模电课程设计音响放大器(功率放大器)(精品)

沈阳工业大学信息科学与工程学院

设计题目：音响放大器

专业：

小组成员：

2010年11月29日

第一章方案设计与论证

1．基本要求：

（1）正弦信号输入电压幅度为5～700mV，等效负载电阻为R L为8Ω条件下，应满足：

①额定输出功率P OR ≥10W；

②带宽B W ≥50～10 000Hz；

③在P OR下和B W内的非线性失真系数≤ 3%；

④在P OR下的效率≥ 55%

⑤在前置放大级输入端交流短接到地时，R L=8Ω上的交流声功率≤10mW；

⑥整体电路的联调与试听。

（2）设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源

2．设计方案：

由于设计要求不是对单一信号频率实施放大，而是对一个输入电压变化幅度大（5—700mV）,频带范围宽（50—10000Hz）的频带信号实施功率放大，所以不能只从简单的功率放大上考虑，至少应从以下几方面作较为全面的考虑：

1、解决本设计的电路对信号源，尤其是信号幅度小的时候的影响。

2、要求对整个频带内不同频率成分，不同电压幅度信号都要均匀放大。

因此，本设计所要求的功率放大电路，应该是一个既能有效实施

隔离，完成电路阻抗匹配；又能在所规定的频带内进行信号均衡放大额定一种实用型电路。所以将输入信号通过均衡电路处理之后，送入功率放大器，提升到所需的额定输出功率。

依据设计要求，我们可确定音响放大器的基本组成框图如下，电路由话音放大器、电子混响器、前置放大器、音调控制器、功率放大器以及稳压电源组成：

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。

第二章各模块电路原理与仿真

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20K 亦有低输出阻抗的话筒如（20欧，200欧等），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。

放大倍数：160/20=8倍

电路图中A1组成同向放大器，具有很高的输出阻抗，能与高阻话筒配接作为话音放大器电路，其放大倍数Av=1+R12/R11=8.5倍（18.5dB），与仿真结果相似。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fH=10kHzd 的频响要求。

2、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，是声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。在“卡拉OK”伴唱机中，都带有电子混响器，如下图，其中集成电路BBD称为模拟延时器，其内部有由场效应管构成的多级电子开关和高精度存储器。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入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配有专用时钟电路，如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD配套。电子混响器的实验电路如图，其中两级二阶低通滤波器（MFB）A1、A2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间的相互影响。RP1

调节混响器的输入电压，RP2调节MN3207的平衡输出以减小失真，RP3调节时钟频率，RP4控制混响器的输出电压。途中MN3207与MN3102各引脚的电压如下：

引脚 1 2 3 4 5 6 7 8

MN3207的电压0.0 3.2 0.0 5.6 6.0 3.2 2.6 2.6 MN3102的电压 6.0 3.2 0.0 3.2 3.2 3.2 2.8 2.6

3、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向后的声音信号混合放大，其电路如下图。这是一个反相加法器电路，输出与输入电压间的关系为

V0= -{（Rf/R1）*V1+(Rf/R2)*V2}

式中，V1为话筒放大器输出电压，V2为放音机输出电压。

上述电路由运放A2组成，这是一个反向加法器电路，

4、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。音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升和衰减，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。具体电路如下图，这种电路调节方便，元器件较少，在一般的收录机和音响放大器中经常用。

放大倍数：Avl = （RP31+R32）/R31= 11倍（20.8dB）

5、功率放大器

具体电路如下图，全部用分立元件晶体管构成，其中T1、T2组成差分放大器，用于驱动末级功放。晶体管T4、T5和T6、T7构成的互补对称OCL电路作为末级功放。推动对管2SD667与2SB647的B>80，fT>100MHz,Pc>500W;输出对管2N3055与MJ2955的B>80,fT>10MHz,Pc>20W,满足性能指标要求。

输入采用1000hz，振幅为100mVp.得到输出结果如左图所示，通道1为输出，电压-3.5~6V.通道2为输入波形,电压-182~182mV。得到放大倍数为

（6+3.5）/0.364=25倍

6、稳压电源设计

根据设计电路的要求，我们设计了配套的电源，采用78系列和

79系列的稳压芯片，得到了符合要求的电源

第三章总结感想

通过此次电子技术技能大赛，我经历的是从理论到实践，从迷茫到热情的改变。在设计中，我一次次的遇到困难，学习知识，解决困难，收获多多。

设计并不是想象中的那样简单。这需要熟练掌握书本的基础知识，还要翻越相关参考资料，熟练操作计算机，使用Mutlism仿真方案的正确性，使用Protel画原理图和PCB图，这一切都需要一点点的学习。还有之后的焊接过程，原本我们想制作PCB电路板来进行焊接，这样既准确又美观，可是由于制版成本过于高，超出我们的经济能力范围，于是我们选择了手工焊接，这个过程是需要过高的耐心和手法，还要清楚各种芯片的引脚和功能，以及整体电路的布局和调试。画PCB版图时遇到了很大的困难，各个引脚的封装，整体电路的布局、

布线，幸亏坚持住了，也成功了。

附参考文献

1、《模拟电子技术基础》童时白华成英高等教育出版社

2、《电子线路设计实验测试》谢自美华中科技大学出版社

3、《电子电路实验与仿真》路勇清华出版社

4、《Multisim 10 电路仿真及应用》张新喜机械工业出版社

5、《精通Protel 99se》杰诚文化中国青年出版社

6、《音频功率放大器设计》家庭影院技术杂志社

7、《模拟电子线路》郑应光东南大学出版社

附录（PCB原理图）：

1、话音放大与前置放大器

2、电子混响器PCB原理图

3、音调控制器PCB原理图

4、功率放大器PCB原理图

5、总电路图

6、生成的PCB版图

7、3D效果图

2010年11月28日