模电课设音响放大器
音响放大器的设计与仿真实现
一、实验方案
1.1电子混响
采用MN3200系列电子混响延时器
MN3200系列芯片在市场上易购得且价格便宜，尽管需要的元件多些。相比之下，方案一的实践操作性更好，选择方案一更为合理。
1.2主要部分的设计方案方案选择
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。
比较选择：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。
二、单元电路的设计与参数计算
2.1话音放大电路的设计
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。
电路原理图，电压放大倍数Av仅由外接电阻R11和R12决定：Av=1+R12/R11
按要求该级的放大倍数Av =8.5，器电路原理图如图2.1所示。
图2.1
2.2混合前置放大级
Av =－（V1R22/R21+V2R22/R23）
5
6
7
4
1
1
U1B
LM324
C21
10u F
C22
10u F
C23
10u F
R1
10K
R2
10K
R21
10K
R2230K
R23
30K
Ui1
V1
Uo
VC C
话筒
录音机
根据整机增益分配可知，要使话筒与录音机输出经混响级后的输出基本相等，要求R22/R21=3，R22/R23=1，所以选择R22=30K，R21=10K，R23=30K耦合电容C21、C22，C23采用10uF的极性电容。
2.3音调控制器
音调主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，理想的控制曲线如图2.3.1中折线所示。
图2.3.1 图中，fL1表示低音频转折频率，一般为几十赫兹；fL2(等于10fL1)表示低音频区的中音频转折频率；f0（等于1kHz ）表示中音频率，要求增益AV0=0dB ；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。
由图可见，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。由运放构成的音调控制器，如图2.3.2所示。这种电路调节方便，元器件少，在一般收音机、音响放大器中应用较多。下面对该电路原理进行分析。
图2.3.2中 RP1是为低音调节，RP2为高音调节，通过运放LM324的负反馈，实现高音和低音最大正负20dB 调节。设电容C1=C2>>C3，在中、低音频频区，C3 视为开路，在中、高音频区，C1、C2视为短路。
（1）当f< f0时，音调控制器的低频等效电路如图2.3.3所示。其中，图（a ）所示的为RP1的滑臂在最左端，对应于低频提升最大的情况；图（b ）所示的为RP1的滑臂在最右端，对应于低频衰减最大的情况。分析表明，图（a ）所示的电路是一个一阶有源低通滤波器，其增益函数的表达式为
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
图2.3.2
（2．3．1）
式中，ω1=1/（RP1C2），ω2=（RP1+R2）/（RP1R2C2）
图2.3.3
当f ()12121i o /)(j 1/)(j 1j ωωωωω++?+-==R R RP V V A (a) v i C 2 R 4 R 1 RP 1 R 2 v o － ＋ (b) v i C 1 R 4 R 1RP 1R 2 v o － ＋ v i C 3 R 3 R 1 R 2 R 4 v o － ＋ RP 2 （2.3.2） 在f=fL1时，因为fL2 =10fL1 ，故可由式2.3.2得 （2.3.3） 此时电压增益相对AVL 下降3dB 。 在f=fL2时，由式(1—1)得 （2.3.4） 模 此时电压增益相对AVL 下降17dB 。 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，最大衰减量为 （2）对于高频区，C1、C2可视为短路，作为高通滤波器，等效电路如图2.3.4 图2.3.4 可简化为以下电路，如图2.3.5所示。 ()1 2 1 VL / R R RP A += 1 21V1R 2/ )R RP (+=A j 101j 1121V2++? +-=R R RP A VL 121V2 14.010 2 A R R RP A =?+-= （c ） （d ） 图2.3.6 图(c)为RP2的滑臂在最左端时，对应于高频提升最大的情况；图(d)为RP2的滑臂在最右端时，对应于高频衰减最大的情况。 分析表明，图(c)所示电路为一阶有源高通滤波器，其增益函数的表达式为 (2.3.5) 式中， 当f < 3）时，C3视为开路，此时电压增益A V0=-1(0dB) 。 在f=fH1时,因fH2=10fH1由式2.3.5得 此时电压增益AV3相对于AV0提升了3dB 。 在f=fH2时, 此时电压增益AV4相对于AV0提升了17dB 。当f > fH2时，Ｃ3视为短路，此时电压增益：AVH = (Ra ＋R3)/R3 。同理可以得出图(d)所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。 v i C 3 R 3 R a R b － ＋ v o v o R b － ＋ v i R a R 3 C 3 ()()43a b i o /j 1/j 1)j (ωωωωω++?- ==R R V V A ()[]()[] π2/1 /133a H133a 3C R R f C R R +=+=或ω()() 33H233421 /1C R f C R πω==或V0 V32A A =V0 V4 2 10A A = 根据音响放大器的设计技术指标，要使AVL=AVH ≥20dB ，结合AVL 的表达式可知，R1、R2，RP1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。一般取几千欧姆至几百千欧姆，RP1最大只能取470K ，R1、R2取47K ，则AVL=(RP1+R2)/R1=11(20.8dB)，C=1/2πRP1fL1=0.008uF,取标称值0.01uF ，即C31=C32=0.01uF 。又 R1=R2=R4=47K ，则 Ra=3R4=30k,R3=Ra/10=13k.C3取470pF,由于在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为R1，所以级间耦合电容可取C1=C2=10uF 2.4功率放大器的设计 功率放大器(简称功放)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大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。 图2.4.1 功放的核心是LA4102，图2.4.1所示的为LA4102的内部电路。 LA4102接成OTL 形式的电路如图2.4.2所示。 12 10 986 R 3 5.1k Ω T 3 R 6 100Ω T 4 R 83k Ω 100Ω R 12 R 9 510Ω R 48.8k ΩR 1 13 20k ΩR 510k Ω T 1T 2 R 25.1k 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 54 3 1 14 T 13 T 12 R 10100Ω 图2.4.2 RF 、CF 与内部电阻R11组成交流负反馈支路，控制功放级的电压增益AVF ， 即 （2.4.1） 由其内部电路知R11=20K ，按性能指标AVF=30倍，所以RF 应取650Ω。CB 为相位补偿电容。CB 减小，带宽增加，可消除高频自激。CB 一般取几十皮法至 图2.4.3 F 1111VF /1R R R R A F ≈+=v i +9V ＋ C 42 220μF C 43 220μF C 44 100μF C 41 ＋ 9 6 4.7μF 14＋10 12131 ＋ 220μF C H ＋－LA4102＋ C C 470μF/25V R L 8Ω 560pF 51pF C B 3 4 5 R F 600Ω＋ C F 33μF ＋ A 4 *C D 几百皮法。CC为OTL电路的输出端电容，两端的充电电压等于VCC/2，CC一般取耐压值远大于VCC/2的几百微法的电容。CD为反馈电容，消除自激振荡，CD 一般取几百皮法。CH为自举电容，使复合管T12、T13的导通电流不随输出电压的升高而减小。C3、C4可滤除纹波，一般取几十微法至几百微法。C2为电源退耦滤波，可消除低频自激。综合有关资料可按电路图2.4.3中各元件的参数选择各元件参数。 2.5电子混响延时器 电子混响延时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深度感和空间立体感。模拟混响延时电路的组成框图如下4-3图所示。其中电路BBD称为模拟延时器，器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，电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行采样、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一段时间。BBD 的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延时时间越长。BBD配要有专业专用的时钟电路，例如，MN3102时钟电路与MN3200系利的BBD配套。 电子混响延时器产生电路其优点是，在一个音响电路中可以产生很好的音响混合效果，使音响发出来的声音具有动听悦耳的效果。缺点，在这个过程中失真度相对而言会加高，同时在电路方面还要配带自己已经所定的延时时钟电路。在电路方面也比较复杂，在电路调试方面带来很多不好的地方。所以本次设计中不采用延时放大器。而是通过一个RC低通滤波器来提高音量，经过一些简单的电路来达到混响的效果。其框图如图2.5.1所示。 图2.5.1 三、单元电路的仿真 3.1话音放大电路的仿真 按图3.1.1连接好电路，根据设计要求确定电路中的电阻和电容的具体数值，便将其保存成电路文件。 图3.1.1 3.1.1 输出波形测试 其仿真波形图如图3.1.1所示。 输入波形： 输出波形： 图3.1.1 3.1.2 动态指标Av的测试 在电路的输入端输入信号频率为1Khz的正弦波，调整输入信号的幅度，使输出电压Vo不失真，讲测试结果填入下表，并与理论值比较 表3-1 语音放大器放大倍数的测试结果 1R / f R / i V /mv o V /mv 1 1R R v f A + = i o v V V A /=（实测） 10k 75k 5 42.463 8.5 8.4926 10 84.941 8.4941 20 169.877 8.49435 结论：仿真实测值与理论值基本相符. 3.1.3 幅频特性的测量 将频率特性测试仪接入电路，根据上，下限频率H f ，L f 的定义，当电压放大倍数的幅值||log 20v A 下降3dB 时所对应的频率即为电路的上，下限频率，将从测试结果填入下表 话筒放大器的频率上下限测试 话筒放大器上，下限频率的测试结果 频率 H f L f 测量值 9557KHZ 19.453Hz 3.2 混合前置放大器 3.2.1电路设计 按图3.2.1连接好电路，根据设计要求确定电路中的电阻和电容的具体数值，便将其保存成电路文件。 图3.2.1 混合前置放大电路仿真图 幅频特性的测量： 特征频率特性测试仪接入电路，根据上，下限频率fh, fl 的定义，当电压放大倍数的幅值下降3dB 是所对应的频率几位电路的上，下限频率，讲测试结果填入表3-2-2 图3.2.2 混合前置放大器的频率下限测试 图3.2.3 混合前置放大器的频率上限测试 表3-2-2 混合前置放大器上下限频率的测试 H f L f 测量值 201.132KHZ 2.412Hz 3.3音调控制电路 3.3.1电路设计 按图3.3.1接好电路，根据设计确定电路中电阻和电容的具体数值，并将其保存成电路文件。 图3.3.1 音调控制电路仿真电路图 （2）音调控制特性的测量： 低音衰减与提升： 将高音提升与衰减电位器PR2滑动端调到居中位置（即可变电阻器PR1的百分比为50%），低音提升和衰减电位器PR1滑头调到最左边（低音提升最大位置，即可变电阻器PR1的百分比为100%）. ①调节信号发生器，使输出信号f=40HZ,Vm=100mV,调节电路中音量调节电位器PR3，使电路输出电压达到最大值，记录此时PR3的数值和输出电压的幅值。 PR3= 0 K Vom= 698.0mV ②保持PR3的数值和输入信号幅度不变，讲频率特性测试仪接入电路，设置工作频率的范围为40HZ----1KZ,测试电路的幅频响应曲线，并记录。（由于此时C1被短路，当F增大是，Vo将减小。）观察所记录的幅频响应曲线，从图中独处低音部分的最大提升量并做记录，判断其是否符合理论设计的指标。 F=40HZ时，低音的最大提升量= 17.004dB ③将低音提升和衰减电位器PR1滑动端调到最右边（低音衰减最大位置，即可变电阻器PR1的百分比为0%），重复（3）的步骤。（由于此时C2被短路，当f增大时，Vo将增大。） F=40HZ时，低音的最大衰减量= -16.933dB 图3.3.2 音调控制器（低音提升最大位置）频率响应曲线 图3.3.3 音调控制器（低音衰减最大位置）频率响应曲线 高音提升和衰减 将低音提升与衰减电位器PR1滑动端调到居中位置（即可变电阻器PR1的百分比为50%），高音提升和衰减电位器PR2滑头调到最左边（低音提升最大位置，即可变电阻器PR2的百分比为100%）. ①调节信号发生器，使输出信号f=10KHZ,Vm=100mV,调节电路中音量调节电位器PR3，使电路输出电压达到最大值，记录此时PR3的数值和输出电压的幅值。 PR3= 0 K Vom= 463mV ②保持PR3的数值和输入信号幅度不变，讲频率特性测试仪介入电路，设置工作频率的范围为10KHZ----1KZ,测试电路的幅频响应曲线，并记录。（由于此时C2被短路，当F减少时，Vo将减小。）观察所记录的幅频响应曲线，从图中独处高音部分的最大提升量并做记录，判断其是否符合理论设计的指标。 F=10KHZ时，高音的最大提升量= 13.274dB ③将高音提升和衰减电位器PR2滑动端调到最右边（高音衰减最大位置，既可变电阻器PR2的百分比为0%），重复（3）的步骤。（由于此时C2被短路当f减少时，Vo将增大。） F=10KHZ时，高音的最大衰减量= -12.78dB 图3.3.4 音调控制器（高音提升最大位置）频率响应曲线 图3.3.5 音调控制频率响应曲线 3.4 功放电路 由于设计中采用集成功放实现功率放大，但Multism10的元器件库中没有功放集成块，所以，我们采用与LA4102工作原理相同的OTL功放，其电路如图3.4.1所示。 图3.4.1功率放大器仿真电路图 （1）按上图连接电路，并将其保存为电路文件 （2）调试电路，是静态时Vk=1/2Vcc 在没有交流信号输入的情况下，调节可调电位器R2的大小，同时利用虚拟万用表测试功放电路点K对敌直流电压，使其等于1/2Vcc，记录此时所对应的R2的大小。 R2= 14kΩ （3）交越失真的观察 在电路中将二极管D1,D2端接，从输入Vi加入1KHZ的交流正弦信号，用示波器观察输出电压Vo的波形，可以看到明显的交越失真。记录输出波形。 图3.4.2 交越失真波形 （4）最大不失真输出电压和输入灵敏度的测量 在输入端Vi加入1Khz的交流信号，用示波器观察输出电压Vo的波形，如输出波形出现交越失真，调节电位器R3.逐渐增大输入信号，测量最大不失真输出电压Vom的大小，结果填入表3-4。 图3.4.3 最大不失真输出波形 音响放大器输出额定功率所需的输入电压（有效值）称为输出灵敏度Vs。在输入端Vi加入1Khz的交流正弦信号，用示波器观察输出电压Vo的波形。逐渐增大输入信号，当输入电压达到最大不失真值Vom时，此时所对应的输入电压的大小（有效值），即为电路的输入灵敏度，将结果填入表3—5. 表3-4 功放电路的输入灵敏度 Vom（V）输入灵敏度Vs（mV） 测量值 4.336 16 3.5 电子混响延时器 其电路图如图3.5.1所示。 图3.5.1 四、元件清单 元件序号型号主要参数数量备注 1/4W，10KΩ各1个电阻Ra、Rb、R11， R21、 R12 1/4W，75KΩ 1 电阻R22、R23 1/4W，30KΩ各1个电阻R31、R32、R34 1/4W，47KΩ各1个电阻R33 1/4W，13Ω 1 电阻Rf 1/4W，600Ω 1 电阻 RP11、RP21、 W.L B10K 各1个电位器RP33 RP31、RP32 W.L B100K 各1个电位器 25V10uF 各1个极性电容C11、C13、C21、 C22、C23、C24、 C35、C41 C12 10V1uF 1 极性电容C45 10V1uF 1 极性电容C42、Cc 25V470uF 各1个极性电容C43、Ch 25V220uF 1 极性电容C44 25V100uF 1 极性电容Cf 10V33uF 1 极性电容C31、C32 10V0.01uF 各1个电容 C33 10V470pF 1 电容 CB 10V51pF 1 电容 CD 10V470pF 1 电容 U1 LM324 3V-32V 1 集成芯片U2 LA4102 1 集成芯片 六、小结、建议及体会 通过这次的模电课程设计，很大程度上掌握了音响放大器的基本设计方法 和设计原理，对LM324的几种基本电路有了更深刻的认识和印象，并且掌握了一 定的多级放大电路设计和调试的经验。同时也发现自己在模拟电路这一门课学习 的不足之处，还要加强这门课的学习。 经过了一个多星期的努力，终于把这个设计完成了。虽然有比较多的复杂运 算过程，但总的来说，这样的设计真的有点超出了我们可以目前所学了。做设计 之前在网上，图书馆找了好几天的资料，计算部分也参考了很多的书，但有的元 件的参数还是不明白为何设成这样，只好参考经典值。 可以说，学了这门课，获益非浅，虽然课堂上很多还是不能听懂，但从分 析到自己设计的重大转变，学到了很多意外的东西！ 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。 模拟电子技术课程设计报告设计课题：OTL音频功率放大器 专业班级：电子信息工程专业0701班学生姓名： 指导教师： 设计时间：2009-6-25 目录 引言 (3) 一．设计任务与要求 (3) 1.1 设计任务 (3) 1.2 设计要求 (3) 二. OTL音频功放满足的具体性能指标 (3) 三．方案设计与论证 (3) 四．原理图元器件清单及原理简述 (4) 4.1 总原理图 (4) 4.2 元器件清单 (4) 4.3 电路原理简述 (4) 五．安装与调试 (5) 5.1 元件的安装 (5) 5.2 元件的调试 (5) 六．性能测试与分析 (6) 6.1 波形测试 (6) 6.2 主要参数的测试与计算 (6) 七. 个人心得体会 (7) 八．参考文献 (7) 题目OTL音频功率放大器 设计者蔡白洁张振山 指导教师李艳萍 引言 OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。 它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)。 1 设计任务与要求 1.1设计任务： 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．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 3．掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和性能指标测试方法。 4. 通过一个OTL功率放大器的设计、安装和调试，进一步加深对互补对称功率放大电路的理解，增强实际动手能力。 1.2 设计要求： 1.设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标的要求，合理选用元器件。 2.广泛查阅相关的资料，不懂的地方积极向老师同学请教，讨论。认真独立的完成课题的设计。 3.按时完成课程设计并提交设计报告。 2 OTL音频功放满足的具体性能指标 1．设音频信号为vi=10mV, 频率f＝1KHz。 2．额定输出功率Po≥2W。 3．负载阻抗RL=8Ω。 4．失真度γ≤3%。 3 方案设计与论证 要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功率放大器。其中，二极管T1构成前置放大级，对输入信号进行倒相放大，二极管T2，T3的参数一致，互补对称，且均为共集电极接法，保证了输出电阻低，负载能力强的优点，作用是对输入的信号进行功率放大。 在明确了电路接线的基础上，在电路板上进行仿真模拟，并按照课本上相关的知识对该功放的主要参数计算。电路在12V的直流电压下工作，在负载为8Ω 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 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。 《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名雷锋 学号 52305105121520 院系自动控制与机械工程学院 班级核电一班 指导教师王老师黄老师 2014年 6月 目录 一、设计的目的 (1) 二、设计任务和要求 (1) 三、课程设计内容 (1) 1. Multisim仿真软件的学习 (1) 四、基础性电路的Multisim仿真 (2) 1.题目一：半导体器件的Multisim仿真 (2) 2.题目二：单管放大电路的Multisim仿真 (7) 3.题目三：差分放大电路的Multisim仿真 (11) 4.题目四：两级反馈放大电路的Multisim仿真 (14) 5.题目五：集成运算放大电路的Multisim仿真 (21) 6.题目六：波形发生电路的Multisim仿真 (23) 五.综合性能电路的设计和仿真 (26) 1.题目二：功率放大器的设计 (26) 六、总结 (29) 七、参考文献 (29) 一、设计的目的 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学实践，掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术打下基础。 二、设计任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成基础性的电路设计和仿真及综合性电路设计和仿真。 要求： 1、巩固和加深对《电子课程2》课程知识的理解； 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料； 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法； 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法； 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真 结果。 三、课程设计内容 1. Multisim仿真软件的学习 Multisim7是一个优秀的电工技术仿真软件，既可以完成电路设计和版图绘制，也可以创建工作平台进行仿真实验。Multisim7软件功能完善，操作界面友好，分析数据准确，易学易用，灵活简便，因此，在教学、科研和工程技术等领域得到广泛地应用。 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) 1、设计题目：音频功率放大电路 2、设计任务目的与要求: 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为 扬声器，阻抗8.、 指标：频带宽50HA20kHZ输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W输入灵敏度为100mV输入阻抗不低于47?。 3、整体电路设计: ⑴方案比较： ①利用运放芯片LM1875和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源分别接+30v 和-30v并且电源功率至少要50w,输出功率30w o ②利用运放芯片TDA2030和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源只需接+19v,另一端接地，负载是阻抗为8」的扬声器，输出功率大于8w0 通过比较，方案①的输出功率有30w,但其输入要求比较苛刻，添加了实验难度。而方案②的要求不高，并能满足设计要求，所以选取方案②来进行设计。 ⑵整体电路框图： 元器件和电源 信 号 输 出 ⑶单元电路设计及元器件选择： ①单元电路设计： 功率放大器按输出级静态工作点的位置可分为甲类、乙类和甲乙类三种；若按照 输出级与负载的耦合方式，甲乙类又可分为电容耦合（OTL耦合）、直接耦合（OCL 电路）和变压器耦合三种。变压器耦合容易实现阻抗匹配，但体积大，较笨重。 又OCL电路电源输入要求较高，所以采用OTL电路。采用单电源的OTL电路不需要变压器中间抽头，但需要在输出端接上大电容，且低频特性不如OCL好。根据 “虚短”、“虚断”的原理，利用电阻的比值，可求得电路所需的放大倍数，其中可加入一个电位器替代反馈电阻，这样就能够实现电路放大倍数的调整。因为功率放大电路是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率，可以采取OTL电路来实现。为了提高转换功率，我们要对电路进行改善，这主要围绕功率放大电路频率响应的改善和消除非线性失真来改进电路，因此要用到若干个电阻 电容来保护电路。OTL电路会产生交越失真，为了消除这种失真，应当设置合适的静态工作点，使电路中的两只放大管均工作在临界导通或微导通的状态，这可以 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) 课程设计报告 学生姓名:张浩学学号：201130903013 7 学 院:电气工程学院 班 级: 电自1116(实验111） 题 目: 模电音频功率放大电路设计 指导教师：张光烈职称: 2013 年 7月 4 日 1、设计题目：音频功率放大电路 2、设计任务目的与要求： 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路，负载为扬声器，阻抗8。 指标：频带宽50HZ～20kHZ，输出波形基本不失真；电路输出功率大于8W；输入灵敏度为100mV，输入阻抗不低于47KΩ。 模电这门课程主要讲了二极管，三极管，几种放大电路，信号运算与处理电路，正弦信号产生电路，直流稳压电源。功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出频率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的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OTL电路和OCL电路。有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。本实验设计的是一个OTL功率放大器，该放大器采用复合管无输出耦合电容，并采用单电源供电。主要涉及了放大器的偏置电路克服交越失真，复合管的基本组合提高电路功率，交直流反馈电路，对称电路，并用multism软件对OTL 功率放大器进行仿真实现。根据电路图和给定的原件参数，使用multism 软件模拟电路，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作。 3、整体电路设计： ⑴方案比较： ①利用运放芯片 LM1875和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源分别接+30v和-30v并且电源功率至少要50w，输出功率30w。 ②利用运放芯片TDA2030和各元器件组成音频功率放大电路，有保护电路，电源只需接+19v，另一端接地，负载是阻抗为8Ω的扬声器，输出功率大于8w。 通过比较，方案①的输出功率有30w，但其输入要求比较苛刻，添加了实验难度。而方案②的要求不高，并能满足设计要求，所以选取方案②来进行设计。 ⑵整体电路框图： 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 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，可普遍用于家庭音响系统中，便于携带，适用性强。 关键词：LM324TDA2030 输出功率 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 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，portable applicability. Key words :LM324TDA2030 Output power 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 。 院系：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化班级：电自1041班 姓名： 学号：号 指导教师：刘强 2011年11月26日 目录 第一章绪论 第二章系统总体方案设计 2.1功率放大电路 (3) 2.1.1功率放大电路的特点及主要研究对象 2.1.2功率放大电路提高效率的主要途径 2.1.3功率放大电路的工作原理 2.2音频功率放大系统 (5) 2.2.1音频功率放大器的工作原理 2.2.2音频功率放大电路 2.2.3音频功率放大电路的方案 第三章元器件的介绍 3.1LM386 (7) 3.2电容 (9) 3.3BJT9013 (10) 3.4扬声器 (10) 第四章PCB板的布局 4.1PCB布局 (12) 第五章硬件焊接技术及产品调试 5.1硬件的焊接 (14) 5.2产品的调试 (15) 第六章总结与心得 第七章致谢 附录一：参考文献 附录二：原理图 第一章绪论 随着科学技术的发展，电子技术产品给人们的生活带来了许多方便。工农业生产，科学研究，商贸金融，社会管理及至人们日常生活等都离不开电子技术。机械，材料，信息，微电子，生物，能源，测控，仪器仪表，航天，海洋等几乎所有的科学技术领域都与电子技术密切相关。 功率放大器实机电一体化产品中不可缺少的部分，也是其最基本的部分。功率放大器是机电一体化产品中不可缺少的部分，也是其最基本的部分。功率放大器发展至今，有许多种类和应用，在工业方面，有数控机床的电机驱动，有应用于新型磁轴承开关，也有在电力电子控制技术种的应用。在通讯方面，有几百毫瓦的蜂窝电话发射机、有基站几十瓦的功率放大器、也有上千瓦的电视信号发射机。但所有的功率放大器，其设计所遵循的基本规律几乎是相同的。而它的设计包含了电子电路技术、模拟控制理论、测试技术以及实现智能化的单片机控制技术等。 经过对电路和模电知识的学习，掌握了基本电路的组成，及基本电路元件的功能，设计和工作原理，使自己具有基本的电路设计技能，设计并制作一个音频放大器。本次音频放大器设计制作的核心原件使芯片LM386。LM386放大器是一种很流行的固定增益的功率放大器，它能提供大多3W的交流信号功率输出，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。 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 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10W以上？ 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：要达到20w的输出功率，电源供电有什么要求？ 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) 课程设计 题目音频功率放大器的设计仿真与实现学院信息工程学院 专业 班级 姓名 指导教师 年月日 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: 音频功率放大器的设计仿真与实现 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，毫伏表等。 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，选择合适的功放电路，如：OCL、OTL或BTL电路。完成对音频功率放大器的设计、仿真、装配与调试，并自制直流电源。 （2）设计要求 ①输出功率10W/8Ω；频率响应20~20KHz；效率>60﹪；失真小。 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、2016年12月查阅资料，确定设计方案； 2、2017年01月4日-2017年01月7日完成仿真、制作实物等； 3、2017年01月8日-2017年01月9日调试修改； 4、2017年01月9日-2017年01月10日完成课程设计报告； 5、2016年01月 11日完成答辩。 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.......................................................................................................................................... I 1引言.. (1) 2音频功率放大器的工作原理及组成 (2) 2.1前置放大电路 (2) 2.2功率放大电路 (2) 3方案设计与选择 (4) 3.1 功率放大器的选择 (4) 3.1.1 OTL互补对称功率放大器 (4) 3.1.2用集成器件TDA2030实现 (5) 3.1.3 基于TDA2030的双电源互补对称功放 (6) 3.1.4 基于TDA2030的双电源桥式推挽互补对称功放 (6) 3.1.5 比较与选择 (8) 3.2 整体电路 (8) 3.2.1 主要元件：TDA2030 (8) 3.2.2 放大电路的基本设计 (9) 3.3 各模块功能与设计 (10) 3.3.1 放大模块 (10) 3.3.2 输入模块 (11) 4电路原理及分析 (13) 4.1电路图 (13) 4.2 波特图输出如图 (13) 4.3 输入输出波形仿真 (14) 4.3.1 仿真波形情况 (14) 4.3.2 灵敏度测量 (15) 5 实际测试 (16) 6 主要元件介绍及参数 (17) 6.1 TDA2030 (17) 6.1.1 TDA2030参数 (17)音响课程设计报告(模板)
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