音响放大器设计
第七节音响放大器设计
学习要求
了解集成功率放大器内部电路工作原理，
掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法；
掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术
一、音响放大器的基本组成
1.话音放大器
由于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20Ω，200Ω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10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻
抗。
2
1R R A F VF +
=
R i = R 1（R 1一般取几十千欧。） 耦合电容C 1、C 3可根据交流放 大器的下限频率f L 来确定，一般取
L
L f R 2110)
~(3 C3 C1π==
反馈支路的隔直电容C 2一般取几微法。
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
。
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、音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性
音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成
设电容C1=C2>>C3，在中、低音频区，C3可视为开路，作为低通滤波器；在中、高音频区，
C 1、C
2
可视为短路，作为高通滤波器。
①当f 当RP1的滑臂在最左 端低频时，对应于提 升最大的情况 分析表明，图(a)所示 电路是一个一阶有源低通滤波器，其增益函数的 表达式为 ()12121i o /)(j 1/)(j 1j ωωωωω++?+-==R R RP V V A 式中，) π2/(1 )(/121L1211C RP f C RP ==或ω ) π2/()( )(/)(22121L2221212C R RP R RP f C R RP R RP +=+=或ω 当f 电压增益()121VL /R R RP A += 在f=f L1时，因为f L2 =10f L1 ，故可由式得()1 2 121i o /)(j 1/)(j 1j ωωωωω++?+- ==R R RP V V A , j 1j 1.01121V1++?+- =R R RP A 模1 21V1R 2/)R RP (+=A 此时电压增益相对A VL 下降3dB 当RP 1滑臂在最右端时，对应于低频衰减最大的情况 同理可以得出图(b)所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。 ② 当f > f 0时 音调控制器的高频等效电路如图所示 C1、C2可视为短路，作为高通滤波器。 将C1、C2视为短路，R4与R1、R2组成星 形连接，将其转换成三角形连接后的电路 如图所示 若取R1=R2=R4，则 R a = R b = R c = 3R1 = 3R2 = 3R4 的滑臂在 图(a)为RP 最左端时，对应于高 频提升最大的情况 测量P o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f i=1kHz，电压V i=5mV，音调控制器的两个电位器RP1、RP2置于中间位置，音量控制电位器置于最大值，用双踪示波器观测v i 及v o的波形，失真度测量仪监测v o的波形失真。注意在最大输出电压测量完成后应迅速减小V ，否则 i 会因测量时间太久而损坏功率放大器。 测量P o的步骤是： 功率放大器的输出端接额定负载电阻R L(代替扬声器)，逐渐增大输入电压V i，直到v o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P o。 音调控制特性 输入信号v i (=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A v0(A v0=0dB)，再分别测低频特性和高频特性。 同样，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f L1、f x、f L2、f0(1kHz)、f H1、f H x、f H2等频率对应的电压增益。 ●频率响应 放大器的电压增益相对于中音频f o(1kHz)的电压增益下降3dB时对应低音频截止频率f L和高音频截止频率f H，称f L ~ f H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v i (等于5mV)，RP1和RP2置于最左端，使信号发生器的输出频率f i 从20Hz至50kHz变化(保持v i=5mV不变)，测出负载电阻R L上对应的输出电压V o，用半对数坐标纸绘出频率响应曲线，并在曲线上标注f L 与f H值。 ●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R i 。 如果接高阻话筒，则R i 应远大于20k Ω。接电唱机，R i 应远大于500k Ω。 R i 的测量方法与放大器的输入阻抗测量方法相同。 ● 输入灵敏度 使音响放大器输出额定功率时所需的输入电压(有效值)称为输入灵敏度V s 。 测量条件与额定功率的测量相同，测量方法是，使V i 从零开始逐渐增大，直到V o 达到额定功率值时所对应的电压值，此时对应的V i 值即为输入灵敏度。 ● 噪声电压 音响放大器的输入为零时，输出负载R L 上的电压称为噪声电压V N 。 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R L 两端的电压波形，用交流毫伏表测量其有效值。 ● 整机效率 % 100/C o ?=P P η 由式(3-7-9)得 也可以从功放级开始向前逐级安装。安装一级调 试一级，安装两级要进行级联调试，直到整机安 装与调试完成。 3.电路调试技术 电路的调试过程一般是先分级调试，再级联 调试，最后进行整机调试与性能指标测试。 分级调试又分为静态调试与动态调试。 静态调试时，将输入端对地短路，用万用表测该级输出端对地的直流 电压。话放级、混合级、音调级都是由运算放大器组成的，其静态输 出直流电压均为V CC/2，功放级的输出(OTL电路)也为V CC/2，且输 出电容C C两端充电电压也应为V CC/2。 动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该 级输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求， 如果相差很大，应检查电路是否接错，元器件数值是否 合乎要求，否则是不会出现很大偏差的。 单级电路调试时的技术指标较容易达到，但进行 级联时，由于级间相互影响，可能使单级的技术 指标发生很大变化，甚至两级不能进行级联。产 生的主要原因： 一是布线不太合理，形成级间交叉耦合，应考虑重新布线； 二是级联后各级电流都要流经电源内阻，内阻压降对某 一级可能形成正反馈，应接RC去耦滤波电路。R一般。 用8 /4W的扬声器代替负载电阻R L，可进行以下功能试听： ●话音扩音将低阻话筒接话音放大器的输入端。应注意，扬声器输出的方向与话筒输入的方向相反，否则扬声器的输出声音经话筒输入后，会产生自激啸叫。讲话时，扬声器传出的声音应清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。 ●电子混响效果将电子混响器模块按图3.7.20接入。用手轻拍话筒一次，扬声器发出多次重复的声音，微调时钟频率，可以改变混响延时时间，以改善混响效果。 ●音乐欣赏将录音机输出的音乐信号，接入混合前置放大器，改变音调控制级的高低音调控制电位器，扬声器的输出音调发生明显变化。 ●卡拉OK伴唱录音机输出卡拉OK磁带歌曲，手握话筒伴随歌曲歌唱，适当控制话音放大器与录音机输出的音量电位器，可以控制歌唱音量与音乐音量之间的比例，调节混响延时时间可修饰、改善唱歌的声音。 整机电路图 东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电子电路实践 第次实验 实验名称：音响放大器设计 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室: 实验组别： 同组人员：实验时间：年评定成绩：审阅教师： 实验五音响放大器设计 【实验内容】 设计一个音响放大器，性能指标要求为： 功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调(选作) 额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%) 负载阻抗10Ω 频率响应f L≤50Hz f H≥20kHz 输入阻抗≥20kΩ 话音输入灵敏度≤5mV 音调控制特性(扩展) 1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围1.基本要求 功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能 额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%) 负载阻抗10Ω 频率响应f L≤50Hz f H≥20kHz 输入阻抗≥20kΩ 话音输入灵敏度≤5mV 2.提高要求 音调控制特性1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围。 3.发挥部分 可自行设计实现一些附加功能 【实验目的】 1.了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。 2.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路的知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。 3.通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。 【报告要求】 1.实验要求： (1)根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原 理，计算元件参数。 话音放大器： 由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，而输出阻抗可能高达到20k 。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20kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。话筒接入后可能会啸叫，这一般是话筒外壳接地不善引起的。在话筒输入和地直接接一47uF 电容，啸叫基本消除。 由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，而输出阻抗达到20k Ω（也有低输出阻抗的话筒，如20Ω，200Ω等），所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号（取频率lkHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。 话筒放大器由如图所示电路组成，即由A1组成的同相放大器，具有很高的输入阻抗，能与高阻话筒配接作为话筒放大器电路。 满足：Uo=（1+R4/R1）Ui , 取RF=100K Ω,R1=20 K Ω 其放大倍数AV1为：AV1=1+RF/R1=6 电路中的电容均用来滤波。 混合前置放大器： 混合前置放大器的作用是将mp3输出的声音信号与话音信号混合放大，其电路如下图所示。从图中可以看出，输出电压与输入电压之间的关系为：121 2f f o i i R R v v v R R ?? =-+ ???，式中，1 i v 为话筒放大器的输出信号，2i v 为放音机的输出信号。在实验过程中可调节电位器R1和R2以调整增益。 音调控制器： 音响电路设计 课程名称：音响放大器设计 内容摘要：(1)了解音响放大器的基本组成和总体设计 (2)了解音响放大器各组成部分的具体设计 (3)了解其安装及调试过程 设计要求： 1设计一个音响放大器，要求具有音调控制、音量控制等功能，可接入电脑音频信号、录音机线路输出信号等扩音，或作为有源音箱等； 2电路基本要求内含前置放大、音调控制、功率放大等； 3画出音响放大器的电路原理图，分析各部分电路的工作原理； 4电路制作与调试； 5简易故障的判定及排除。 一、设计的作用和目的以及意义 在很多电气设备中都有音响功率放大器，集成音响功率放大器具有工作稳定、性能好、易于安装调试、成本低等优点。集成功放加上前置放大器、音调控制电路就可构成音响放大器。前置放大主要完成对输入信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出电阻低，频带宽，噪声小；音调控制主要实现对输入信号高、低音的提升和衰减；功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求功率高、失真尽可能小、输出功率大。 目的： 1．通过多语音放大器的设计，掌握低频小信号放大电路的工作原理和设计方法。 2．进一步理解集成运算放大器和集成功放的工作原理，掌握有源滤波器和功放电路的设计过程。 3．了解一般电子电路的设计过程和装配与调试方法。 设计意义： 1. 音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。 2. 通过音响放大器设计，使我们认识到一个简单的模拟电路系统，应当包括信号源、输入级、中间级、输出级和执行机构。信号源的作用是提供待放大的电信号，如果信号是非电量，还须把非电量转换为电信号，然后进入输入级，中间级进行电流或电压放大，再进入输出级进行功率放大，最后去推动执行机构做某项工作。 电子技术课程设计报告 设计课题：音频功率放大器的设计与制作 拔河游戏机的设计与制作 模电部分 音频功率放大器的设计与制作 一、设计任务与要求 1）话筒放大器和前置放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ（也有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω等），所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号（最高频率达到20kHz）。其输入阻抗应远大于输出阻抗。前置放大器要求失真小、通频带宽。 2）电子混响器电子混响器的作用是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。该部分电路有专用电路可以选用，不作设计要求。 3）音调控制器音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。这部分参考电路较多，要求通过仿真进行选取，并进行必要的计算。 4）功率放大器功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有单电源供电的OTL电路和正负双电源供电的OCL 电路。有专用集成电路功率放大器芯片。可采用由集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器，要求进行必要的计算和计算机仿真。 设计参数 ①放大器的失真度<1%。 ②放大器的功率>1W。 ③放大器的频响为50Hz—20kHz。 ④音调控制特性为自选。 （3）设计要求 1）调研，查找并收集资料。 2）总体设计，画出框图。 3）单元电路设计。 4）电气原理设计---绘制原理图。 5）参数计算——列元器件明细表。 6）用EWB对设计电路进行仿真实验，并给出仿真结果及关键点的波形。 7）撰写设计说明书。 8）参考资料目录。 二、方案设计与论证 2.1 音响模块流图 图2－1电路整体框图 话音放大器：话音放大器的作用是不失真地放大音频信号。 电子混响器：电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。 混合前置放大器：混合前置放大器的作用是将音乐信号和电子混响后的声音信号混合放大。 音调控制器：音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。 功率放大器：功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL提供一定的输出功率 电路方案的比较与论证 2.2话音放大电路的比较与论证 方案一：采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一。应用非常广泛，双列直插8脚或圆筒8脚封装。工 音响放大器的设计 摘要：音响放大器所需要设计的电路为话筒放大器，音调控制器及功率放大器。话音放大器的作用是不失真的放大声音信号（最高信号达到10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗；音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，因此音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器组成。 关键词：音响放大器；话放级；音调控制级；功放级 1设计内容 1．1设计目的 (1)学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 (2)学会音响放大器的设计方法和性能指标测试方法。 (3)培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 1．2设计要求 (1)设计并制作一个音响放大器，主要技术指标要求： ①额定功率：P。>=1W ②负载阻抗：R=8Ω ③频率范围：40Hz~10kHz ④话放级输入灵敏度：5mV ⑤输入阻抗：R>>20Ω ⑥系统的总电压增益A>560倍（55dB） (2)设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 (3)自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。 (4).批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。 1.3参考方案 (1).电路图设计 ①确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出音响放大器方框图。 ②系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 ③参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 ④总电路图：连接各模块电路。 (2).电路安装、调试 ①为提高学生的动手能力，学生自行焊接电路板。 ②在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。 ③重点调试每一级的输出波形。 ④将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。 2设计方案： 2.1设计方案分析论证 (1)．音响放大器设计思路 ①由于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20Ω,200Ω等），所以话音放大器的作用是不失真的放大声音信号（最高信号达到10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。 ②音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，由其特性可知音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升和衰减，因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器组成。 ③功放级的作用是给音响放大器的负载提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能的小，效率尽可能提高。 课程设计任务书学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 音响放大器设计与制作 初始条件：集成芯片LM324三块，LM386一块，瓷片电容，电解电容，电位器若干，4Ω/扬声器一个。 要求完成的主要任务: （1）技术指标如下： a．输出功率：； b．负载阻抗：4欧姆； c．频率响应：fL~fH=50Hz~20KHz； d．输入阻抗：>20K欧姆； e．整机电压增益： >50dB； （2）电路要求有独立的前置放大级（放大话筒信号）。 （3）电路要求有独立的功率放大级。 时间安排： 2016年1月10日查资料 2016年1月11，12日设计电路 2016年1月13日仿真 2016年1月14日，15日实物调试 2016年1月16日答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要......................................................... ABSTRACT ...................................................... １电路方案的比较与论证........................................ 音响放大器的总设计........................................... 放大电路的比较与论证........................................ 音频功率放大电路的比较与论证................................ 2核心元器件介绍............................................... LM324的介绍................................................. LM386的介绍................................................. 3电路设计 .................................................... 直流稳压电源电路的设计...................................... 话音放大器.................................................. 混合前置放大器.............................................. 音调控制器.................................................. 功率放大电路的设计.......................................... 总电路图 (18) 4用MULTISIM进行仿真.......................................... 话放与混放性能测试.......................................... 单独功放性能测试 (20) 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 音响放大电路的设计仿真与实现 初始条件： 可选元件：集成功放，电容、电阻、电位器若干；或自选元器件。 可用仪器：示波器，万用表等。 要求完成的主要任务: （1）设计任务 根据技术指标和已知条件，完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流稳压电源。 （2）设计要求 ①设计一个失真小，具有话筒放大，电子混响、混合前置放大、音调控制、功率放大的音 响放大电路；输出功率1W左右，负载电阻8Ω；频率响应20~20KHz以内，输入阻抗大于20kΩ。 ② 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 ③ 利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理 并仿真实现系统功能。 ④ 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 ⑤ 选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 时间安排： 1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。 2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2设计要求和技术指标 (3) 1.3发挥部分 (3) 2设计总体方案 (4) 2.1 音响模块流图 (4) 2.2电路方案的比较与论证 (4) 3 核心元器件介绍 (6) 3.1集成功放TDA2030A简介 (6) 3.2 LM324的介绍 (7) 4各模块电路原理与总电路图 (9) 4.1话音放大器 (9) 4.2电子混响器 (10) 4.3混合前置放大器 (11) 4.5功率放大器 (16) 5音响放大器的技术指标及测试方法 (18) 5.1额定功率 (18) 5.2音调控制曲线 (18) 5.3输入阻抗 (18) 5.4噪声电压 (18) 参考文献 (20) 课程设计 题目音响放大器的设计与制作学院信息工程学院 专业通信工程 班级0905 姓名刘洋 指导教师 2010 年月日 武汉理工大学信息学院模电课程设计 课程设计任务书 学生姓名：刘洋专业班级：通信0905班 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 音响放大器设计与制作 初始条件： 1.TDA2030A 2.LM324 要求完成的主要任务: (1)技术指标如下： a．输出功率：0.5W； b．负载阻抗：4欧姆； c．频率响应：f L~f H=50Hz~20KHz； d．输入阻抗：>20K欧姆； e．整机电压增益： >50dB； (2)电路要求有独立的前置放大级（放大话筒信号）; (3)电路要求有独立的功率放大级。 参考书： 1.《电子线路设计·实验·测试》第三版，谢自美主编，华中科技大学出版社 2.《通信电子线路》第二版，刘泉主编，武汉理工大学出版社 3.《高频电子线路》第三版张肃文主编高教出版社 时间安排： 第18周理论讲解。 第19周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主13楼通信工程综合实验室、鉴主15楼通信工程实验室（1） 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 音响放大器的设计与制作 学生姓名：刘洋 内容摘要： 本文介绍了音响的构成、功能、及工作原理，它由TDA2030芯片所组成的功放电路，LM324四运放大器为前置放大和音调放大构成，本身具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。而TDA2030一款输出功率大，最大功率到达35W 左右，静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。本设计的功能是将输入音频信号进行放大，是一种可普遍用于家庭音响系统、立体声唱机等电子系统中，便于携带，适用性强。 关键词：TDA2030 OTL 输出功率 LM324 Audio amplifier design and production Abstract: This article describes the sound of the composition, function, and principle, it is formed by the TDA2030 chip power amplifier circuit, LM324 quad op amp as the preamp and tone to enlarge constitute itself with supply voltage range, the static power consumption can be a single power use and low cost advantages. The TDA2030 a high output power, maximum power reaches 35W or so, the static current, load capacity, dynamic current can drive large 4-16Ωspeaker, circuit simplicity, making convenient and reliable high-fidelity power amplifier, and an internal protection circuit. This design feature is the input audio signal amplification, Is generally available for home audio systems, stereo player and other electronic system, portable applicability. Key words :TDA2030 OTL Output power LM324 电子技术（综合）课程设计 题目名称：音响放大器的设计 班级：电气1302班 学号： 姓名： 指导教师：吴建国 日期：2015.6.27 音响放大器的设计 1. 设计任务和要求： (1) 具有对话筒与录音机输出信号进行扩音、音调控制、卡拉OK 伴唱等功能。 (2) 主要技术指标：额定功率O W P ≥1（γ<3%）；负载阻抗L 8R =Ω；截止频率 L 40f z =H ，H k 10f z =H ；音调控制特性：k 1z H 处增益为0dB ；z H 100处和k 10z H 处有12±dB 的调节范围；VL LH 20A A =≥dB ；话筒放大级输入灵敏度mV 5；录音机的输出信号电压为mV 100；输入阻抗i 20R >>Ω。（为了保证设计内容的多样性，技术指标部分可另取值）。 (3) 主要器件：CC V =+9V ；话筒（低阻20Ω）电子混响模块一个；集成功放LA4102一只；集成运放LM324一只（或μA741 3只）；W 8/2Ω负载电阻L R 一只；W 8/4Ω扬声器一只。 题目分析或内容摘要： 这个音响放大器的设计过程为：首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。只需给定电子混响器电路模块，需要设计的电路为话筒放大器，混合前置放大器，音调控制器及功率放大器。根据题意要求，输入信号为5mV 时输出功率的最大值为lW ， 因此电路系统的总电压增益∑u A =L PoP ／Ui=566(55dB)，由于实际电路中会有损耗，故取∑u A =600(55·6dB)，各级增益分配如图4所示。功放级增益4u A 由集成功放块决定，取4u A =100(40dB)，音调控制级在fo=lkHz 时，增益应为1(0dB)，但实际电路有可能产生衰减，取3u A =0.8 (一2dB)。话放级与混合级一般采用运算放大器，但会受到增益带宽积的限制，各级增益不宜太大，取1u A =7．5(17．5dB)，2u A =l(OdB)。 2. 设计方案 甲类放大器作为一种最古老，效率最低，最耗电，最笨重，最耗资，失真最小的放大器 输入音 频信号 前置放大级电路 共射-共基电路 共射-共基电路 恒压源电路 推动级 反馈电路 至末级 功放 沃尔漫电路 音响放大器的设计 内容摘要：㈠了解音响放大器的基本组成和总体设计 ㈡了解音响放大器各组成部分的具体设计 ㈢了解Multisim8的基本操作和命令 ㈣利用Multisim8设计实验电路并进行仿真验证 ㈤音响放大器的实物安装与调试 设计要求：设计一个音响放大器，要求具有音调输出控制，卡拉OK伴唱，对话筒与录音机的输出信号进行扩音。已知话筒的输出电压为5mV，录音机的输出信号为100mV，电路要求达到的主要技术指标如下： 1 额定功率Po＝0.5W（失真度<10％）； 2负载阻抗R＝20Ω（Vs＝15V）； 3 频率响应fl～fH＝40Hz～10KHz； 4音调控制特性：1KHz处增益为0dB，40Hz和10KHz处有±12dB的调节范围，A VL＝A VH>=+20dB；输入阻抗Ri>>20Ω 总体方案选择的论证: 本次实验主要通过对音响放大器的设计，来了解音响放大器的组成， 掌握音响放大器的设计方法，学会综合运用所学的知识对实际问题进行分 析和解决。 音响放大器的基本组成如图2-1所示。 从上图可以看到，音响放大器主要由语音放大器、混合前置放大器、 音调控制器和功率放大器等电路组成。设计时先确定整机电路的级数，再 根据各级的功能及级数指标要求分配各级电压增益，然后分别计算各级电 路的参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。本题需要设计的电路为语 音放大器、混合前置放大器、音调控制器和功率放大器。根据题意的要求， 可得各级的增益分配如图2-2所示 最后，根据上图的增益分配，调节各个放大级的参数，便设计出理想 的音响放大器了。 单元电路的设计 1、语音放大器 由于话筒的输出信号一般只有5mv 左右，而输出阻抗达到20K Ω，所 以要求语音放大器的输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗，而且不失真地放大声音信号，频率也应满足整个放大器的要求。因此，语音放大器可采用集成运放组成的同相放大器构成，具体电路如图2-3所示。图中，放大器的增益 f VF 1 R A 1R =+。 由于要求语音放大级的放大倍数为7.5，所以选择i R 10K =Ω，f R 采用 阻值为100K Ω的电位器，使放大器可以根据需要调整。 2、混合前置放大器 混合前置放大器的主要作用是将磁带放音机的音乐信号与语音放大器 的输出声音信号进行混合放大，可采用反相加法器实现，具体电路如图2-4所示。从图中可以看出，输出电压与输入电压之间的关系为： 1212f f o i i R R v v v R R ?? =-+ ??? （2-1） 式中，1i v 为话筒放大器的输出信号，2i v 为放音机的输出信号。另外， 图中的'R 是平衡电阻，大小为'1R R =//2R //f R 。 1.1 设计名称：音响放大器 1.2 设计任务： 1.2.1 选定设计方案； 1.2.2 完成单元电路的设计和主要元器件说明； 1.2.3 完成硬件原理图设计和PCB图说明； 1.2.4 安装各单元电路，要求布线整齐、美观； 1.2.5 写出课程设计报告文档。 1.3 设计要求： 1.3.1 设计一个音响放大器，使其具有话筒扩音、音量控制、音调控制、电子混响、卡拉OK伴唱等功能。 1.3.2 该音响放大器可以不失真地放大声音信号。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。 1.3.3 主要技术指标如下：额定功率P O≥0.3W 2设计方案及原理说明 2.1 设计方案及工作原理说明： 本设计由语音放大器、电子混响器、混合前置放大器、音调控制器及功率放大器五部分组成。此设计方案具有使用元件少，电路简单明了等特点。 其工作原理如下：当语音信号由话筒输出后，进入语音放大器放大并传入电子混响器产生混响效果。混响后的信号连同磁带放音机产生的信号一同进入混合前置放大器，并进行放大。放大后的信号进入音调控制器，然后进入功率放大器进行功率放大后，由扬声器输出声音。 2.2 设计组成框图如下： 图2.1.1 2.3 产品说明 音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。长期以来，高品质音频放大器的工作类别，只限于A类(甲类>和AB类(甲乙类>。其原因在于过去只有电子管这样的器件，B类(乙类>电子管放大器产生的失真使它们甚至在公共广播用时都难于被人们所接受。所有的自称为高保真放大器均工作于推挽式的A类(甲类>。 课程设计说明书课程名称：音响放大器的设计 专业名称： 学生班级： 学生姓名： 学生学号： 指导老师： 课程设计任务书 设计目的 1)了解集成功率放大器内部电路工作原理 2)掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法 3)掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术 设计要求和技术指标 1)技术指标 额定功率P≥0.3W，负载阻抗为10Ω，频率响应范围为50Hz-20KHz，输入阻抗大于20KΩ，放大倍数≥20dB。 2）设计要求 （1）设计话音放大与混合前置放大器、音调控制级、功率放大级； （2）选定元器件和参数，并设计好电路原理图； （3）在万能板或面包板或PCB板上进行电路安装调测； （4）测试输出功率； （5）测试输入阻抗； （6）撰写设计报告。 3）设计扩展要求 （1）能驱动额定功率P≥8W的扬声器； （2）电路电压放大级输出阻抗低，能带500Ω负载。 目录 第1章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 音频功率放大器概述 (1) 1.3 音频功率放大器概述 (2) 第2章音响放大器设计 (3) 2.1 音响放大器简介 (3) 2.2 单元电路的设计 (3) 2.2.1 话音放大器 (3) 2.2.2 混响前置放大器............................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.3 电子混响器....................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.4 音调控制器 (5) 2.2.5 功率放大器 (9) 2.3 总电路设计 (9) 第3章电路仿真结果 (13) 3.1 话放与混合级仿真 (13) 3.2 音调控制器的电路仿真 (13) 3.3 功率放大器的电路仿真 (15) 第4章音响放大器的安装与调试 (16) 4.1 电路安装 (16) 4.2 电路调试技术 (16) 4.3 整机功能试听 (17) 第5章心得体会 (18) 参考文献 (19) 附录A 音响放大器元件清单 (19) 附录B PCB板图 (20) 基于multisim下的音响放大器设计与仿真 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 信息工程学院 课程设计报告书 题目: 基于multisim10下的音响放大器设计与仿真 课程：电子线路课程设计 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2015年01月 07日 信息工程学院课程设计任务书 学号学生姓名专业（班级）设计题目基于multisim10下的音响放大器设计与仿真 设计技术参数1、放大器的失真度<1%。 2、放大器的功率>2W。 3、放大器的频响为50Hz—20kHz。 4、音调控制特性为自选。 设计要求1、采用运算放大集成电路和功率放大集成电路设计音频功率放大器。 2、用multisim对设计电路进行仿真实验，并给出仿真结果及关键点的波形。 3、了解方波信号的发生电路模块及仿真。 4、了解直流稳压源的基本组成原理及模块电路仿真。 参考资料 1、孙梅生，李美莺，徐振英《电子技术基础课程设计》高等教育出版社 2、梁宗善《电子技术基础课程设计》华中理工大学出版社 3、张玉璞，李庆常《电子技术课程设计》北京理工大学出版社 4、彭介华《电子技术课程设计指导》高等教育出版社 5、谢自美《电子线路设计·实验·测试》（第三版）华中科技大学出版社 6、康华光，陈大钦. 电子技术基础—模拟部分（第五版） 2015年1月7日 信息工程学院课程设计成绩评定表 学生姓名：学号：专业（班级）： 课程设计题目：基于multisim10下的音响放大器设计与仿真 成绩： 指导教师： 年月日 模拟电路课程设计报告设计课题：音响放大器设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计时间： 音响放大器设计 一、任务与要求 设计一音响放大器，要求具有话筒扩音、混合前置放大、音调输出控制、音量控制，功率放大等功能。 各级主要作用 话音放大级：话音放大器的作用是不失真地放大声音信号。 混合前置放大级：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。 音调控制放大级：主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持0dB不变。 功率放大级(简称功放)：给音响放大器的负载(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。 已知条件 +VCC = +9V，话筒(低阻20 )的输出电压为5mV，录音机的输出信号电压为100mV。电子混响延时模块1个，集成功放LA4102 1只，8 /2W负载电阻RL 1只，8 /4W扬声器1只，集成运放LM324 1只（或mA741 3只）主要技术指标 额定功率Po≥1W( <3%)； 负载阻抗RL=8 ； 截止频率fL=40Hz，fH=10kHz； 音调控制特性：1kHz处增益为0dB，100Hz和10kHz处有±12dB的调节范围，A VL=A VH≥20dB； 话放级输入灵敏度5mV； 输入阻抗Ri>>20 设计过程 整机电路由话音放大器、混合前置放大器、音调控制放大器、功率放大器组 成，根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算 ，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V o>=2.8V 。总电压增益Av Σ=V o/Vi>560倍(55dB)。各级放大倍数如下图所示： 二、设计与论证 方案一：话音放大级、混合前置放大级、音调控制放大级各用一个UA741，功率放大级用LA4102。 方案二：话音放大级、混合前置放大级、音调控制放大级共用一个LM324功率放大级用LA4102。 由于多级放大各级信号会互相产生干扰，合理布线，把级与级间的距离拉大是减小信号干扰的好方法，此时方案一是个不错的选择，但每一级各用一个UA741电路元件增多，电路板面积就会增大，不但不美观也不经济。方案二中LM324是四运放集成电路，电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉、放大效果好，话音放大级、混合前置放大级、音调控制放大级共用一个LM324电路元件少，占用电路板面积小，不仅美观而且经济。 三、电路设计与参数计算 1、话音放大级 由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，而输出阻抗达到20k Ω(亦有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω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10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。 电路原理图，电压放大倍数Av 仅由外接电阻R 11和R 12决定：Av=1+R 12/R 11按要求该级的放大倍数Av =8.5 话放级混放级音调级5mV A V1 8.5倍18.5dB 42mV A V23倍9.5dB 125mV A V30.8倍–2dB 100mV A V430倍29.5dB 3V A V =612倍(56dB) 功放级 个人资料整理仅限学习使用音响放大器设计与制作教案设计<第1次课） 本次课教案 步骤一：课题引入<10分钟）： 教师：《电子设计与制作》专业课程由6个实用电子产品的设计与制作工程组成，要求我们对每个工程进行任务分析、电路设计、制作与调试电路、撰写设计报告、完成工程资料、进行工程学习汇报． 个人资料整理仅限学习使用 等内容，本课程的考核实行动态考核，总成绩由每个工程考核成绩汇总得到。音响放大器的设计与制作为第一个工程。下面我们进行本工程的设计任务分析 学生：认真体会老师介绍的学习思路和学习方法 步骤二：阅读音响放大器的设计任务书 教师：下发设计任务书资料，引导学生阅读并设问学生“一般的音响放大器由哪几个部分构成？”设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的音响放大器，要求能进行高低音调调节和音质补偿，电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标： 输出功率：10 ~ 20W<额定功率）； 频率响应：20Hz ~ 20kHz<≤3dB） 输出阻抗：≤0.16Ω。 输入灵敏度：500mV<1000Hz，额定输出时） 学生：根据电子技术课程中所学知识进行讨论，老师启发学生思考要满足以上技术指标，必须需要哪些电路？ 步骤三：音响放大器的设计任务分析 教师：设问1，要达到设计任务书中的技术指标，应当采用什么电路进行组合？ 学生：回答问题，根据功能要求得出音响放大器的结构方框图教师设问2：功放电路有哪些类型，哪些典型功放电路的输出功率能达到以上？ 10W学生：通过上网或查书寻找功放电路的种类与技术指标，常见功放IC的资料。然后回答问题。 教师设问3：为什么要进行高低音音调调节，应当由什么电路来完成？ 学生通过阅读引导文回答：功放系统中无论是低档机还是高档机，除了要进行音量调节外，还要有音调调节控制电路，低档音响为了节约成本往往采用阻容式音调调节，但容易使高低音相互干扰，而且缺乏力度和清晰感，听起来非常浑浊杂乱。 参考资料：根据音调调节电路在整机中的位置，有衰减式，负反馈式，衰减负反馈混合式三种电路形式，普及式音响采用第三种电路形式，NE5532组成的高中低音调音量调节控制电路；高档机采用专用音调控制IC如 M6241,TDA7315,TDA7449 教师设问4：哪些功放电路能达到频响范围为20Hz ~ 20kHz<≤3dB）的技术要求？学生回答：分立元件组成的功放电路在实际应用中，频率要远远低于截止频率才能保证晶体管的交流电流增益与其直流电流增益接近或相等，大功率晶体管的实际工作频率很难超过50KHZ，也就是说，采用低频大功率晶体管制作的功率放大器的带宽很难超过集成功率放大器的100KHZ，因此采用分立元件的音频功率放大电路的性能不如集成功率放大器。 教师设问5：的输出功率，电源供电有什么要求？20w要达到． 仅限学习使用个人资料整理 ，考虑安作为功放输出块，其典型工作电压范围为-5----22VTDA2030学生回答：如果选用供电。全性和功放效果，一般选15V 以上问题由各小组分别负责回答，其他小组进行适当补充，老师进行引导，最后作点评。 步骤四：<7分钟）请画出出音响放大器的方框图老师要求学生根据以上的设计任 务分析，画出音响放大器的结构方框图，并考虑各单元电路如何实现 学生：集体讨论并画出结构方框图 小结<5分钟）：总结音响放大器的设计任务分析情况，完成设计任务分析表格，老师对 各小组的学习情况<回答问题）进行总结和评价。 说明：设计任务分析就是要根据设计任务书并查找资料，设计能满足设计要求的电路总体方案。． 个人资料整理仅限学习使用 《模拟电子技术》课程设计说明书 音响放大器 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：彭澎 指导教师：张松华职称副教授 专业：电子信息工程 班级：电子1201班 学号： 1230340136 2014年6月 课程设计任务书 1.设计题目 带音调控制器的音响放大电路 2.设计目的 1、了解集成功率放大器内部电路工作原理 2、掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法 3、掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术 3.设计要求 1、设计混合前置放大器、音调控制级和功率放大级； 2、选定元器件和参数，并设计好电路原理图； 3、在万能板或面包板或PCB板上进行电路安装调测； 4、撰写设计报告。 目录 第1章概述 (1) 1.1 音响的介绍 (1) 1.2 名词解释 (1) 1.2.1 频率响应 (1) 1.2.2 信噪比 (1) 1.2.3 动态范围 (1) 1.2.4 失真 (2) 第2章音响放大器电路设计 (3) 2.1 音响放大器的基本原理 (3) 2.2 前置放大电路（A1） (4) 2.3 音调控制电路（A2） (4) 2.3.1 低音提升 (5) 2.3.2 高音提升 (5) 2.3.3 高音衰减 (5) 2.3.4 低音衰减 (6) 2.3.5 反馈型音调控制电路 (6) 2.3.6 信号在低频区 (6) 2.3.7 信号在高频区 (7) 2.4 功率放大级 (8) 2.4.1 TDA2030A介绍 (8) 2.4.2 功率放大电路说明 (9) 第3章用multisim仿真音响放大器电路 (10) 设计心得与体会 (11) 参考文献 (12) 附录A 实物图 (13) 附录B 元器件清单 (13) 教室音响系统方案 1 项目简介 本项目是为某450平方米教室建设安装音响系统，主要用于人声的扩音及部分音源的声音播放，系统具有音频信号放大和处理功能，能够达到扩散性良好、声场分布均与、响度合适、自然度好等要求，能够提供清晰自然的语言扩声，满足日常会议扩声、报告演示、教学演示的功能需求。 整个系统的设计着重考虑系统的科学性、设备的先进性、功能的实用性以及使用的可靠性，采用先进的音响扩声设备，使扩声系统达到国家一级标准。 2 系统设计依据 ?JGJ/T16-96《民用建筑电气设计规范》 ?GYJ25-86《厅堂扩声系统声学特性指标》 ?GB/T15485《语言清晰度指数的计算方法》 ?SJ2112《厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接值》 ?GB/T15381-94《会议系统及其音频性能要求》 ?GB/T14220-93《视听视频和电视设备及系统音频盒式系统》 ?EIA/TIAT SB67《无屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范》 3 系统方案设计 一个完整的会议系统主要由声源设备（话筒、DVD播放 器等），调控设备（调音台等），放大设备（功率放大器），重放设备（音响组合）和周边设备（均衡器、分讯器等）组成。 系统连接示意图如下： 3.1.1会议发言系统 会议麦克风： 话筒是一个会议系统中最前端的音频采集部分，他的质量的好坏对于整个系统的性能起着举足轻重的作用。 3.1.2 音响扩声系统 本项目会议室的音响扩声系统在功能上以满足教学/报告为主。 3.1.2.1 达到的主要指标 音响系统的设计按照国家有关标准，达到中华人民共和国广电部GYJ25-86厅堂扩声系统声学特性指标中对语言和音乐兼用扩声系统的一级（最高级）指标： ●0.125-4kHz范围内平均声压级≥98dB ●传输频率特性：630～8kHz,以125～4kHz的平均声压级为0dB, 允许+4 ～-12Db,且在125～4kHz内允许≤﹢﹣4dB ●传声增益：125～4KHZ的平均值≥-8dB ●声场不均匀度：1K、4kHz≤-8dB ●总噪声级：≤NR30 3.1.2.2设备选型 ?音箱选用： 音箱是整个音响系统的喉舌，所有音响设备都是为音箱的声音还原而服务，因而音箱应作为首要因数考虑。 由于扬声器的选型在整个扩声系统设计中的重要地位，在音箱选型时，充分注意所选音箱的“高Q值（指向特性）、宽频带、 DONGFANG COLLEGE，FUJIAN AGRICULTURE AND FORESTRY UNIVERSITY 课程名称：低频电子技术课程设计 题目名称：音响系统放大器设计 系别：计算机 年级专业：16级电子信息工程 学号： 姓名： 任课教师：成绩： 2017 年 4 月27 日 一． 设计任务书 设计一个音响系统放大器。 具体要求如下： ⑴ 负载阻抗 Ω=4L R ； ⑵ 额定功率 W P O 10=； ⑶ 带宽 BW ≥kHz Hz 15~50； ⑷ 失真度 %1<γ； ⑸ 音调控制 低音（100Hz ）±12dB; 高音（10kHz ）±12dB; ⑹ 频率均衡特性符合RIAA 标准； ⑺ 输入灵敏度 话筒输入端≤5mV; 调谐器输入端≤100mV; ⑻ 输入阻抗 R i ≥500k Ω; ⑼ 整机效率 η≥50%； 二． 设计框图及整体概述 ㈠设计框图 音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。 前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号做功率放大以推动扬声器。其组成框图如图所示： 图一 ㈡整体概述 根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，设计一款由信号前置放大电路、主控前置放大电路、功率放大电路三部分组成的音频信号放大电路。 三．各单元电路的设计方案及原理说明 ㈠各单元电路的设计方案 根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，设计一款由信号前置放大电路、主控前置放大电路、功率放大电路三部分组成的音频信号放大电路。 ㈡各单元电路的原理说明 1.音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。 2.前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号作功率放大以推动扬声器。 3.对照上述框图，根据要求，已知话筒放大器的输入灵敏度＜5mv，音调控制放大器的输入灵敏度＜100mv，而输出功率P。=10W，则可确定总的增益和各放大器的增益。输出电压有效为： 图二 为留有一定的余量，确定总电压增益为1400，即63dB。 4.通常话筒输出信号较小，所以抑制话筒放大器的噪声是它的主要问题，可以通过加强屏蔽和匹配等措施来实现，同时要尽可能降低放大器本身产生的噪声。话筒放大器的增益根据图中可取20倍（26dB）。 5.音调控制放大器一般取它的中频增益为1，但要能满足音调的调节范围。由此得出功率放大部分的电压增益应大于70倍，即37dB以上。 6.均衡放大器的主要任务有三点：一是与信号源相匹配；二是应具有频率均衡功能，通常要求频率特性符合RIAA标准；三是具有一定的中频电压放大倍数。由于要求中没有明确给定唱机端的灵敏度，根据一般数据，选取均衡放大器的中频放大倍数为32倍，即30dB。音响放大器设计 东南大学
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