際性的問題,也學會在學習中需要嚴密的邏輯思維,能夠系統(tǒng)的解決和分析問題, ,這樣才能夠有新的成就,有新的產(chǎn)品。14致謝在這里我首先要感謝我的指導老師，對我的照顧無微不至，讓我感覺到大學里面的溫暖。在這次畢業(yè)設計中老師還肩負多個同學的畢業(yè)指導，任務繁重。但是對每項工作還是那么地認真負責，對我還時時悉心指導。從負責我們的畢業(yè)設計指導開始，就對我們設計中的每一個環(huán)節(jié)不遺余力地幫助，很