音调控制电路模拟部分

电子电工综合实验

——模拟部分

实验报告

一．实验目的

1、综合运用所学的电子电路知识，设计满足一定指针的音频放大器；

2、熟悉使用Multisim仿真软件辅助电子项目设计，并指导硬件实现的过程。

二．实验电路原理图

音频放大器实验原理图为

三．各部分工作原理和电压增益分配

1.前置放大电路

前置放大电路电压放大倍数由反馈电阻13R R 和的比值决定，电压增益为121

3

==

R R A V ，输出电压为： i O V R R V 1

31==

ΩΩ

k k 112mV mV 12010=⨯ 2.音调控制电路

实验原理：音调控制电路主要实现高，低音的提升和衰减。如图所示，f 1Z Z 和是由RC 组成的网络，放大电路为集成运算放大器，1

Z Z V V A f i o

f -

≈=

. 设32121321,9,C C C R R R R R R R W W >>======,当信号频率不同时，f Z Z 和1阻值不相同，f A v 会随着频率的改变而变化。其频率特性曲线如下图所示。

图中所示0f 是中心频率，一般增益为0 dB;其中2121,,,H H l l f f f f 分别为低音到中低音，中低音到中音，中音到中高音，中高音到高音的转折频率，一般取1l f 为几十赫兹，而

2l f =101l f ，2H f 一般为几十千赫兹，2H f =101H f 。音调控制只针对于高、低音的增益进

行提升、衰减，而中音的增益基本是保持不变的。因此音调控制级电路是由低、高通滤波器组成，下面对电路进行分析。 （1） 信号在中频区

由于321C C C >>=，因此低，中频区的3C 可视为开路，中，高音频区1C ，2C 则可以视为短路。又因为741A μ开环增益很高，放大器输出阻抗又很高，所以0'≈≈E E V V （虚地）。因此，R 3的影响可以忽略。因此，在中频区可以绘制出音调控制级的等效电路如图6所示，根据假设R 1=R 2，于是得到该电路的电压增益dB A Vf 0=。 （2）信号在低频区

因为C 3很小，C 3、C 4支路可视为开路。回馈网络主要由上半边起作用。同样因为741A μ开环增益很高，放大器输出阻抗又很高，所以0'≈≈E E V V （虚地）。因此，R3的影响可以忽略。

当电位器1w R 的滑动端移动到A 点时，C1被短路，其等效电路如图7（a ）所示。 下面进行电路的幅频特性分析，该电路是一个一阶有源低通滤波电路，其传递函数表达式为：

1

2

1

2

111)(L L W i o vf j j R R R V V j A ωωωω

ω++

+-==

（式1） 式中：2111C R W L =

ω，（或2

1121

C R f W L ∏=）

221212C R R R R W W L +=

ω（或2

212

122C R R R R f W W L π+=）

根据前面假设条件：R R R R ===321，R R R w w 921==，可得

10R 1

2

W1=+R R ，

1210L L ωω=。

当2L ωω>>时，即信号接近中频时，)0110

1

1021121dB R R R A L L W Vf （即=⨯=+≈

ωω，

当2L ωω=时，)3(2)1112

1

21

2

1dB R R R A L L W Vf 即（

≈+++≈

ωω，

当1L ωω=时，)17(2

101

1)12

2

11

2

1dB R R R A L L W Vf 即（

≈

+++≈

ωω，

当1L ωω<<时，C 2当成是开路，由此电压增益从图7（a ）中可得到：

)20101

2

1dB R R R A W Vf （即≈+≈

（式2） 综上所述，在2L f f =和1L f f =时，分别比中频提升了3dB 和17dB ，我们称2L f 和

1L f 为转折频率，在这两个转折频率之间（21L f LX L f f f <<），曲线斜率为-20dB/十倍频，

即-6dB/倍频。低音最大提升量为20dB 。

同样分析方法可知，当电位器R W1的滑动端移动到右端B 点时，C2被短路。等效电路如7（b ）所示，读者可以自行分析。其中转折频率为

21

111211112',21

'L W W L L W L f C R R R f f C R f =+===

ππ (式3)

最大衰减量为：

)2010

1

112dB R R R A W Vf -≈+≈

（即 （式4）

（3）信号在高频区

在高频区间，1C 和2C 可视为短路，这是起作用的是3C ，4R 支路如下图所示是音调控制电路的等效电路。可以将1R ,2R ,3R 的星型连接转换成A R ,B R ,C R 的三角形连接，这样便于分析，转换后的等效电路如下图。

其中：

A R =1R +3R +

2

3

1R R R =3R(1R =2R =3R ) B R =2R +3R +

1

3

2R R R =3R C R =1R +2R +

3

2

1R R R =3R 由于前级输出电阻小，输入信号O V 通过C R 反馈到输入端的信号被输出电阻所旁路，所以C R 的影响可以忽略，视为开路。当滑动变阻器2W R 滑到C 和D 点时，2W R 等效于跨接在输入和输出之间，且数值较大，也可视为开路，可得到滑动变阻器在C 点和D 点时的等效电路如下图：