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1、1 低频电子线路课程设计 课 题：音响放大器的设计 姓 名： 指导教师： 院 部：物理与电子学院 班 级：电子 09-1 学 号： 2 目 录 主要技术指标3 功能要求3 一、音响放大器的基本组成4 1、话音放大器.4 2、混合前置放大电路.5 3、音调控制器.5 4、功率放大器.8 二、PCB 版图及实物图.9 1、整机电路.9 2、做成 PCB 板图.10 3、实物图.10 三、音响放大器主要技术指标及测试方法11 （1）额定功率.11 （2）音调控制特性.11 （3）频率响应.12 （4）输入阻抗.12 （5）输入灵敏度.12 （6）噪声电压.12 （7）整机效率.13 四、电路安装与调
2、试技术13 五、性能测试与分析. 14 六、设计、安装及调试中的体会及对课程设计建议.15 七、整机功能试听15 八、参考文献 16 3 音响放大器设计 主要技术指标主要技术指标 额定功率P01W;负载阻抗RL=8;截止频率f fL=40Hz,f fH=10kHz;音调控制器特性 为，1kHz 处的增益为 0dB， 100Hz 和 10kHz 处有12dB 的调节范围；话放级输入灵敏 度为 5mV；输入阻抗 RI20k。 功能要求功能要求 具有话筒扩音、音调控制 、音量控制、卡拉 ok 伴唱等功能。 一、音响放大器的基本组成一、音响放大器的基本组成 音响放大器的基本组成框图如图 1，各级电压增
3、益分配见图 2。 图 1 音响放大器的基本组成框图 话放级混放级音调级 5mV AV1 8.5 倍 18.5dB 42mV AV2 3 倍 9.5dB 125mV AV3 0.8 倍 2dB 100mV AV4 30 倍 29.5dB 3V AV=612 倍(56dB) 功放级 图 2 各级电压增益分配 1、话音放大器、话音放大器 话音放大器的主要作用是将话筒输入的信号不失真的放大，由于话筒的输出信号一 般只有 5mv，而输出阻抗达到 20k，所以其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。其中放 话音放大级 录音机混合前置放大 级 音调控制器功率放大器 扬声器 话筒 4 大倍数为 A=R2/R1. C
4、1、 C2、C3 隔直电容，具体设计见图 3。 图 3 话音放大器 2、混合前置放大电路、混合前置放大电路 实质就是一个反向加法电路。利用： （其中 V1、V2 话筒经 2020 21 105 o RR VVV RR 放大器的电压和录音机的输入电压.V0前置放大级的输出电压)。混合前置放大电路见图 4。 图 4 混合前置放大电路 3、音调控制器、音调控制器 音调控制器是对低音和高音的增益进行提升和衰减，中音频的增益保持不变。其 5 电路可以用低通滤波器和高通滤波器构成 通过调节低通和高通的电阻 R 达到调节增益 的目的。 音调控制器的主要作用是控制、调节音响放大器的幅频特性，f0=1kHz 为
5、中心频率 要求增益为 0dB。音调控制器电路见图 5。 vi R1RP1R2 C1C2 R4 C3 R3 RP2 C5 vo C4 图 5 音调控制器 其中 C1 =C2 C3 在中 低频 C3可以看作为开路作为低通滤波电路。在中 高频电 路中 C1和 C2可以看作为短路 作为高通滤波电路。 （1)1)当 ff0时音调控制器分析 Rp2滑到最左端时等效电路图如图所示。图为一阶高通滤波器电路，利用虚短虚断可 以得到电压传递函数。 4 3 a b i o /j1 /j1 )j( R R V V A vi C3 R3 Ra Rb vo RP2 Rc vi C3 R3 Ra Rb vo 7 其中 当
6、ffH1时，C3视为开路电压增益V0Ra/Rb 当 ffH1时，将数据代入公式（2）得 可以知道对应提升了 3dB 当 ffH2时，同低通时一样提升 17dB 当 f 当 ff H2时，C3 视为短路，此时电压增益为 AVH=（Ra+R3）/R3 综上只要调节 RP1和 RP2就可以控制音调。 4、功率放大器、功率放大器 vi +9V C42 220F C43 220F C44 100F C41 9 6 4.7F 14 10 12 13 1 220F CH LA4102 CC 470F/ 25V RL 8 560pF 51pF CB 3 4 5 RF 600 CF 33F A4 * CD 图
7、8 功率放大器电路 功率放大器的作用是给音响放大器的负载 RF提供一定的输出功率 ，本次实验采 用 LA4102 功率放大器。集成功放 LA4102 是一个单电源（+9V）供电音频功放，通过 改变 6 脚的反馈电阻来改变增益大小。 CB为相位补偿电容。CB减小，带宽增加，可消除高频自激。 CC为 OTL 电路的输出端电容，起隔直流通交流的作用。 CD为反馈电容，消除自激振荡，CD一般取几百皮法。 C43、C44用来滤除纹波。 C42为电源退耦滤波，可消除低频自激。 2/1 /1 33aH133a3 CRRfCRR或 33H2334 21 /1CRfCR或 V0V3 2AA 8 二、二、PCB
8、版图及实物图版图及实物图 1、整机电路、整机电路 图 9 整机电路 9 2、PCB 板图板图 图 10 PCB 板图 10 3、实物图、实物图 图 11 实物图（a） 11 图 12 实物图（b） 三、音响放大器主要技术指标及测试方法三、音响放大器主要技术指标及测试方法 （1）额定功率）额定功率 音响放大器输出失真度小于某一数值时的最大功率称为额定功率。其表达式为： P0=V02/RL 测量 P0的步骤如下：功率放大器的额定输出端接额定负载电阻 RL（代替扬声器） ， 逐渐增加输入电压 Vi, 直到 V0的波形刚好不出现削波失真，此时对应的输出电压为最 大的输出电压，而后根据公式可得额定功率
9、P0。 注意 ：在最大电压测量完成后应迅速减小 Vi,否则会破坏功率放大器。 12 （2）音调控制特性）音调控制特性 输入信号 Vi 从音调控制级输入端的耦合电容加入，输出信号从输出端的藕和电容 引出，分别测试低音频提升-高音频衰减和低音频衰减-高音频提升两条曲线。 （3）频率响应）频率响应 整机放大电路的电压增益相对于中音频 f0=1kHz 的电压增益下降 3dB 对应低音频截 止频率 fL和高音频截止频率 fH，称 fLfH为整机电路的频率响应。测量步骤是：放大器 的输入端接 Vi,（保持 5mV）,RP1 和 RP2 置于中间位置使函数信号发生器输出 20Hz- 50kHz 变化测出负载
10、上的输出电压 V0，绘出频率响应曲线如图 13 所示。 图 13 频率响应曲线 （4）输入阻抗）输入阻抗 将从音响放大器输入端看进去的阻抗称为输入阻抗。本实验接高阻话筒，Ri 远大 于 20k，接录音机 Ri 远大于 500K。 （5）输入灵敏度）输入灵敏度 输入灵敏度是使音响放大器输出额定功率时所需的，输入电压有效值。测量方法是 Vi 从零逐渐增大，直到输出为 V0（额额定定）此时的 Vi 即为输入灵敏度。 20 17 3 0 3 17 20 fLx fL1 fL2 f0 (1kHz) fHx fH2 fH1 f/Hz 20dB/10 倍频 AV /dB 13 （6）噪声电压）噪声电压 输入
11、为零时，输出负载上的电压称为噪声电压 VN。 （7）整机效率）整机效率 其表达式为： 效率=P0/PC100%. 上式中 P0为输出的额定功率；PC为输出额定功率时所消耗的电源功率。 四、电路安装与调试技术四、电路安装与调试技术 1.合理布局，分级安装 作为一个小型系统，安装前要对整机合理布局，安装时应按顺序（如从输入级到 输出级）逐步安装。安一级调试一级，直到整机安装完毕。 2.电路的调试 电路的调试采用先分级调试，再联级调试，最后进行整机性能测试。 分级调试采用静态和动态两种方式。测静态时，将输入接地，测量输出端、话放级、 音调级功放级。由图知其值均为 Vcc/2。动态测试时，输入端接入确
12、定信号（如正弦信 号）并用示波器观测，观察输出波形是否符合要求。 进行联级测试时，由于级间相互影响，可能使单级的技术指标发生很大的变化，甚 至多级不能共联。产生的原因：一是布线不合理，形成级间耦合，可考虑重新布线； 二是电流流经电源内阻产生的压降引起的自激，可 RC 滤波电容来消除。另外，集成块 内部多极点引起的正反馈易引起自激，增强外部电路的负反馈可消除这种现象。 14 （一般分静态调试与动态调试两大内容） LA4102 中各引脚的静态工作点电压：其中 Vcc=9V 管 脚 1234567891011121314 五、性能测试与分析五、性能测试与分析 （要围绕设计要求中的各项指标进行） 1测
13、量最大不失真输出功率和效率 功率测量：其中 Vcc=9V 测试条件：= mV =1KHz =8 欧 PiP V f V L R 输出电压 （V） POP V 电流 （mA） E I 输出功率 （W） O P 电源功率 E P（W） 效率 22 POP O V V L O O R V P 2 ECCE IVP %100 E O P P 2测量频率响应 频率响应测量：输入正弦信号：=20mV PiP V 频率20Hz40Hz60Hz100Hz1KHz10KHz15KHz18KHz20KHz (V) POP V 15 六、六、设计、安装及调试中的体会及对课程设计建议 1、布线时应按照电路的功能一级一
14、级地布线，输出级应远离输入级，连线间尽量 短，以减少可能出现的自激。 2、由于电源线和地线的电流较大应使用粗线。 3、本次实验中滑动变阻器的封装（VR4）与实物不匹配，因此元件封装应与实物为 依据。 4、在制作印制电路板过程中，首先应将腐蚀液加热（加快腐蚀时的反应速率，节 省制版时间） ，再进行曝光、显影等操作。曝光时间以 6 分钟为宜，显影时应时时注意 是否出现电路线条，以防止因曝光不成功而使电路板损坏（这种情况下可将电路板用清 水清洗后重新曝光） 。 5、腐蚀过程中每隔一段时间应检查腐蚀是否完毕。以避免过度腐蚀使电路板全部 被腐蚀的现象。其次，要特别注意安全性操作。显影液和腐蚀液具有很强的
15、腐蚀性，应 防止液体溅到皮肤上（若皮肤沾到液体，立即用清水冲洗） 。 6、在电源两端接两个电容，一个为几百微法的大电容和一个 0.1uf 的小电容这两个 电容并联在电源的两端。大电容是减小低频自激（其产生的主要原因是输出信号通过电 源及地线产生了正反馈） ；小电容是减小高频自激（其产生的主要原因是由于 :功放 1 级的输出信号较大，对前级容易产生影响，引起自激。集成块内部电路多极点引起 2 的正反馈引起高频自激） 。 7、在电源的接入的地方接个二极管防止因电源的反接把芯片烧坏。 8、在话筒的输入级加个 10K 的电阻给话筒一个静态偏置电压。 9、钻孔的时候要小心。板子要控制好防止因钻针断裂二造
16、成安全事故。 建议建议 1、希望能安排一个正式的时间给我们做课程设计，这样能突出课程设 计的重要性，不然有的同学硬是要等到最后一天才做。 16 2、在调试之前对同学们进行仪器使用的简单培训。有许多同学不知道 用函数发生器和示波器。 七、整机功能试听七、整机功能试听 话音扩音。将话筒接入话音放大器的输入端。应注意，扬声器输出的方向与 话筒的输入方向相反，以防止自激。讲话时扬声器传出清晰的声音。调动滑动变阻器可 改变音量的大小。 音乐欣赏。将录音机的英豪接入混合前置放大级，改变音调控制器的可变电 阻，扬声器的输出音调发生明显的变化。 卡拉 OK 伴唱。录音机输入音乐信号，自激对着话筒伴唱调节可变电阻控制 唱歌音量与音乐音量之间的比例。 八、参考文献八、参考文献 1、 电子线路设计实验测试（第四版） 罗美 谢自美 主编 电子工业出版社 2、 电子技术基础模拟部分（第五版） 康华光 主编 高等教育出版社 3、 电路（第 5 版） 丘关源 原著 高等教育出版社 4、 Protei DXP 2004 入门与提高 刘祖明 周福明 黎小桃 主编 电子工业出版社