音響功率放大器

1 1 1 1 2 22.2音響放大電路輸入輸出的阻抗匹配 2 3 33.2音調(diào)控制電路 43.3功率放大電路設(shè)計(jì) 11.1音響放大器的組成音響放大器包括：音頻信號放大器，音調(diào)混響控制器，功率放大三個組成部分。圖1.11.2綜合設(shè)計(jì)任務(wù)用給定元器件設(shè)計(jì)一個能對外接收高阻話筒信號、能進(jìn)行音調(diào)控制調(diào)節(jié)、能對外接8Q揚(yáng)聲器輸出功率達(dá)1W的音響放大器。1.3設(shè)計(jì)音響放大器性能要求1)輸出功率：P≥1W揚(yáng)聲器阻抗Z=8Q采用單電源電壓2)輸入阻抗R>20kQ22.1音響放大器各級增益的分配根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求，音響放大整機(jī)電路可分為話放與混放級、音調(diào)控制級與功放級。根據(jù)各級的功能及性能指標(biāo)要求分配電壓增益如下兩種方案：功放級功放級Au4=1籍Au2=1暗音調(diào)級揚(yáng)聲器話筒圖2.1音響放大電路增益分配方案1的特點(diǎn)是：各級增益大體均分，話放級增益5dB較小，主要任務(wù)解決輸入信號的阻抗匹配。音調(diào)控制級主要任務(wù)是音調(diào)調(diào)節(jié)，雖然在電位器居中時增益為零，但在增益衰減調(diào)節(jié)時為-20dB;在增益提升調(diào)節(jié)時為20dB。由于普通運(yùn)放的上限頻率較低，增益較高則上限頻率更低，因此采用運(yùn)放驅(qū)動大功率管電路可采用此增益分配?；旆偶壔旆偶増D2.2話放級功放級音調(diào)級揚(yáng)聲器話筒音響放大電路增益分配方案2的特點(diǎn)是：功放級電壓增益較大，比較適用于集成功放電路及采用三極管驅(qū)動大功率管的功放32.2音響放大電路輸入輸出的阻抗匹配因?yàn)橐繇懙呢?fù)載是8Q的揚(yáng)聲器，在采用單電源時電源在三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算音響設(shè)計(jì)參考單元電路分析3.1話筒信號放大電路由于話筒的輸出信號一般只有5mV左右，而輸出阻抗達(dá)到20k2,vff2R=R4反饋支路的隔直電容C.一般取幾微法。本設(shè)計(jì)中采用LM324四集成運(yùn)算放大電路。LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。它有5個引出腳，其中“+”、“-”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-(-)為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+(+)為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。管腳連接圖如下圖管腳連接圖管腳連接圖9(俯視圖)232846575音響放大器的主要特性體現(xiàn)在音調(diào)控制電路上，這也是其與通用放大器的區(qū)別。音調(diào)控制主要是控制預(yù)調(diào)音響放大器的幅頻特性。調(diào)控制器的電路圖如圖3所示。運(yùn)算放大器選用單電源供電的四運(yùn)放LM324,其中RP33稱為音量控制電位器，其滑臂在最上端時，音響放大器輸出最大功率。音調(diào)控制器的作用是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率的高低，控制曲線如圖3.3中折線所示。由圖可見，音調(diào)控制器只對低音頻或高音頻的增益進(jìn)行提升或衰減，中音頻增益保持不變。所以音調(diào)控制器的電路由低通濾波器與高通濾波器共同組成。常見電路有專用集成電路，如五段音調(diào)均衡器LA3600,外接發(fā)光二級管頻段顯示器后，可以看見各個頻段的增益提升與衰減變化。在高中檔收錄機(jī)、汽車音響等設(shè)6調(diào)控制器，如圖3.4所示。這種電路調(diào)節(jié)方便，元器件較少，在①當(dāng)f<f0時，音調(diào)控制器的低頻等效電路如圖3.5所示，為7此時，電壓增益相對于A下降了3dB。時，由式(2)得模此時電壓增益相對A下降17dB。A的范圍內(nèi)，電壓增益的的衰減速率為20dB/10倍頻同理可以得出圖(b)所示電路的相應(yīng)表達(dá)式，其增益相對于中步為衰減量。音調(diào)控制器低頻時的幅頻持性如圖.3中左半部分的虛線所示。圖3.7,圖3.6的等8②f>f時，音調(diào)控制器的高頻等效電路如圖3.6所示，由三角形連接后的電路如圖9所示，電阻的關(guān)系式為圖3.7的高頻等到效電路如圖3.8所示，其中(a)為RP2的滑臂在端時，對應(yīng)于高頻衰減最大的情況。分析表明，圖(a)所示電路為一階有源高通濾波器，其傳輸函數(shù)的表達(dá)式為91f=f時，Av4=AvoA=(Ra+R)/R實(shí)際應(yīng)用中，通常是給出低頻區(qū)f和高頻區(qū)f處的提升量Lxx1A=(RP+R)/R=11(20.8dB)vL313231L13132則C=1/(2πRPfL1)=0.008μF,取標(biāo)稱值0.01μF,即由式(9)得Ra=Rb=Rc=3R3R=23R4由式(12)得AVH=(Ra+R3)/R3≥20db由式(12)得級間耦合與隔直電容本設(shè)計(jì)中也采用用集成運(yùn)算放大電路LM3243.3功率放大電路設(shè)計(jì)功率放大器(簡稱功放)的作用是給音響放大器的負(fù)載RL(揚(yáng)聲器自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地位參考，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的圖3.10圖3.114.1音響放大器元器件列表音響放大器元器件列表序號型號數(shù)量序號型號數(shù)量1集成運(yùn)放1片5電位器2支1支2集成功放1塊3支3大功率電阻1支6電解電容2支4電阻1支2支1支6支3支7瓷片電容2支2支1支1支1支7支8話筒1支1支9話筒插孔1支1支喇叭1支要合理利用導(dǎo)線的不同顏色區(qū)分連線的功能。例源正極、黑色線接地、綠色線接電路的直流回路根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)節(jié)電壓源的電壓至規(guī)定值，一切正常后才能O極管是否接煩？最后檢查復(fù)合管的基極偏置電位器是否調(diào)得過音響的額定功率：音響放大器輸出失真度小于某定值時的最大功頻率響應(yīng)：放大器的電壓增益相對中頻(1kHz)的電壓增益下降3dB時(uo’=0.70o),對應(yīng)的高音頻/低音頻頻率(fh/fL).記錄頻率特性測量數(shù)據(jù)，作出頻率特性曲線。輸入靈敏度：音響放大器輸出額定功率時的輸入電壓有效值測量方法可參考測量額定功率P時，測量輸入信號電壓的方法。噪聲電壓：在輸入電壓ui=?且輸入端接地時，用毫伏表或示波器采用交流耦合方式測量輸出電壓io值。其中Po:輸出額定功率；Pc:輸出額定功率時的輸入電源功率。6.1音響放大器的主要參數(shù)測試①話放電路與混放電路的測試：然后將信號源輸出的頻率f=1KHz電壓uopp=50mv正弦信號接入輸入端，測量前置放大電路的電壓增益。填入表-1中。表-1前置放大電路測試表靜態(tài)值動態(tài)測試②集成功率放大電路的測試6.2音調(diào)電路性能及音調(diào)控制特性的測量：音調(diào)控制特性及其測量方法：1)輸入信號u(=100mV)從音調(diào)控制級輸入端的