音响放大器的设计分析
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
它有吸引人的音质。甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。因此，不存在开关失真和交越失真等问题。甲类放大器始终保持大电流的工作状态。所以对猝发性声音瞬间升降能迅速反映。因而输出功率发生急剧变化时，电源电流变化微乎其微。由这种强大的驱动者来推动扬声器就能轻而易举的获得高保真的重放效果。为了能得到好的音质,在设计时,我采用了前后级分离。前置低放和末级功放完全分离,甚至分开供电。电路的方框图如图1所示。
3 电路组态与频响的关系
经过一期的学习，我们学了各种放大电路及其组合形式。由于所选器件和组合形式的不同，不可避免地要造成诸如输入阻抗、频响、失真、信噪比等方面性能的指标差异，并且最终以音质方面的差异体现出来。
3.1 组态与频响的关系
选择电路时，我们希望其频响应尽量平坦宽阔，在整个音频范围内平衡度好。电路的转换速率和失真也相对低。通过第五章的学习，我们了解到晶体管C be、Ccb和C o的反馈或分流效应，造成输入、输出信号中的高频分量减少，其中以Ccb的影响最大。高频信号经该电容反馈主生的“密勒效应”，相当于在放大器输出端并接了一个容量等于Cm(密勒电容)的电容。Cm和Ccb的关系是：
Cm=(1+Kv)C cb （1）
可以认为C m是影响放大器高频响应的主要因素。而耦合电容的容抗主要影响放大器低频频响。这些因素与电路组态有关。
3.2 共射-共基差分的频响
3.2.1 共射-共基电路
通过学习我们知道共基放大器由于基极交流接地，集
电极电容Ccb的反馈条件被破坏，Ccb转化为C O（共基接地时晶体管的输出电容）。其影响比Cm自然小得多，而集电极与发射极之间的寄生电容基电路有很好的高频响应。在音频放大电路中，共一般极小，管子内部反馈的影响也小得多。所以共基电路不单独作用，而是与共射或场效应管共源放大器直接耦合组成共射-共基或共源-共基放大器。共射-共基差分电路如
T1T2
R3
1.5k
R5
1.5k
R P1
1k
V
C
C
Ui
Vb
OUT
T3
T4
图2 共射-共基差分电路
T1
C
2
2
4
T2
C2240
Q2
K170
Q1
K170
R3
1.5k
R5
1.5k
V
C
C
Vb
OUT
图2所示。
这种放大器取两种放大器之长而避其短，不仅有很好的高频响应和较高的增益，而且使共射管有恒定的UCE 。因T1有很高的输出阻抗，T3有很低的输入阻抗，所以T3可将T1的电流变化转化成电压的变化。如图2示，这就为T1提供了恒定的UCE 。U CE 恒定，可明显改善T1的β值线性度，避免了上下半周放大量不一致而导致的失真。所以共射-共基电路是一款性能优良的放大器。 3.2.2 共源-共基电路
众所周知，场效应管具有输入阻抗高，动态范围大，噪声系数小且与工作电流基本无关的特点。所以由场效应管和三极管组成的共源-共基差放电路在现代高保真放大器中应用更为广泛。共源-共基差放电路3所示。 3.3 互补对称放大器的失真
互补对称放大器是用不同极性的放大器件（N 型或P 型）构成的高保真放大器中最常用的放大器。其结构有互补对称双管放大器和互补对称差分放大器两种。信号由不同极性的器件分别放大后在其输出端合成。由于它们工作在对称放大状态，具有类似差分的特性抵消失真中的偶次谐波，获得较低的失真度。鉴于此，我在这里用了沃尔漫电路。形式如图4所示。 共射-共基电路有诸多优点，在信噪比方面的表现也不逊色。
4 功放优化设计
4.1 DC 化无大环路负反馈功放电路
为消除非线性失真和抑制零飘，一般晶体管功放
的输出端与输入级之间加有大环路负反馈。
研究表明，由于功放输出端信号会因为晶体管极间电容的充电过程而被延迟，使输出信号相位滞后于输入信号。加环路负反馈后产生TIM 失真。虽然晶体管的极间电容很小，相移的影响主要表现在高频段。但对波形前沿很陡的音频信号仍然
产生明显的影响。要避免TIM 失真，减少电路相移量的方法为治本之策。
在功放电路中，输出级晶体管的极间电容最大，可达几百皮法上千皮法。若使反馈环路避开输出级，反馈信号的相移将会明显减少。TIM 失真也可明显改善。于是设计时可将
T1C 2240T2C 2240
T4
A 970T3A 970Q 2K 170
Q 1K 170Q 3
J 77Q 4
J 77
R 1
1k R 2
100k
R 31.5k
R 420k
R 51.5k
R 611k
R 711k R 81.5k
R 920k
R 101.5k
R P 1
1k
I N
C1
R11
-VCC
+VCC
o ut
o ut
o ut o ut
图4 沃尔漫电路
反馈信号的提取点移至电压驱动级的输出端，使输出级不介入环路负反馈（即所谓无大环路负反馈）。这样就缩短了反馈路经。使反馈信号的相移量尽可能小，同时又保留了负反馈给电路带来的好处。输出级介入反馈，还可以防止感性负载（即扬声器）反向感应电动势带入输入级，引起交叉调制失真。 综合分析
主电路部分如图5所示，音频信号经R1缓冲进入Q1和Q2组成的双差分输入电路。C1
和R2对输入信号中的高频干扰起到旁路的作用。 R2作为输入电阻.Q1、T1，Q2、T2，Q3、T3和Q4、T4构成共射－共基电路（也称沃尔漫电路）这种电路最显著的特点是具有失真低、频响宽、增益高、线性好。R4、R6、RP1、R7、R9构成分压电路给T1、T2、T3、T4的基极提供 12V 基极偏压。这样，Q1～Q4四只结型场效应管的漏极工作
电压只有11.3V （12-0.7）左右,保证了结型场效应管安全可靠地工作,这是因为结型 场效应管的工作电压较低,不能直接工作在较高的电压下。RP1(兼作输出级输出中点电位的调节)为输入电路静态电流的调节电阻,设计时输入级静态电流设定在1.4mA 左右。这样，R3、R8上产生2.1V 压降作为下一级电路的偏置电压。
电压放大级同样是由T5、T6、T7、T8构成共射—共基电路。D1、R16、D2为T6、T8的基极供基准工作电压。调节RP3将该级的电流设定在4.8mA 左右，R36上电压降为1.45V 。正负半周的信号经T9 T13共射放大电路后由其集电极进入T10、 T12组成的共基电路，并从两 管的集电极输出，经R37、R38缓冲送入Q5、Q6组成的末级电路。
T1C 2240T2C 2240
T9D 667
T7
D 669T8
D 667
T5B 647T6B 647
T4A 970T3
A 970Q 2K 170
Q 1K 170Q 3
J 77Q 4
J 77Q 5K 214
Q 6J 77
R 11k
R 2
100k
R 31.5k
R 420k
R 51.5k
R 611k
R 711k R 8
1.5k
R 920k
R 101.5k
R 11
1k R 12
1M R 13
10k R 14150R 15300
R 16
39k /1W
R 176.8k
R 18
20/2W *2
R 19
470R 20470
R 21
R P1
1k
R P21k
R P310k
D 1D 2
7.5v D 31N 4148
C 1100p
C 2
0.1u
C 3
0.1u C 4
2.2u C 5
C 60.1u
C 7
C 80.1u
C 9
68p
C 10
68p
I N
OUT
OUT
图5 前置低放电路图
T7、 R17、 D3 、RP3 构成恒压电路，调节RP3可以改变Q5, Q6两管栅极电位差，从而改变末级静态工作电流。C6、C7及输入级的C2、C3为高频退耦电容，减少了电源的调频内阻过大引起自激的可能。关于末级管Ｑ5、Ｑ6电流到底设计在多大，以前有人作过探讨，结论是静态电流大于80mA 后，胆味才更浓郁。为了获得10W 左右的功率，本设计中将Q5、Q6的静态电流设计在80mA 左右。如果想得到更大一点的功率，我们可以改变末级功放的电源电压，把场效应管的漏极电流调到100mA 左右。这样，不仅有大的功率，而且有胆机的味道。场效应管属电压控制器件，栅极输入阻抗高，静态电流调大时，会产生寄生振荡，解决的办法是在Q5、Q6的栅—漏之间并联C10、C9来消除。R18、R21为末级管的源级电阻，当该级电流为100mA 时，其上的压降为2V 左右。
R11、R12、R13、C4、C5组成电压反馈网络，这种反馈的特点是：通频带、转换速率等指标最优（在该电路中）。R11、R13将整机的闭环电压放大倍数定在10倍左右，这也是前级电路常规的放大倍数设定方法。至于相位补偿电容C5的使用，有一个原则是能小则小，能不用则不用。C5的使用影响整机的转换速率，使整机的动态变软（C5在这里可以不用，不会产生自激）。电路特点：静态下没有噪音，噪声系数低，背景干净，动态范围大，电路简单且易于集成，稳定性高。音频放大电路中均采用了高音频专用管，使整机提高了信噪比。提高了转换速率且减少开关失真。推动管采用了2SK214和2SJ77并将推动管的工作点调至最佳工作状态。
有了优秀的功放电路，还得选择优质的元件来组装。功放的音质帮能有保证。正所谓“宝马配金鞍”吧！胡乱地东拼西凑，忽略了对元件品质的要求，再优秀的线路相信也不一定能出靓声。本功放对各部分元件的品质要求较高。
总的来说，本机播放的音乐定位准确、平稳、乐器质感逼真、自然、动态范围宽，瞬态响应讯速灵敏，干净利落。 5.1 音源切换电路
音源切换电路如图6所示。采用小型继电器，最大限度地缩短了小信号的传输路线，这也是中高当功放电路常用的形
AUX2
K5B AUX1K4B T APE K3B T UR K2B CD
K1B
K 2A 12V *5
T APE -R T UR-R CD-R
3RCA1
3RCA2
RE C-R RE C-L AUX2-R AUX2-L AUX1-R AUX1-L CD-L T UR-L T APE -L 1
R-in
L -in
1k *4
100k *6
1k*6
R1
R6
R8R10
R12
R13~10k *2
100k *4
k
k
k k k
123S W -6W A Y
TU R
C D
TA P E
A UX 1
式。通过固定在面板上的五挡切换开关，控制五路继电器。所用继电器为直流通道12V ，直流电阻700欧左右。继电器的＋12V 电压由稳压电源正端取出经集成稳压IC1（LM7812）稳压，供五路继电器和其它附属电路使用。 图7是一个音源选择开关，它可以固定在面板上。 电源电路
图8是该电路的电源电路。集成稳压电源7812为音源选择电路提供12V 电源。主电源部分为前置放大电路提供±31.5V 的电压。 5.3 末级功放电路
下面介绍末级功放的设计要求。在设计末级功放时，我们可以根据以下条件来选择。电源电压与晶体管的选择应根据：
VCC= （2）
来确定。为了留有余量，实际电压值应比计算值高出3～5Ｖ。对输出管的要求： β为40～80， fT ≥20M ， BRCEO ＞2V CC （3） ICM ＞VCC/R L （4）
PCM=2（0.05VCC2/RL ）+V CC IC （5）
图8 电源电路 C 1
C 2
C 6
C 9
C 13
100u /25V
D 5
1N 4004
D 2D 3
D 4
D 1
IC 1
LM 7812
T2
D 669A T1
C 945
T3
B 649A
T4
A 733~36*2
1N 4004*4C 3
C 4
C 5
C 12
0.1u
C 11
0.1u
C 8
C 150.1u
C 140.1u
R 1
1.8K
R 2
1.8K
D 633V D 7
33V +12V
+31.5V
-31.5V
220U /50v *2
0.1U *2
0.1U*2
1000U/35V*2
图8 电源电路图
我们可以根据以上的公式来确定三极管的型号。如图9所示，这是二级推挽射极接地功放。
这个末级功放工作在甲类状态。三极管的型号已在图9中标明。表1所示是它的一些主要参数。当前面的低放管Q5、Q6的漏极电流≤±80mA 时， 图9所示功放输出功率PO:
PO=2*0.7*8≈
10W
（6）
表1 末级功放管的主要参数表
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，在当今众多性能优良的放大器中，它仍有吸引人的音质。
甲类放大器输出电路本身具有抵消奇次谐波失真，且甲类放大器管子始终工作在线性曲线内，晶体管自始自终处于导通状态。因此，不存在开关失真和交越失真等问题。甲类放大器始终保持大电流的工作状态。所以对猝发性声音瞬间升降能讯速反映。因而输出功率发生急剧变化时，电源电流变化微乎其微。由这种强大的驱动者来推动扬声器就能轻而易举的获得高保真的重放效果。 5.4 扬声器保护电路 扬声器保护电路如图10所示是一个三极管式正、负向直流电压检测电路。对其原理作简要说明。
三极管型号 特征频率fT
C-E 间的击穿电压BRCEO C 最大充许电流ICM C 最大耗散功
率PCM 2SC5200 FT ≥30M BRCEO ≥160V ICM ≥15A PCM ≥150W 2SA1943
FT ≥30M
BRCEO ≥-160V
ICM ≥-15A
PCM ≥150W
T4
C 5200T3
C 5200
T1A 1943T2
A 1943R 110
R 210R 4R 3
10*2R 5
0.22/2W *4R 6
R 7
R 8+VCC
-VCC
L1
C 1104R 9
10/2W
out
IN
IN 图9 末级功放电路 末
T2
T1T3
3D G6
T4
3D G6
R14.7K R2
3.9K
R315K
C 1C 2
D 12C P
k
K1A T 008K1B
IN
12V
T3为正向直流电压检测器，T1、T4为负向直流电压检测器。正常时，T3基极电位为
0V ，T1~T4均截止，K1的常闭触点不动。当T3基极电位≥±0.7V 时，T1的集电极电
位约0.2V 。T2饱和导通，K1吸合，断开扬声器起到保护作用。
L1为自制电感，由φ为1mm 漆包线在铅笔上绕10匝左右脱胎而成，顺绕、反绕均可。
2.1音响放大器的基本组成如图2.1。各部分电路的作用如下：
T 1C 2240T 2C 2240T 9
D 667
T 7D 669T 8
D 667T 5B 647
T 6B 647T 4A 970
T 3A 970
Q 2K 170
Q 1K 170Q 3
J 77Q 4J 77
Q 5K 214
Q 6J 77R 11k R 2
100k
R 31.5k R 4
20k
R 51.5k R 611k R 711k R 81.5k R 920k
R 10
1.5k R 111k R 121M R 1310k
R 14150
R 15
300
R 1639k /1W
R 176.8k
R 18
20/2W *2
R 19
470
R 20
470R 21R P 11k
R P 21k R P 310k D 1D 2
7.5v D 31N 4148
C 1
100p
C 20.1u C 30.1u C 42.2u C 5
C 60.1u
C 7
C 80.1u
C 968p C 1068p
I N
T 4C 5200
T 3C 5200
T 1
A 1943T 2A 1943R 110
R 210R 4R 3
10*2
R 50.22/2W *4
R 6R 7
R 8
+V C C
-V C C
L 1
C 1104
R 9
10/2W
o u t
图11 总电路图
图2.1音响放大器的组成图
2.1.1话筒放大器
由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kf)亦有低输出阻抗的话筒(如20Q，20012等)，所以话筒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。
2.1.2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。在“卡拉OK"(不需乐队，利用磁带伴奏歌唱)伴唱机中，都带有电子混响器。电子混响器的组成如图2.1.2a所示，其中BBD器件称为模拟延时集成电路，内部由场效应管构成多级电子开关和高精度存贮器。在外加时钟脉冲作用下，这些电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行取样、保持并向后级传递，从而使BBD的输出信号相对于输人信号延迟了一段时间。BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延迟时间越长。BBD配有专用的时钟电路，如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD器件配套。电子混响器的电路如图3—45所示，其中两级二阶(MFB)低通滤
波器A ，、A ：滤去4kHz(语音)以上的高频成分，反相器A3用于隔离混响器的输出与输入级间的相互影响。RPl 控制混响器的输入电压，RP2控制MN3207的输出平衡以减小失真，RP3控制延时时间，RP4控制混响器的输出电压。其实验电路如图2.1.2b 。
2.1.3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进行混合放 大。其电路如图2.1.3所示一个反向加法 电路，输出与输入电压间的关系为
???
? ??+-=2211U R R U R R Uo F F (2—1) 图
式中 U1——话筒放大器输出电压； 图2.1.3混合前置放大器 U2——录音机输出电压。
图2.1.2a 电子混响器的组成图
图2.1.2b 电子混响延时器实验电路
3. 主要技术指标的测试方法
3.1额定功率
音响放大器输出失真度小于某一数值(如γ<5％)时的最大功率称为额定功率，即
L
O
O R U P 2 （3.1）
式中L R ——额定负载阻抗；
O U (有效值)---- L R 两端的最大不失真电压。
测量O P 的条件：信号发生器输出频率f1=lkHz ，输出电压Ui=20mV ，音调控制器的两个电位器RPl 、RP2置于中间位置，音量控制电位器RP3置于最大值，双踪示波器观测Ui 及Uo 的波形，失真度测量仪监测Uo 的波形失真。测量Po 的步骤是：功率放大器的输出端接额定负载电阻L R (代替扬声器)，输入端接Ui ，逐渐增大输入电压Ui ，直到Uo 的波形刚好不出现削波失真(或γ<3％)，此时对应的输出电压为最大输出电压，由式（4.1）即可算出额定功率Po ，请注意，最大输出电压测量后应迅速减小Ui ，否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。
3.2频率响应
放大器的电压增益相对于中音频率fo(1kHz)的电压增益下降3dB 时所对应的低音频率L f 和高音频率H f 称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：话筒放大器的输入端接Ui=20mV ，输出端接音调控制器，使信号发生器的输出频率i f 从20Hz ～50kHz 变化(保持Ui=20mV 不变)，测出负载电阻L R 上对应的输出电压Uo ，用半对数坐标纸绘出频率响应曲线，并在曲线上标注L f 与H f 值。
3.3音调控制特性
Ui(=100mV)从音调控制级输入端耦合电容加入，Uo 从输出端耦合电容引出。先测lkHz 处的电压增益Au(≈0dB)，再分别测低频特性和高频特性。测低频特性：将RPl 的滑臂分别置于最左端和最右端时，频率从20Hz ～lkHz 变化，记下对应的电压增益。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(1～50)kHz 变化，记下对应的电压增益。最后绘制音调特性曲线，并标注1l f 、x f 、2l f 、()kHz f 10、1H f 、
2H f 等频率对应的电压增益。
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。因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。频率；fH1表示高音频区的中音频转折频率 ；fH2(等于10fH1)表示高音频转折频率，一般为几十千赫兹；f0（等于1kHz ）表示中音频率，要fL1表示低音频转折频率，一般为几十赫兹 ；
20
17
3 0 －3
－17 －20
f L x
f L1 f L2 f 0 (1kHz)
f H x
f H2
f H1 f /Hz
20dB/10倍频
A V /dB
fL2(等于10fL1)表示低音频区的中音频转折求增益A V0=0dB 。
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，C1、C2可视为短路，作为高通滤波器。
3.4输入阻抗
从音响放大器输入端(如话筒放大器输入端)看进去的阻抗称为输入阻抗Ri 。如果接高阻话筒，Ri 应远大于20k Ω。接电唱机，Ri 应远大于500k Ω。Ri 的测量方法与放大器的输入阻抗测量方法相同。
3.5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。测量条件与额定功率的测量相同，测量方法是，使Ui 从零开始逐渐增大直到Uo 达到额定功率值时对应的电压值，此时对应的Ui 值即为输入灵敏度。
3.6噪声电压
音响放大器的输入为零时，输出负载L R 上的电压称为噪声电压UN 。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RL 的
v i
R 1
RP 1
R 2
C 1
C 2
R 4C 3R 3
RP 2
C 5
v o
＋
－＋
C 4
＋
电压波形，用交流电压表测量其有效值。 3.7整机效率 %100?=
C
O
P P η (3—7) 式中Po ——输出的额定功率；
Pc ——输出额定功率时所消耗的电源功率。
设计一音响放大器，要求具有电子混响延时，音调输出控制、卡拉OK 伴唱，对话筒与放音机的输出信号进行扩音。
4. 4设计内容
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)。
图4整机电路的级数图
4.1功率放大器设计
由于采用集成功率放大器，电路设计变得十分简单，只要查阅手册便可得到功放块外围电路的元件值，如图4.1所示其功放级的电压增益4u A 为 1u A 1=11R ／F R =100
如果输出波形出现高频自激(叠加毛刺)，可以在⒀脚与⒁脚之间加0．15μF 的电容
4.2音调控制器(含音量控制)设计
音调控制器的电路如图 4.2所示。运算放大器选用单电源供电的四运放LM324，其中RP33称为音量控制电位器，其滑臂在最上端时，音响放大器输出最大功率。转折频率2L f 及1H f
2L f =LX f ·6/2X =400Hz
则 1L f =2L f /10=40Hz 1H f =HX f ·6/2X =2.5KHz 2H f =101H f =25 KHz
R31、R32、RP31不能取得太大，否则运放漂移电流的影响不可忽略，但也不能太小，否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。一般取几千欧至几百千欧。现取RP3，=470k Ω，Rs ，R31=R32 =47k Ω，则
uL A =(RP31+R3z)／R3l=1+RP31／R3l=11(20．8dB) 可得
1L f =1／2πRP3lC32 则 C32=
1
3121
L f RP π=0.008μF
取标称值0．01μF ，即 C31=C32=O ．0l μF Ra =Rb =Rc =31R =32R =34R
则 R34=R31=R32=47kQ Ra=3R4=141k Ω uH A =(Ra +R3)／R3≥20dB R33=Ra /10=14．1k Ω 取标称值13k Ω 可得 2H f =1／2πR3C3
则 C33=
2
3321H f R π=490pF 取标称值510pF
取RP32=RP31=470k Ω，RP33=10K Ω，级间耦合与隔直电容C34=C35=10μF 。
图4.1功率放大器的实验电路图
v i
R 3147k Ω
＋
R 3247k ΩRP 31470k Ω
C 34
C 310.01μF
C 320.01μF
47k ΩR 34＋9V
C 33470pF R 3313k Ω
10k Ω
109
10k Ω
11
8
－
＋A 3
4RP 32470k Ω
C 3510μF
＋
＋
C 414.7μF
RP 3310k Ω
1
4
LM324v o
100μF
图4.2音调控制器的电路图
4.3话筒放大器与混合前置放大器设计
图4.3所示电路由话筒放大与混合前置放大两级电路组成。其中
A，组成同相放大器，
1
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，其放大倍数
A为
1u
A=1+R12/R11=7.8(17.8dB)
1u
四运放LM324的频带虽然很窄(增益为1时，带宽为1MHz)，但这里放大倍数不高，故能达到
f=10kHz的频响要求。
H
混合前置放大器的电路由运放A2组成，这是一个反向加法器电路，输出电压Uo2的表达式为
Uo2=-[(R22／R21)Uo1+(R22／R23)Ui2]
根据图5的增益分配，混合级的输出电压Uo2≥37．5mV，而话筒放大器的输出Uo1已经达到了Uo2的要求，即Uo1=Au1·Ui1=39mV，所以取R21=R22。录音机输出插孔的信号Ui2一般为100mV，已经远大于Uo2的要求，所以对Ui2要进行适当衰减，否则输出会产生失真。取R23=100kΩ，R22=R21=39kΩ，以使录音机输出经混合级后也达到Uo2的要求。如果要进行卡拉OK歌唱，可在话放输出端及录音机输出端接两个音量控制电位器RPl1、RPl2：图5.3分别控制声音和音乐的音量。
由以上得音响放大器整机实验电路图，如图4.4所示
图4.3混合前置放大两级电路图
图4.4音响放大器整机实验电路图
LA4100 ~ LA4102集成音频功放
12
10
986
R 3
5.1k Ω
T 3
R 6
100Ω
T 4
R 8
3k Ω
100Ω
R 12
R 9
510Ω
R 48.8k ΩR 1
13
20k ΩR 5
10k Ω
T 1
T 2
R 2
5.1k Ω
T 5
T 6
T 8
T 9
T 10
T 11
R 11
20k Ω
R 7
150k Ω
T 7
T 14
3
1
14
T 13
T
12
R 10
100Ω
5.设计小结
通过此次的课程设计，我明白了音响放大器的构成及工作原理，深入理解了集成运算放大器的作用，深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。
6.参考文献
[1]《电子线路设计实验测试》
[2]《模拟电子技术基础》
[3]《模拟电子技术基础实验与课程设计》
[4]《电子技术》
[5]《模拟电路》
[6] 童诗白，华成英. 模拟电子技术基础.北京: 高等教育出版社, 1989
[7] 庾东兴.石机胆味的甲类功放. 无线电与电视, 2004,4. 37—42
[8] 金忠阳.降低放大器的瞬态互调失真. 无线电与电视,2001,11. 45 46
[9] 新编中国半导体器件数据手册.北京: 机械工业出版社出版,1992.8 716--816
音响放大器设计 东南大学
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：
音响课程设计报告(模板)
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。
音频功率放大器设计实验报告
题目：音频功率放大器电路 音频功率放大器设计任务 1、基本要求 （1）频带范围 200Hz —— 10KHz，失真度 < 5%。 （2）电压增益 >= 20dB。 （3）输出功率 >= 1 W (8欧姆负载)。 （4）功率放大电路部分使用分立元件设计。 发挥部分 （1）增加音调控制电路。 （2）增加话筒输入接口，灵敏度 5mV，输入阻抗 >> 20 欧姆。 （3）输出功率 >= 10W (8欧姆负载)。 （4）其他。 目录 1 引言····························································· 2 总体设计方案·····················································2.1 设计思路······················································· 2.2 总体设计框图··················································· 3 设计原理分析·····················································3.1设计总原理图 3.2设计的PCB电路图 ··· 1 引言 在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。本次设计旨在熟悉设计流程，达到基本指标。 2 总体方案 根据实验要求，本次设计主要是也能够是用集成功放TDA2030为主的电路 一、电路工作原理 图1所示电路为音频功率放大器原理图，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10~1400Hz，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级、中间级和输出级，且有短路保护和过热保护，可确保电路工作安全可靠。TDA2030使用方便、外围所需元器少，一般不需要调试即可成功。 RP是音量调节电位器，C1是输入耦合电容，R1是TDA2030同相输入端偏置电阻。 R2、R3决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益。该电路闭环增益为 （R2+R3）/R2=（0.68+22）/0.68=33.3倍，C2起隔直流作用，以使电路直流为100%负反馈。静态工作点稳定性好。 C4、C5为电源高频旁路电容，防止电路产生自激振荡。R4、R5称为茹贝网路，用以在电路接有感性负载扬声器时，保证高频稳定性。VD1、VD2是保护二极管，防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030。 2．电流反馈 电流反馈是指在一个反馈电路中，若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈;若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈。通常可以采用负载短路法来判断。 从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若
音响放大器课程设计
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。
音响放大器课程设计与制作模电课程设计
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)
音频功率放大器实验报告
一、实验目的 1）了解音频功率放大器的电路组成，多级放大器级联的特点与性能； 2）学会通过综合运用所学知识，设计符合要求的电路，分析并解决设计过程中遇到的问题，掌握设计的基本过程与分析方法； 3）学会使用Multisim、Pspice等软件对电路进行仿真测试，学会Altium Designer使用进行PCB制版，最后焊接做成实物，学会对实际功放的测试调试方法，达到理想的效果。 4）培养设计开发过程中分析处理问题的能力、团队合作的能力。 二、实验要求 1）设计要求 设计并制作一个音频功率放大电路（电路形式不限），负载为扬声器，阻抗8Ω。要求直流稳压电源供电，多级电压、功率放大，所设计的电路满足以下基本指标： （1）频带宽度50Hz～20kHz，输出波形基本不失真； （2）电路输出功率大于8W； （3）输入阻抗：≥10kΩ； （4）放大倍数：≥40dB； （5）具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz 处有±12dB的调节范围； （6）所设计的电路具有一定的抗干扰能力； （7）具有合适频响宽度、保真度要好、动态特性好。 发挥部分： （1）增加电路输出短路保护功能； （2）尽量提高放大器效率； （3）尽量降低放大器电源电压； （4）采用交流220V，50Hz电源供电。 2）实物要求 正确理解有关要求，完成系统设计，具体要求如下： （1）画出电路原理图； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出；
（5）PCB文件生成与打印输出； （6）PCB版图制作与焊接； （7）电路调试及参数测量。 三、实验内容与原理 音频功率放大器是一种应用广泛、实用性强的电子音响设备，它主要应用于对弱音频信号的放大以及音频信号的传输增强和处理。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分，如图1所示。 v 图1 音频功率放大器的组成框图 1）前置放大级 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD 唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低噪声的晶体管，另外还要设置合适的静态工作点。由于场效应管的噪声系数一般比晶体管小，而且它几乎与静态工作点无关，在要求高输入阻抗的前置放大器的情况下，
音响放大器课程设计与制作-覃文博
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)
音频功率放大电路实验报告分析
实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 音频功率放大电路 实验类型： 研究探索型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 1、理解音频功率放大电路的工作原理。 2、学习手工焊接和电路布局组装方法。 3、提高电子电路的综合调试能力。 4、通过myDAQ 来分析理论数据和实际数据之间的关系。 二、实验内容和原理（必填） 音频功率放大电路，也即音响系统放大器，用于对音频信号的处理和放大。按其构成可分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。 作为音响系统中的放大设备，它接受的信号源有多种形式，通常有话筒输出、唱机输出、录音输出和调谐器输出。它们的输出信号差异很大，因此，音频功放电路中设置前置放大级以适应不同信号源的输入。 为了满足听众对频响的要求和弥补设置了音调控制放大器，希望能对高音、低音部分的频率特性进行调节扬声器系统的频率响应不足，。 为了充分地推动扬声器，通常音响系统中的功率放大器能输出数十瓦以上功率，而高级音响系统的功放最大输出功率可达几百瓦以上。 扩音机的整机电路如下图所示，按其构成，可分为前置放大级，音调控制级和功率放大级三部分。 装 订 线
前置放大电路： 前置放大级输入阻抗较高，输出阻抗较低。前置放大级的性能对整个音频功放电路的影响很大，为了减小噪声，前置级通常要选用低噪声的运放。 由A1组成的前置放大电路是一个电压串联负反馈同相输入比例放大器。 理想闭环电压放大倍数为：23 1R R A vf + = 输入电阻：1R R if = 输出电阻：0of =R 功率放大级： 对于功率放大级，除了输出功率应满足技术指标外，还要求电路的效率高、非线性失真小、输出与音箱负载相匹配，否则将会影响放音效果。 集成功率放大器通常有OTL 和OCL 两种电路结构形式。OTL 功放的优点是只需单电源供电，缺点是输出要通过大电容与负载耦合，因此低频响应较差；OCL 功放的优点是输出与负载可直接耦合，频响特性较好，但需要用双电源供电。（实验室提供本功能模块） 本实验电路的功率放大级由集成功率器件TDA2030A 连成OCL 电路输出形式。 TDA2030A 功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点，采用5脚塑料封装结构。其中1脚为同相输入端；2脚为反相输入端；3脚为负电源；4脚为输出端； 5脚为正电源。 功放级电路中，电容C15、C16用作电源滤波。D1和D2为防止输出端的瞬时过电压损坏芯片的保护二极管。R11、C10为输出端校正网络以补偿感性负载，其作用是把扬声器的电感性负载补偿接近纯电阻性，避免自激和过电压。 图中通过R10、R9、C9引入了深度交直流电压串联负反馈。由于接入C9，直流反馈系数F ′＝1。对于交流信号而言，
音响放大器课程设计与制作.
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
音响放大器的设计分析
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
音响系统放大器课程设计
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 。
音响放大器的设计 课程设计DOC
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
基于multisim下的音响放大器设计与仿真
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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
音响放大器设计报告
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
音响放大电路方案与制作教案
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
模电课程设计 音响放大器讲解
《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)