學(xué)年論文 音響放大電路設(shè)計

1、音響放大電路的設(shè)計【摘要】本文介紹了音響的構(gòu)成、功能及工作原理，本設(shè)計是將輸入音頻信號進(jìn)行放大，具有音調(diào)輸出控制、卡拉OK、對話筒與錄音機(jī)的輸出信號進(jìn)行擴(kuò)音等功能，便于攜帶，適用性強(qiáng)?！娟P(guān)鍵字】音響放大器；信號；LM386 ；音響技術(shù)的發(fā)展歷史可以分為電子管、晶體管、集成電路、場效應(yīng)管四個階段。1906年美國的德福雷斯特發(fā)明了真空三極管，開創(chuàng)了揉電聲技術(shù)的先河。1927年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了負(fù)反饋NFB（Negative feedback）技術(shù)后，使音響技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個嶄新的時代，比較有代表性的如“威廉遜”放大器，而1947年威廉遜先生在一篇設(shè)計Hi-Fi（High Fidelity）放大器的

2、文章中介紹了一種成功運(yùn)用負(fù)反饋技術(shù)，成為了Hi-Fi史上一個重要的里程碑。60年代由于晶體管的出現(xiàn)，使功率放大器步入了一個更為廣闊的天地。晶體管放大器細(xì)膩動人的音色、較低的失真、較寬的頻響及動態(tài)范圍等特點(diǎn)，各種電路也相應(yīng)產(chǎn)生，如：“OTL （Output Transformer Less）” 無輸出放大器、“OCL（Output Capacitor Less）”放大器等。直至70年代，晶體管放大技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，各種新型電路不斷出現(xiàn)，如：較成功地解決了負(fù)反饋電路的瞬態(tài)失真和高頻相位反轉(zhuǎn)問題的無負(fù)反饋放大電路；成功地將甲、乙放大器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起的超甲類放大電路；具有輸出功率大、失真小的電流

3、傾注式放大電路等等。從而使晶體管放大器成為音響技術(shù)發(fā)展中的主流。在60年代初，美國首先推出音響技術(shù)中的新成員集成電路，到了70年代初，集成電路以其質(zhì)優(yōu)價廉、體積小、功能多等特點(diǎn)，逐步被音響界所認(rèn)識。發(fā)展至今，厚膜音響集成電路、運(yùn)算放大集成電路被廣泛用于音響電路。本文基于所學(xué)知識模擬制作音響功率放大器。音響放大器一般基本組成框圖如圖1所示。圖1 音響放大器框圖各組成部分的介紹如下：（1）話音放大器：話音放大器的作用是不失真地放大音頻信號。（2）電子混響器：電子混響器是用電路模擬聲音的多次反射，產(chǎn)生混響效果，使聲音聽起來具有一定的深度感和空間立體感。（3）混合前置放大器：混合前置放大器的作用是將音

4、樂信號和電子混響后的聲音信號混合放大。（4）音調(diào)控制器：音調(diào)控制器主要是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性（5）功率放大器：功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載RL提供一定的輸出功率。下面將是各部分的設(shè)計。要想設(shè)計音響放大電路，首先要確定整機(jī)電路級數(shù)，分配各級電壓增益如圖2所示。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，音響放大器的輸入為5mV時，輸出功率大于1W，則輸出電壓Vo>=2.8V。總電壓增益Av=Vo/Vi>560倍(55dB)。話放級18. 5dB混放級9.5dB音調(diào)級功放級29.5dBAV=612倍圖2 電壓增益分配一、話音放大器的設(shè)計與混合前置放大器的設(shè)計由于話筒的輸出信號一般只有5mV左右

5、，而輸出阻抗達(dá)到20K亦有低輸出阻抗的話筒如（20歐，200歐等），所以話筒放大器的作用是不失真地放大聲音信號（最高頻率達(dá)到10KHz）。其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗。因此話音放大器應(yīng)采用具有很高的輸入阻抗的同相放大器形式，與高阻話筒配接作為話音放大器電路，其放大倍數(shù)取R11=10k ，則R12=75k。混合前置放大器采用反向加法器電路，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計增益分配和話音放大器、錄音機(jī)輸出信號情況，取R23=R22=3R21=30k。設(shè)置音量控制電位器RP11、 RP12用于控制話音與音樂的音量。如設(shè)計圖3所示：R12 o2圖3話音放大器與混合前置放大器設(shè)計圖二、音調(diào)控制器（含音量控制）的設(shè)計音調(diào)

6、控制器是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率高低的電路，其控制曲線如圖折線所示。圖中 fo=1kHz中音頻率，要求增益Auo=0dB；fL1=1kHz低音轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十赫芝；fL2=10fL1中音頻轉(zhuǎn)折頻率；fH1=1kHz中音頻轉(zhuǎn)折頻率；fH2=10fH1高音頻轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十千赫芝。圖4從圖4中可見，音調(diào)控制器只對低音頻與高音頻的增益進(jìn)行提升與衰減，中音頻的增益保持0dB不變。因此，音調(diào)控制器的電路可由低通濾波器與高通濾波器構(gòu)成。已知fLx=100Hz，fHx=10kHz，x=12dB。所以計算得fL2 = fLx *2x/6=400Hz， fL1 =fL2/10=40Hz；fH1 =

7、fhx /2x/6=2.5kHz，fh2= 10fh1=25k。AVL=(Rp31+R32)/R3120dB。其中，R31、R32、RP31一般取幾千歐姆至幾百千歐姆?，F(xiàn)取RP31=470k，R31=R32=47則AVL= (RP31+R32)/R31=11(20.8dB)。C32=1/2*P31*FL10.008uF，取標(biāo)稱值0.01F，即C31=C32=0.01F。Ra=Rb=Rc=3R31=3R32=3R34。又R34=R31=R32=47K，則Ra=3R4=141k。 AVH=（Ra+R33）/R33得R33=15.6k,取標(biāo)稱值15k。取RP32=RP31=470k，RP33=10k

8、，級間耦合與隔直電容C34=C35=10F。 音量控制電位器RP33滑臂在最上端時，音響放大器輸出最大功率。如圖5所示：R31RP31 R32vo470k圖5 音調(diào)控制器設(shè)計圖三、功率放大器設(shè)計功率放大器（簡稱功放）的作用是給音響放大器的負(fù)載Rl（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出功率，當(dāng)負(fù)載一定時，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號的非線性失真盡可能的小，效率盡可能高。用到了LM386器件，LM386是廣泛用于收音機(jī)，對講機(jī)，電視伴音等系統(tǒng)中的低電壓通用型低頻集成功放。如圖6所示：vi2250F L 圖6 功率放大器設(shè)計圖四、整機(jī)電路圖通過上面各部分的設(shè)計，現(xiàn)在把各部分進(jìn)行連線，如圖7所示，A1部分為話音放大電路，A2部分為混合前置放大器設(shè)計電路，A3部分為音調(diào)控制器設(shè)計電路，LM386部分為功率放大器設(shè)計電路，通過以上的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了音響中輸入音頻信號、音調(diào)輸出控制、卡拉OK、對話筒與錄音機(jī)的輸出信號進(jìn)行擴(kuò)音等功能。R12 FL 圖7通過這次的學(xué)年論文，使我對模擬電子技術(shù)有了一個更深的理解，也更加明白了理論課程的重要性，只有學(xué)好理論知識，才能更好的在實(shí)踐中得以應(yīng)用?！緟⒖嘉墨I(xiàn)