模拟电子技术课程设计-音响放大器

课程设计说明书

课程名称：模拟电子技术课程设计

题目：音响系统放大器设计

学生姓名：

专业：电子信息科学与技术

班级：

学号：

指导教师：

日期： 2010 年 10 月 12 日

音响系统放大器设计

一、设计任务与要求

设计一个音响系统放大器。具体要求如下： 1.负载阻抗 Ω=4L R ； 2. 额定功率 W P O 10=；

3.带宽 BW ≥kHz Hz 15~50；

4.失真度 %1<γ；

5. 音调控制 低音（100Hz ）±12dB; 高音（10kHz ）±12dB;

6. 频率均衡特性符合RIAA 标准；

7. 输入灵敏度 话筒输入端≤5mV; 调谐器输入端≤100mV;

8.输入阻抗 R i ≥500k Ω;

9. 整机效率 η≥50%；

二、方案设计与论证

根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，结合实际生活中的音响放大器的功能，设计一款由信号前置放大电路、主控前置放大电路、功率放大电路三部分组成的音频信号放大电路。

对照上述框图，根据技术指标的要求，已知话筒放大器的输入灵敏度＜5mV ，音调控制放大器的输入灵敏度＜100mV ，而输出功率P 。＝10W ，则可确定总的增

均衡放

大器 话筒放大器

音调控制放

大器

噪声滤波器

功率放大器

电源

信号前置放大器

主控前置放大器

唱机

话筒 调谐器 扬声器 平 衡 调 节

音量调节

益和各放大器的增益.

输出电压有效为:

为留有一定的余量，确定总电压增益为1400，即63dB 。

通常话筒输出信号较小，所以抑制话筒放大器的噪声是它的主要问题，可以通过加强屏蔽和匹配等措施来实现，同时要尽可能降低放大器本身产生的噪声。话筒放大器的增益可根据图中'

i V 和'

i V 的值来决定，本级可取20倍(26dB)。

音调控制放大器一般取它的中频增益为1，但要能满足音调的调节范围。由此得出功率放大部分的电压增益应大于70倍，即37dB 以上。

均衡放大器的主要任务有三点：一是与信号源相匹配；二是应具有频率均衡功能，通常要求频率特性符合RIAA 标准；三是具有一定的中频电压放大倍数。由于本任务中没有明确给定唱机端的灵敏度，根据一般数据，选取均衡放大器的中频放大倍数为32倍，即30dB 。

可列出各放大器的中频电压增益如下： 话筒放大器 26dB 功率放大器 37dB 音调控制放大器 0dB 均衡放大器 30dB

三、单元电路设计与参数计算

1.信号前置放大电路

由函数信号发生电路和初级放大电路组成。函数信号发生电路为RC 桥式正弦波振荡电路，初级电压放大电路为同相比例运算电路。从理论上讲，任何满足放大倍数要求的放大电路与RC 串并联选频网络都可以组成正弦波振荡电路，但是实际上，所选用的放大电路要尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻，以减小电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅仅取决于选频网络，所以一般选用电压串联负反馈的放大电路即同相比例运算电路。

信号前置放大电路

参数计算:

RC 震荡电路的振荡频率：RC

f π21

0=

起振的幅值条件：

3

11

≥+

=R R A f VF 即： R f ≥2R 1

通过调整电位器R P 调节负反馈的强弱，使电路起振，进一步调节直到得到理想的信号输出。把信号送入前置信号放大电路放大，电压串联负反馈:02

11

U R R R U f +=

通过滑动变阻器阻值的调节的选择适当的放大倍数。

2.主控前置放大电路

音调控制放大电路

参数计算：

（1）音调控制器工作的低音频时，由于电容C5<

A=V0/V1=-(R10+RW1)(1+Jw/wL2)/R8(1+Jw/wL1)

其中：wL1=1/C7RW1, wL2=(RW1+R10)/(C7RW1R10)

当频率远小于低音转折频率时，C7近似开路，此时增益为：

AL=(RW1+R10)/R8

当频率升高时，C7的容抗减小，当频率远大于中音下限频率是，此时的增益为 A0=R10/R8

在低音转折频率和中音下限频率的范围内，电压怎一衰减率为-6Db/倍频。

电阻R8、R10、RW1的取值范围一般为几k到几百k之间。若电阻过大，运算放大器的漏电流的影响变大；若取值过小，流入运算放大器的电流将超过其最大输出能力。故取RW1=470K,R8=R9=R10=51K,电容C6=C7=0.01uF

上图图（5）为电位器RW2中间抽头处在最右端，对应于低频衰减最大的情况。（2）音调控制器在高频端工作时，电容C6、C7近似短路，由于R8、R9、R10为星形连接，为便于分析，可将它们转换成三角形连接。因为R8=R9=R10,所以Ra=Rb=Rc=3R8。由于Rc跨接在电路的输入端和输出端之间，对控制电路无影响，故可将它忽略不记。

当RW2中间抽头处于最左端时，此时高频提升最大。

高频提升：该电路是一典型的高通滤波器，其增益函数为：

A=V0/V1=-Rb(1+Jw/wh1)/R8(1+Jw/wh2)

其中wh1=1/(Ra+R11), Wh2=1/(R11C5)

按照低频端的分析方法，可得出高频提升电路的一写特性并且去C5=330pF，R11=11K，RW2=470K。

当RW2中间抽头处于最右端时，此时高频衰减最大，等效电路图如下所示

3.功率放大电路

主控前置放大电路为OTL互补对称功率放大电路，电路较为复杂但频率响应好、负载能力强。