音响系统放大器设计
音响放大器 课程设计
第1章音响放大器的基本组成1.1 音响放大器的基本组成音响放大器的基本组成如图1-1所示:1.2 各部分电路的作用1.2.1 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。
1.2.2 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。
对于一定位数的BBD器件，可以通过调节反馈量的大小来调节混响时间的长短，也可以通过调节时钟脉冲的周期来调节混响时间。
在BBD电子混响器中，输入信号经前置放大后，由低通滤波器滤去高频信号，然后送入BBD延时电路，延时后的信号再低通滤波器恢复原有信号波形，并将时钟脉冲产生的高频开关脉冲滤除，以免产生高频杂音。
这一延时信号分两路输出，一路经放大后至混响器输出，另一个反馈至前置放大器，在次经过上述处理过程，如此循环往复，便形成混响声信号。
在“卡拉OK” (不需要乐队,利用磁带伴奏歌唱)伴唱机中,都带有电子混响器,它的基本功能是混合和延时混响。
其组成框图如图1-2所示。
图1-2 电子混响器组成框图图中,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乐一段时间。
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图所示(附录一),其中两级二阶低通滤波器(MFB)A 1、A 2滤去4kHz(语音)以上的高频成分,反相器A 3用于 隔离混响器的输出与输入级间的相互影响。
RP 1调节混响器的输入电压,RP 2调节 MN3207的平衡输出以减少失真,RP 3控制延时时间,RP 4控制混响器的输出电压。
毕业设计249音响放大器的系统设计吴超
音响放大器的系统设计一、主要技术指标额定功率Po≥1W(g <3%)；负载阻抗RL=8W；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，AVL=AVH≥20dB；话放级输入灵敏度5mV；输入阻抗Ri>>20W。
1.额定功率音响放大器失真度小于某一数值（如ｒ<5%）时的最大功率称为额定功率，即式中RL——额定负载阻抗；Uo（有效值）——RL两端的最大不失真电压。
测量Po的条件：信号发生器输出频率f1=1kHz,输出电压Ui=20mV,音调控制器的两个电位器RP1、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RL（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ｒ<3%），此时对应的输出电压为最大输出电压，由上式可算出额定功率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。
2.频率响应放大器的电压增益相对于中音频fo(1kHz)的电压增益下降3dB时所对应的低音频率fL和高音频率fH称为放大器的频率响应。
测量条件同上，调节RP3使书粗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fi从20Hz~50kHz变化（保持Ui=20mV不变），测出负载电阻RL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fL与fH值。
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1kHz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RP1的滑臂分别置于最左端和最右端时，频率从20Hz~1kHz 变化，记下对应的电压增益。
(毕业设计)音响放大器
V0 P0 RL 2 10(V )
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 R F 的值来决定，本级可取 20 倍(26dB)。 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[4]。
3.3 音调控制放大器
音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，理想的控制曲线如图 3-3 中折线所示。图 3-3 中，f 0 表示中音频率，要求增益 Avo=0dB； f L1 表示低音 频转折频率， 一般为几十赫兹； f L1 (等于 10 f L1 )表示低音频区的中音频转折频率；
f H 1 表示高音频区的中音频转折频率； f H 2 (等于 10 f L1 )表示高音频转折频率，一
般为几十千赫兹[5]。
AV /dB 20 17 20dB/100 (1kHz)
fHx
f/Hz
fL1
图 3-3
fL2
音调控制曲线
fH1
fH2
音调控制放大器的作用是实现对低音和高音的提升和衰减， 以弥补扬声器等 因素造成的频率响应不足。技术指标通常为：低音 ( 100Hz)± 12dB ，高音 (10kHz)± 12dB。 目前的高级音响设备大多已采用“多频段频率均衡”电路来达到更 好地校正频响效果. 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[6]。 6
音频功率放大器设计报告
音频功率放大器设计报告1. 简介音频功率放大器是一种用于放大音频信号的电子设备，通常用于音响系统、电视和无线电等设备中。
本报告介绍了一个音频功率放大器的设计过程和实现。
2. 设计目标本次设计的目标是实现一个功率放大器，能够放大音频信号并输出高质量的声音。
以下是设计要求：- 输入电压范围：0.2 V - 2 V- 输出功率范围：10 W - 50 W- 频率响应范围：20 Hz - 20 kHz- 输出失真率低于1%3. 设计步骤3.1 选择放大器类型根据设计目标，我们选择了类AB功率放大器作为设计方案。
该放大器能够提供高质量的放大效果，并且具有较低的失真率。
3.2 电路设计经过电路设计和计算，我们决定使用以下主要元件：- BJT（双极型晶体管）：NPN型三极管- 电容和电感：用于构建频率响应滤波器- 可调电阻：用于调节放大器的增益和偏置- 电源电路：用于提供适当的电压3.3 PCB设计为了实现电路的稳定性和可靠性，我们进行了PCB（Printed Circuit Board）设计。
通过将元件布局在PCB上并进行连接，可以减少干扰和噪声。
3.4 元器件选择根据设计需求和可靠性要求，我们选择了适当的元器件进行组装。
在选择元器件时，我们重点考虑了其性能指标、价格和供应情况。
3.5 调试和测试完成电路装配后，我们进行了调试和测试。
通过连接音频信号源、功率负载和测试仪器，可以确保放大器能够正常工作，并且满足设计要求。
4. 结果和讨论经过测试，该音频功率放大器满足了设计要求，并且具有很好的音质和稳定性。
其输出功率范围为10 W至50 W，输入电压范围为0.2 V至2 V，频率响应范围为20 Hz至20 kHz。
失真率低于1%，音质清晰、饱满。
5. 总结在本次设计过程中，我们成功实现了一个高性能的音频功率放大器。
通过选择合适的放大器类型、进行电路设计和PCB设计、选择优质的元器件以及进行严格的调试和测试，我们达到了设计要求。
毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器
毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器1. 引言在高保真音响设备中，音频放大器是一个至关重要的组件，它负责将信号放大，以驱动扬声器产生高质量的声音。
对于毕业设计的学生来说，设计一个适用于高保真音响设备的音频放大器是一个具有挑战性和实践意义的任务。
本文将详细介绍如何设计一个功能强大且高保真的音频放大器，并深入探讨其在高保真音响设备中的作用。
2. 音频放大器的基本原理音频放大器的基本原理是将输入的音频信号放大至足够的功率，以驱动扬声器产生声音。
其主要包括输入级、放大级和输出级。
•输入级：负责接收来自音频源的弱信号，并将其放大到适量的电压水平。
•放大级：负责对输入信号进行进一步放大，以增加功率。
•输出级：负责将放大后的信号通过输出装置（如扬声器）输出。
3. 设计要求在设计一个毕业设计作用于高保真音响设备的音频放大器时，需考虑以下几个方面的要求：3.1 高保真度高保真度是指音频放大器在放大过程中，能够尽量保持原始音频信号的准确性和纯净度。
为达到高保真度的要求，设计中需注意以下因素：•频率响应：放大器应具有平坦的频率响应特性，能够均匀地放大不同频率的信号。
•谐波失真：放大器应尽量减少谐波失真，保证音频信号的原始波形不被破坏。
•信噪比：放大器应具有较低的噪声水平，以保证音频信号的清晰度和细节表现。
3.2 功率输出能力高保真音响设备通常需要具备较大的功率输出能力，以满足各类音乐风格的要求和大场合的需求。
因此，在设计中要考虑放大器的功率输出特性，以保证其能够驱动扬声器产生足够的音量和动态范围。
3.3 低失真放大器的失真度直接影响音频信号的质量。
因此，设计中要注重降低失真，尤其是非线性失真的程度。
通过选择合适的电子元件和设计合理的电路结构，可有效降低失真水平，并提高音频信号的准确性和真实感。
4. 设计方法为实现一个功能强大且高保真的音频放大器，可以采用以下设计方法：4.1 选择合适的电子元件在设计中，选择合适的电子元件是至关重要的一步。
毕业设计149湖南工学院模拟电子音响放大器课程设计
方案三：采用直接给定的音频信号外加音响放大器
采用直接所定的音频信号，是由 MP3 现代音频信号设备，直接给音响放大器。此电路简 单，其优点是：在音频信号具有直接给定的音频频率，在频率方面没有失真效果，而且具有 混响器的效果。本次设计采用这种方案主要是因为：它的设计简单可靠，软硬可相互补充各 自的缺点。同时音响效果也比较好。音响放大电路设计由三部分组成:混合前置放大模块，音 调输出控制模块，功率放大模块。混合前置放大模块作用是将磁带放音机输出的音乐信号混 合放大。音调输出控制模块作用是主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。功率放大模块
图 2.2 电子混响器组成框图
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音响放大器设计
图 2.3 电子混响器实验电路
4.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混合放 大,这是一个反相加法器电路，输出与输入电压的关系为 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。 音响放大器的性能主要由音调控制器与功率放大器决定，下面详细介绍这两级电路工作原 理及其设计方法。
4. 主要技术指标
额定功率： Po≥0.3W(g <3%)； 负载阻抗：R L =10Ω ； 截止频率：fL=50Hz，fH=20kHz； 放大倍数：AVL=AVH≥20dB； 输入阻抗： Ri>>20KΩ 。
5. 仪器设备
低频信号发生器 EE1641B 失真度测量仪 晶体管毫伏表 DA-16 数字万用表 UT2003 双踪示波器 COS5020 或 TDS210 实验万能板 直流稳压电源(双路输出) 元器件及工具 1台 1台 1台 1只 1台 1块 1台 1盒
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音响放大器设计(8050)
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。 (2) 利用 EDA 软件进行仿真，并优化设计。 (3) 实际搭试所设计电路，使之达到设计要求。 (4) 按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试数据，分析电路性能指标。 (5) 撰写实验报告。 2. 说明 （1） 要求先用软件设计并仿真，然后硬件实现。 （2） 功放电路要求采用集成运放加复合管的电路结构，不能采用集成功放。
3
6.实验注意事项 1）音响放大器是一个小型电路系统，安装前要对整机线路进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级 地布线， 功放级应远离输人级， 每一级的地线尽量接在一起、 连线尽可能短， 否则很容易产生自激。 安 装前应检查元器件的质量，安装时特别要注意功放管、运算放大器、电解电容等主要器件的引脚和极性， 不能接错。从输入级开始向后级安装，也可以从功放级开始向前逐级安装。安装一级调试一级，安装两级 要进行级联调试，直到整机安装与调试完成。 2）搭试电路时要用分立元件在面包板上完成，电路的元件布局按照集成电路内部电路结构安排，器件之 间的连接也尽量用器件管脚连接，尽量不要用实验箱上的元件和长连接线，否则很容易产生自激振荡。 3）电路的调试过程一般是先分级调试，再级联调试，最后进行整机调试与性能指标测试。 4）分级调试又分为静态调试与动态调试。静态调试时，将输入端对地短路，用万用表测量该级输出端对 地的直流电压。动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该级输出波形，并测量各项性能指标 是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接错，元器件数值是否合乎要求。 5）单级电路调试时的技术指标较容易达到，但进行级联时，由于级间相互影响，可能使单级的技术指标 发生很大变化，甚至两级不能进行级联。产生的主要原因：一是布线不太合理，形成级间交叉耦合，应考 虑重新布线；二是级联后各级电流都要流经电源内阻，内阻压降对某一级可能形成正反馈，应接 RC 去耦 滤波电路。R 一般取几十欧姆，C 一般用几百微法大电容与 0.1μF 小电容相并联。 6） 仔细参看教材 56 页的注意事项，产生自激振荡后可参看设计提示的相关内容进行调节。 7） 在最大输出电压测量完成后应迅速减小输入电压，否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。
音频功率放大器设计
04 音频功率放大器性能测试 与优化
测试方法与设备
测试方法
采用失真度测试、动态范围测试 、信噪比测试等多种方法，全面 评估音频功率放大器的性能。
测试设备
需要使用音频分析仪、信号发生 器、功率计等专业设备，确保测 试结果的准确性和可靠性。
测试结果分析
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失真度分析
分析音频功率放大器在不 同功率输出下的失真度， 判断其线性度表现。
加强散热设计
优化散热设计，降低放 大器工作温度，提高其
稳定性。
噪声抑制措施
采取有效的噪声抑制措 施，提高信噪比性能。
05 设计总结与展望
设计总结
设计目标达成情况 实现了预期的功率放大倍数，满足了音频信号放大的需求。
优化了电路的效率，减少了能源消耗，符合绿色环保标准。
设计总结
提高了放大器的稳定 性，减少了噪声和失 真，提升了音质。
为单位。
频率响应
衡量音频功率放大器的频率范 围，即其能够处理的最低频率
和最高频率。
失真度
衡量音频功率放大器对原始音 频信号的失真程度，失真度越
低，音质越好。
阻尼系数
衡量音频功率放大器对扬声器 的控制能力，阻尼系数越高， 对扬声器的控制能力越强。
03 音频功率放大器设计
输入级设计
输入阻抗匹配
确保输入信号源与放大器输入阻抗相匹配，以减 小信号源的负担并提高信号传输质量。
动态范围评估
了解音频功率放大器在高、 低电平信号下的表现，判 断其动态范围。
信噪比分析
通过对比放大器输入与输 出信号的噪声水平，评估 其信噪比性能。
性能优化建议
改进电路设计
根据测试结果，优化电 路设计，降低失真度，
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DONGFANG COLLEGE，FUJIAN AGRICULTURE AND FORESTRY UNIVERSITY
课程名称：低频电子技术课程设计
题目名称：音响系统放大器设计
系别：计算机
年级专业：16级电子信息工程
学号：
姓名：
任课教师：成绩：
2017 年 4 月27 日
一． 设计任务书
设计一个音响系统放大器。
具体要求如下：
⑴ 负载阻抗 Ω=4L R ； ⑵ 额定功率 W P O 10=；
⑶ 带宽 BW ≥kHz Hz 15~50； ⑷ 失真度 %1<γ；
⑸ 音调控制 低音（100Hz ）±12dB; 高音（10kHz ）±12dB; ⑹ 频率均衡特性符合RIAA 标准； ⑺ 输入灵敏度 话筒输入端≤5mV;
调谐器输入端≤100mV; ⑻ 输入阻抗 R i ≥500k Ω; ⑼ 整机效率 η≥50%；
二． 设计框图及整体概述
㈠设计框图
音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。
高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。
前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。
信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号做功率放大以推动扬声器。
其组成框图如图所示：
图一
㈡整体概述
根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，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。
三．各单元电路的设计方案及原理说明
㈠各单元电路的设计方案
根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，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。
㈡各单元电路的原理说明
1.音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。
高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。
2.前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。
信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号作功率放大以推动扬声器。
3.对照上述框图，根据要求，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，则可确定总的增益和各放大器的增益。
输出电压有效为：
图二
为留有一定的余量，确定总电压增益为1400，即63dB。
4.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。
话筒放大器的增益根据图中可取20倍（26dB）。
5.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。
6.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。
由于要求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26 dB
功率放大器37 dB
音调控制放大器0 dB
均衡放大器30 dB
四．调试过程及结果分析
㈠信号前置放大电路
前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，是专为接受来自信源的微弱电压信号而设计的
图三：前置放大器
1提高系统的信噪比（前放紧靠探测器，传输线短，分布电容Cs减小,提高了信噪比）
2.减少外界干扰的相对影响(信号经前放初步放大.)
3.合理布局,便于调节与使用(前放为非调节式,主放放大调节倍数、成形常数)
4.实现阻抗转换和匹配(前放设计为高输入阻抗,低输出阻抗)。
图四
RC振荡电路的振荡频率：
起振的幅值条件：即：
通过调整电位器调节负反馈的强弱，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：通过滑动变阻器阻值的调节选择适当的放大倍数。
㈡主控前置放大电路。
前置放大器中的主控放大器也称控制放大器或线路放大器，其主要作用是将前面送来的信号进行各种处理与再放大，使之能满足功率放大器对输入信号电平的要求，并达到人们对音响效果的某些主观要求，如音量调节、响度控制、音调调节、噪声抑制、声道平衡、声像展宽等功能都在此环节完成。
图五
㈢功率放大电路
1.功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。
它一般直接驱动负载，带载能力要强。
2.功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。
在很多电子设备中，要求放大电路的输出级能够带动某种负载，例如驱动仪表，使指针偏转；驱动扬声器，使之发声；或驱动自动控制系统中的执行机构等。
总之，要求放大电路有足够大的输出功率。
这样的放大电路统称为功率放大电路。
图六
3.输出功率要大于额定功率：
所以，输出电压为：
得出：电压的振幅为：峰值为：11×2=22V
所以电源电压要大于22V，取25~30V。
4.功率放大器的增益及频率特性：
因为电容器：C3＜＜C2，所以在低频时，C3开路，在高频时，C2短路。
取R2为680欧姆
五．设计体会及感想
通过这次低频电子技术课程设计的学习，与查阅相关书籍与资料，我了解了电路设计的一般步骤，也感受到了理论学习和实际操作之间的区别，深刻体悟到了实践是检验真理的唯一标准，明白了这节课的意义是指让我们大学生不像之前的小学初中，高中生一样仅仅停留在学习课本的基础上，培养我们的动手操作能力，不仅是学，也是悟的一个过程，培养我们的思维发散性与创新科学性。
总之，这次的低频电子技术课程设计让我获益匪浅，感谢老师给予我的帮助，也感谢同学们的支持。
六．附录
㈠整机逻辑电路图：
图七
㈡元器件清单
参考书：
⑴《电子系统设计》，何小艇等编，浙江大学出版社，2000年
⑵《集成电子技术基础教程》，郑家龙、王小海、章安元编，高教出版社，2002年5
月
⑶《现代电子学及应用》，童诗白、徐振英编，高等教育出版社，1994年
⑷《新编555集成电路应用800例》陈永甫编著电子工业出版社2000年。