音響放大器設(shè)計東南大學(xué)

東南大學(xué)電工電子試驗中心課程名稱： 電子電路實踐第次試驗試驗名稱： 院〔系： 專 業(yè)：姓 名： 學(xué) 號：實驗室: 試驗組別：同組人員： 批閱教師：【試驗內(nèi)容】設(shè)計一個音響放大器，性能指標(biāo)要求為：功能要求 話筒擴(kuò)音、音量掌握、混音功能、音調(diào)可調(diào)(選作)額定功率 ≥0.5W(失真度THD≤10%)負(fù)載阻抗 10ΩL 頻率響應(yīng) f≤50Hz f≥L 輸入阻抗 ≥20kΩ話音輸入靈敏度 ≤5mV音調(diào)掌握特性(擴(kuò)展) 1kHz處增益為0dB，125Hz和8kHz處有±12dB的調(diào)整范圍根本要求功能要求 話筒擴(kuò)音、音量掌握、混音功能額定功率 ≥0.5W(失真度THD≤10%)負(fù)載阻抗 10ΩL 頻率響應(yīng) f≤50Hz f≥L 輸入阻抗 ≥20kΩ話音輸入靈敏度 ≤5mV提高要求音調(diào)掌握特性 1kHz處增益為0dB，125Hz和8kHz處有±12dB的調(diào)整范圍。發(fā)揮局部可自行設(shè)計實現(xiàn)一些附加功能【試驗?zāi)康摹苛私庠囼炦^程：學(xué)習(xí)、設(shè)計、實現(xiàn)、分析、總結(jié)。multisim通過設(shè)計、調(diào)試等環(huán)節(jié)，增加獨立分析與解決問題的力量?！緢蟾嬉蟆吭囼炓螅豪恚嬎阍?shù)。話音放大器：由于話筒的輸出信號一般只有5mV左右，而輸出阻抗可能高到達(dá)20k。所以話音放大器的作用是不失真地放大聲音信號(最高頻率到達(dá)20kHz)。其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出47uF5mV左右，而輸出阻抗到達(dá)20kΩ〔也有低輸出阻抗的話筒，如2Ω20Ω等，所以話筒放大器的作用是不失真地放大聲音信號〔取頻率lkHz其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗。話筒放大器由如下圖電路組成，即由A1組成的同相放大器，具有很高的輸入阻抗，能與高阻話筒配接作為話筒放大器電路。滿足：Uo=〔1+R4/R1〕Ui,RF=100KΩ,R1=20KΩAV1為：AV1=1+RF/R1=6電路中的電容均用來濾波?；旌锨爸梅糯笃鳎夯旌锨爸梅糯笃鞯淖饔檬菍p3輸出的聲音信號與話音信號混合放大，其電路如以下圖所示。v

Rfv

Rfv

o R i11

R i2 i12為話筒放大器的輸出信號，v 為放音機(jī)的輸出信號。在試驗過程中可調(diào)整電位器R1和R2i2以調(diào)整增益。音調(diào)掌握器：a.音調(diào)掌握曲線a折線所示。由圖可見，音調(diào)掌握器只對低音頻或高音頻的增益進(jìn)展提升或衰減，中音頻增益保持不變。所以音調(diào)掌握器的電路由低通濾波器與高通濾波器共同組成。2 3 4 4 2 C=C>>C,所以在中、低音頻區(qū)，C可視為開路，而在中、高音頻區(qū)，C、C2 3 4 4 2 低音調(diào)整時，當(dāng)Rp1C2C3低音信號經(jīng)過R1、R3直接輸入運放，輸入量最大；而低音輸出經(jīng)過R2、Rp1、R3負(fù)反響輸入運放，負(fù)反響量最小，因而低音提升最大；當(dāng)Rp1滑到最右邊時，與上述情形相反，因而C 低音衰減最大。不管RpC 2 3影響。高音調(diào)整時，當(dāng)Rp2C4R5、C4放，輸入量最大；而高音輸出則經(jīng)過Rp2，R5負(fù)反響送入運放，負(fù)反響量最小，因而高音提升最大；當(dāng)Rp2Rp2動，由于C4時，期望輸出的功率盡可能的大，輸出信號的線性失真盡可能的小，效率盡可能的高。功率放大器的常用形式有OTL電路和OCL成的功率放大器，也有專用集成電路功率放大器。此處承受OCL功率放大器電路。A

V o

PRo L

RR3 P1V V V Ri i 22 3 P1 3 假設(shè)取R=1kΩ，則R+R =19kΩ.現(xiàn)取R=10kΩ,R =100k2 3 P1 3 假設(shè)功放級前級是音量掌握電位器〔設(shè)7kΩ，則取1=Ω以保證功放級的輸入阻抗遠(yuǎn)大于前級的輸出阻抗。Io=1mAVo=0，故可得I V I CC D

〔RP

=0〕O R RP R 24 2 44則 R=11.3kΩ取標(biāo)稱值11kΩ。其他元件參數(shù)的取值如下圖。4利用EDA〔對仿真結(jié)果進(jìn)展分析。話音放大器：Ui Ui=10mV，Uo=59.9mVAu=6Uo分析：電壓增益為6，與理論是全都的?；煲舴糯笃鳎?話放輸入Ui1Mp3輸入Ui2 話放輸入Ui1=100mVMp3Ui2=100mV混合放大輸出Uo分析：通過觀看輸入和輸出的峰峰值可知，滿足v

Rfv

Rfv

，與理論音調(diào)掌握器：f=1K

o R i11

R 2Ui=100mvUo=100mV分析：當(dāng)頻率為1K時，增益為0db，到達(dá)要求。A：放大：Ui=100mvUo=248mVB：衰減：Ui=100mvUo=248mV分析：放大時：Au=20log〔248/100〕=8db，12db，衰減時：Au=20log〔40/100〕=-8db,大于要求的-12db，這是由于自己在音調(diào)電路中R1R2A：放大Ui=100mvUo=373mVB：衰減Ui=100mvUo=27.2mV12db衰減時：Au=20log〔27.2/100〕=-11.3,根本到達(dá)要求的-12db功率放大器：Ui=100mvUo=5.2V分析：Au=52，通過調(diào)整電位器Rp1可以實現(xiàn)增益的調(diào)整實際搭試所設(shè)計電路，使之到達(dá)設(shè)計要求〔實物圖要有圖片。話放電路 混放電路音調(diào)掌握功放電路指標(biāo)。①額定功率：Ui〔峰峰值〕=30mv最大不失真電壓Uo〔峰峰值〕=13.2V4.67VPo=Vo2/RL=4.672/10=2.2W0.5W，說明設(shè)計合理。②頻率響應(yīng)：法為先測量中頻區(qū)的輸出電壓，接著在不轉(zhuǎn)變輸入電壓的狀況下，調(diào)整頻率，0.707倍，這樣便可測得上限頻率和下限頻率。中頻區(qū)〔取頻率：Ui〔峰峰值〕=5mVUo〔峰峰值〕=2.64V下限截止頻率：保持輸入Ui=5mv，降低輸入的頻率，使得輸出Uo=0.707*2.64=2.12VUi〔峰峰值〕=5mVUo〔峰峰值〕=2.12V此時的頻率即為下限頻率：fL=10Hz50Hz，說明設(shè)計合理。Ui=5mvUo=0.707*2.64=2.12V注：輸入的波形遺忘顯示，望教師見諒Uo〔峰峰值〕=2.12V此時的頻率即為上限截止頻率：fH=25K，大于要求的20K，說明設(shè)計合理。③輸入阻抗：50KΩRs,Us=7.5mV,Ui=5mV100kΩ，20kΩ，說明設(shè)計合理。④輸入靈敏度：V 測量方法將音調(diào)掌握器的兩個電位器調(diào)整到中間位置音量掌握電位器調(diào)到最大值，使V i o輸入靈敏度。Ui〔峰峰值〕=4mVUo〔峰峰值〕=13.2V分析：輸入靈敏度為〔峰峰值，小于題目的要求。故設(shè)計合理。⑤噪聲電壓音響放大器的輸入為零時，輸出負(fù)載RL上的電壓稱為噪聲電壓值，輸入端對地短路，用示波器觀測輸出負(fù)載RL端的電壓波形，用溝通毫伏表測量其有效值。通過溝通毫伏表測得有效值為9mV，⑥整機(jī)效率：在輸出額定功率的狀況下，將電流表串入VCC支路中，測得總電流I=0.5A，又Vcc=7.5V。P故VCC

o =2.2/(0.5*7.5)=58.6%.I⑦諧波失真度：由于試驗器材限制，故此項沒有測，望教師見諒。⑧音調(diào)掌握特性〔擴(kuò)展：雙蹤顯示，但已事先跟教師說明，望教師見諒。說明：音調(diào)全部的輸入均為100mV〔峰峰值〕1KHz時：Uo=107mv分析：Au=20log〔107/100〕=0.58db,略大于要求的0db，但根本到達(dá)要求。125Hz時：A：放大時Uo=258mvB:衰減時Uo=48mv:：Au=20log〔258/100〕=8.23db，12db，衰減時：Au=20log〔48/100〕=-6.4db,大于要求的-12db，正如仿真所說的，這是由3f=8KA：放大時Uo=374mvUo=36mv分析:放大時：Au=20log〔374/100〕=11.45db，略小于要求的12db，衰減大于要求的-12db，放大區(qū)與仿真結(jié)果全都，但衰減區(qū)與仿真存在肯定誤差。但是對于低頻或高頻增益的提升或衰減的范圍與要求的正負(fù)12db存在肯定誤差，尤其是低頻段，說明白自己在參數(shù)選擇上仍存在缺乏。綜合分析 ：此次試驗根本到達(dá)了試驗要求：額定功率負(fù)載阻抗

≥0.5W(THD≤10%)10ΩL 頻率響應(yīng) f≤50Hz f≥L 輸入阻抗 ≥20kΩ話音輸入靈敏度 ≤5mV僅在音調(diào)調(diào)整局部略有缺乏整機(jī)信號試聽效果：①話音擴(kuò)音：聲音清楚，音量大小也可以調(diào)整.②Mp3音樂試聽：各種音樂播放效果都相當(dāng)不錯，且實現(xiàn)了音量和音調(diào)的可調(diào)。③混音功能：不會完全蓋過音樂，兩個信號大小調(diào)整較好，又很清楚。④音調(diào)掌握〔提高：這是由于高頻局部的增益調(diào)整范圍明顯大于低頻區(qū)的調(diào)整范圍。試驗經(jīng)過與體會1、設(shè)計過程：圖時能事半功倍。充分到，如消振，以及對電路的保護(hù)等。故最終選擇承受教師去年供給的功放電路圖。2、調(diào)試過程：A、由于事先對于電路有了很好的規(guī)劃，將整個面包板分成三層〔可結(jié)合前面拍的實物圖;第三層為功放電路。整個3但由于當(dāng)時沒有話筒，只得等到其次天才能檢測話放效果和混音效果Bmp3的音樂也聽不到，但是緣由始終找不到，原來話筒是壞的，這是在自己更換了話筒后才覺察，但此時卻覺察有嘯音，這可能是由于自己雖然布局合理，但是由于自己在布線上，長短不一，有的地方突起明顯，存在分布電容，導(dǎo)致自激產(chǎn)生。于是乎，只得轉(zhuǎn)變局部連線，使之更為mp3的音效也大不如前，經(jīng)過分析mp3的音質(zhì)還是話音擴(kuò)音以及混音效果都格外明顯。3、體會：我們對運放的使用，同時對于濾波電路也進(jìn)展了考察，最重要的是對于三極管的使用，電路不同的是，此時音響放大電路對于布局和布線的要求更加嚴(yán)格，這也是為什么很多人一旦將話筒接上后便發(fā)生了自激，混音效果不