模電課程設計-音響放大器設計

1、<p>　　《模擬電子技術(shù)》課程設計</p><p>　　設計題目： 音響放大器 </p><p>　　學 院： 電子信息工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學與技術(shù) </p><p>　　年 級： </p><p>

2、　　學生姓名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導老師： </p><p><b>　　2012年6月</b></p><p>　　音響放大器的設計 </p>&

3、lt;p>　　摘要：音響放大器所需要設計的電路為話筒放大器，音調(diào)控制器及功率放大器。話音放大器的作用是不失真的放大聲音信號（最高信號達到10kHz)。其輸入阻抗應遠大于話筒的輸出阻抗；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，因此音調(diào)控制器的電路可由低通濾波器與高通濾波器組成。 </p><p>　　關鍵詞：音響放大器；話放級；音調(diào)控制級；功放級</p><p&g

4、t;<b>　　1設計內(nèi)容</b></p><p><b>　　1．1設計目的</b></p><p>　　(1)學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調(diào)試能力。</p><p>　　(2)學會音響放大器的設計方法和性能指標測試方法。</p><p&

5、gt;　　(3)培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。</p><p><b>　　1．2設計要求</b></p><p>　　(1)設計并制作一個音響放大器，主要技術(shù)指標要求：</p><p>　?、?額定功率： P。>=1W</p><p>　　② 負載阻抗： R=8Ω</p><

6、p>　?、?頻率范圍： 40Hz~10kHz</p><p>　?、?話放級輸入靈敏度： 5mV</p><p>　?、?輸入阻抗： R>>20Ω</p><p>　?、?系統(tǒng)的總電壓增益A>560倍（55dB）</p><p>　　(2)設計電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計算確定元件參數(shù)，畫出實用原理電路圖。</

7、p><p>　　(3)自擬實驗方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，交指導教師審核。</p><p>　　(4).批準后，進實驗室進行組裝、調(diào)試，并測試其主要性能參數(shù)。</p><p><b>　　1.3參考方案</b></p><p><b>　　(1).電路圖設計</b><

8、;/p><p>　?、俅_定目標：設計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸，并畫出音響放大器方框圖。</p><p>　?、谙到y(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。</p><p>　　③參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標的要求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。</p><p>　?、芸傠娐穲D：連接各模塊電路。</p><p

9、>　　(2).電路安裝、調(diào)試</p><p>　　①為提高學生的動手能力，學生自行焊接電路板。</p><p>　?、谠诿總€模塊電路的輸入端加一信號，測試輸出端信號，以驗證每個模塊能否達到所規(guī)定的指標。</p><p>　?、壑攸c調(diào)試每一級的輸出波形。</p><p>　?、軐⒏髂K電路連起來，整機調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項指標。<

10、/p><p><b>　　2設計方案 ：</b></p><p>　　2.1設計方案分析論證</p><p>　　(1)．音響放大器設計思路</p><p>　　①由于話筒的輸出信號一般只有5mV左右，而輸出阻抗達到20kΩ（亦有低輸出阻抗的話筒如20Ω,200Ω等），所以話音放大器的作用是不失真的放大聲音信號（最高信號達到

11、10kHz)。其輸入阻抗應遠大于話筒的輸出阻抗。</p><p>　?、谝粽{(diào)控制器主要是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性，由其特性可知音調(diào)控制器只對低音頻與高音頻的增益進行提升和衰減，因此，音調(diào)控制器的電路可由低通濾波器與高通濾波器組成。</p><p>　?、酃Ψ偶壍淖饔檬墙o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

12、提高。</p><p>　　(2). 音響放大器原理</p><p>　　音響放大器主要由話放級、音調(diào)級和功放級組成，見圖1。</p><p>　　圖1 音響放大器原理圖</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　?、貯1：是話放級，它是由很高的輸入阻抗和高阻話筒配接的，仿真圖

13、見圖2。</p><p><b>　　輸出波形見圖3：</b></p><p>　　圖3 話放級仿真圖輸出波形</p><p>　?、贏2：是音調(diào)級，它是由低通濾波器和高通濾波器構(gòu)成的，仿真圖見圖4：</p><p><b>　　圖4 音調(diào)級仿真圖</b></p><p>&

14、lt;b>　　輸出波形見圖5：</b></p><p>　　圖5 音調(diào)級仿真圖輸出波形</p><p>　?、跘3：是功放級，它的作用是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，效率盡可能提高。仿真圖見圖6：</p><p><b>　　輸出波形見圖7：</b>

15、</p><p>　　圖7 功放級仿真圖輸出波形</p><p><b>　　3 電路設計</b></p><p>　　(1)根據(jù)設計所要求的性能指標，選擇運算放大器。</p><p>　　(2)結(jié)合實際情況和受到運放增益帶寬積限制，話放級，音調(diào)級和功放級都采用uA741。</p><p>　　管

16、腳圖和典型電路如下圖示：</p><p><b>　　4實驗器材的選擇</b></p><p>　　音響放大器所需原件下表-1所示： </p><p>　　表-1 音響放大電路設計實驗供應元器件</p><p><b>　　5 實驗電路</b></p><p><

17、;b>　　5.1仿真電路</b></p><p><b>　　輸出波形見圖9：</b></p><p>　　圖9 音響放大器總體仿真圖輸出波形</p><p>　　5.2整體電路的圖像</p><p>　　我們通過電路的仿真，驗證了以上所述原理的正確性，接著在學校的實驗箱上進行操作，電路圖像如下圖10所

18、示：</p><p>　　圖10 音響放大器實物電路圖</p><p>　　示波器輸出圖形如下圖11所示：</p><p>　　5.3電路安裝與調(diào)試技術(shù) </p><p>　　(1)合理布局，分級裝調(diào)</p><p>　?、僖繇懛糯笃魇且粋€小型電路系統(tǒng)，安裝前要對整機線路進行合理布局</

19、p><p>　?、谝话惆凑针娐返捻樞蛑鸺壊季€；</p><p>　　·功放級應遠離輸入級；</p><p>　　·每一級的地線盡量接在一起；</p><p>　　·連線盡可能短，否則很容易產(chǎn)生自激。</p><p>　?、劭梢詮妮斎爰夐_始向后級安裝，也可以從功放級開始向前逐級安裝。安裝一級調(diào)試

20、一級，安裝兩級要進行級聯(lián)調(diào)試，直到整機安裝與調(diào)試完成。</p><p><b>　　(2)電路調(diào)試技術(shù)</b></p><p>　?、匐娐返恼{(diào)試過程一般是先分級調(diào)試，再級聯(lián)調(diào)試，最后進行整機調(diào)試與性能指標測試，分級調(diào)試又分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試。</p><p><b>　?、陟o態(tài)調(diào)試</b></p><

21、p>　　·輸入端對地短路，測量該級輸出端對地的直流電壓；</p><p>　　·話放級、音調(diào)級、功放級都是由運算放大器組成的，其靜態(tài)輸出直流電壓均為VCC/2；</p><p>　　·功放級的輸出(OTL電路)也為VCC/2，且輸出電容CC兩端充電電壓也應為VCC/2。 </p><p><b>　　③動態(tài)調(diào)試</

22、b></p><p>　　輸入端接入規(guī)定的信號，觀測該級輸出波形，應滿足各級性能指標要求（相差不大）。</p><p>　　(3)電路調(diào)試技術(shù)-級間聯(lián)調(diào)</p><p>　　級聯(lián)時，由于級間相互影響，可能使單級的技術(shù)指標發(fā)生很大變化，甚至兩級不能進行級聯(lián)。產(chǎn)生的主要原因：</p><p>　　·布線不太合理，形成級間交叉耦合，

23、應考慮重新布線；</p><p>　　· 級聯(lián)后各級電流都要流經(jīng)電源內(nèi)阻，內(nèi)阻壓降對某一級可能形成正反饋，應接RC去耦濾波電路。R一般取幾十歐姆，C一般用幾百微法大電容與0.1?F小電容相并聯(lián)。</p><p>　　(4)電路調(diào)試技術(shù)-自激現(xiàn)象處理</p><p>　　由于功放級輸出信號較大，對前級容易產(chǎn)生影響，引起自激。</p><p

24、>　　常見高頻自激現(xiàn)象如圖12所示。低頻自激現(xiàn)象是電源電流表有規(guī)則地左右擺動，或輸出波形上下抖動。</p><p>　　圖12 高頻自激現(xiàn)象</p><p><b>　　處理方法：</b></p><p>　　功放級①腳與⑤之間接入幾百皮法的電容，形成電壓并聯(lián)負反饋，可消除疊加的高頻毛刺;</p><p>　　旁路

25、電容；接入RC去耦濾波電路消除。</p><p><b>　　6注意事項</b></p><p>　　(1) 輸入阻抗問題；</p><p>　　(2) 電源供電問題；</p><p>　　(3) 合理布局問題；</p><p>　　(4) 多級調(diào)試問題；</p><p>

26、　　(5) 實際參數(shù)與理論參數(shù)的關系；</p><p>　　(6) 自激的排除方法。</p><p><b>　　7收獲體會</b></p><p>　　通過這次設計實踐。我學會了音響放大器的基本設計方法，對音響放大器的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設計以前，我們對各種放大器的掌握都是

27、思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當我們把自己想出來的方案應用到實踐中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能測試，就是測試的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。經(jīng)過解決一個個測試中出現(xiàn)的問題，我們對音響放大器的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。加深了我們對理論與實踐聯(lián)系的理解，促進了我們運用知識解決具體問題的綜合應用能力，特別是對音響放大器的應用、理解上升到了更深的一個層次。</p><p><b>　　參考文獻：<

28、/b></p><p>　　[1] 傅豐林．模擬電子技術(shù)基礎[M]．人民郵電出版社,2007,12.</p><p>　　[2] 萬嘉若,林康運等編著.電子線路基礎[J].華中工學院電子學教研室編,2001,06.</p><p>　　[3] 謝自美主編.電子線路設計[J].華中科技大學出版社,2003,06 .</p><p>　　

29、[4] 龔偉.D類音頻放大器控制方式綜述[N].重慶大學報，2003，02期.</p><p>　　[5] 張飛碧.現(xiàn)代音響技術(shù)手冊[M].機械工業(yè)出版社，2004,07.</p><p>　　[6] 袁光明，劉經(jīng)蘭.最新HI-FI音響元器件資料匯編[G]，四川科學技術(shù)出版社，1994.</p><p>　　《模擬電子技術(shù)》課程設計評分表</p>&l