音频放大电路设计

课程设计摘要音频放大电路已经应用到了电子世界的各个方面，随着科学技术的发展，，人类对电子的依赖性更强，这样也就注定了与电子相关的技术更显重要。

音频放大电路是大部分电子产品一基本而且重要的组成部分。

设计好音频放大器，优化音频放大电路结构，增强音频放大的性能的电路设计已成为他、一个重要课题。

以往的音频放大器大部分有独立元件组成，随着集成运放和功放的出现，集成音频放大器因具有工作稳定，性能好，易于安装和调试，成本低等优点，故得到广泛的应用。

集成功放加上前置的话筒放大电路，音频控制电路就构成了简单的音频放大器。

关键词LM324 LA4102 功率放大器运算放大器音频控制AbstractModern transportation conductor system in,crossroad message number conductor light all is no man auto control.The design method of transportation light is varied,the most original traffic sign light completely uses an electric circuit design,not only structure complications,the physical volume is more big,and support very difficult.Nowadays the transportation light design realm,widespread adopt a single slice machine,PLC etc.modern technique.The single slice representative with the most typical machine is serieses MCS-51s,80C51 series single slice the machine product be numerous,AT89 the serieses single slice machine of ATMEL company integrates flash saving machine technique, applied convenience, in keeping with raw recruit usage,so this system adoption AT89S51 single slice mechanism makes electric circuit.The electric circuit adoption exterior flaps to concuss an electric circuit design and use a 6 Ms crystal flap a mold piece, provide stable clock pulse signal for the single slice machine.The electric circuit still has an urgent circumstance manifestation the function of the red light.Keywords LM324 LA4102目录摘要 (I)Abstract............................... 错误!未定义书签。

1 引言 (1)2任务与要求 (2)2.1 设计任务： (2)2.2设计要求： (2)3设计过程 (3)3.1 课题分析 (3)3.2方案论证 (3)3.2.1 确定整机电路级数，分配各级电压增益 (3)3.2.2电路论证分析 (4)4方案设计 (9)4.1 功放电路设计 (9)4.2音调控制器设计 (9)4.3话筒放大器设计 (11)结论 (14)致谢 (15)参考文献 (15)附录 (16)A1.1 (17)A1.2 (18)1引言日常生活中的收录机，电视机和扩音机等电器身本中都有音频放大电路，从前置的输入区有话筒放大电路，中间有控制音量的音频调制电路，以及接近输出区的扬声器端的功率放大电路，外加上一些必要的辅助电路，如滤波电路，共同就构成了音频放大电路，实现放大小信号的功能。

在前置放大电路和功率放大电路中，可以使用分离的独立元件构成实现功能，也可以使用符合要求的运放器和功放器来实现。

因为集成的运放和功放具有性能更好，更易于安装和调试，因而大部分情况下都是集成运放管和功放管。

这样的电路简单而且规整，易于满足各项条件。

随着科技的发展，性能更好，精度更高的集成运放管和功放管不断涌现，现今长用的运放管和功放管有F007，TDA2030、SF404，LM324，LA4100系列等。

运放管LM324和功放管LA4102是性能较好而且廉价的器件，是最佳的选择，应用比较多，可以较好的实现功能，外加上一些辅助性的元器件，即可以完成音频放大功能的实现。

2 任务与要求2.1 设计任务：采用集成运放和音频功率集成放大器，设计一个对话筒输出信号具有放大能力的扩音电路。

2.2设计要求：1）额定输出功率Po≤1W。

2）负载阻抗RL=8Ω。

3）失真度γ≤3%。

4）输出功率大小连续可调，即用电位器可调节音量大小。

5）频率响应（fL～fH）；40Hz～10KHz。

6）输入信号源为低阻话筒（20Ω），输出电压为5mV。

7）Ri≥20kΩ。

3 设计过程3.1 课题分析根据任务，能对音调进行控制，应设置音调控制电路，并且对增益进行分配，音响放大器基本组成框图如图1所示。

图 13.2方案论证3.2.1 确定整机电路级数，分配各级电压增益话筒输入信号较弱，根据任务要求，输入信号为5mV 时，输出功率最大值为1W 。

据此可以计算出电路系统总电压增益为 )55(556/dB u R P A i L o u ==∑。

由于实际电路中会有损耗，应留有裕量，故取)6.55(600dB A u =∑。

下面进行各级增益分配：1.音调控制级在kHz f 1=。

时，增益为1（0dB ），但实际电路有可能衰减，取)2(8.02dB A u -=2.集成功放电路增益应较大，取Au3=80 (38dB)3.话筒放大级，采用集成运放电路构成。

)4.19(375.9231dB A A A A u u u u ==∑4.带通滤波，实现频率的参数要求，增益为1（0dB ）。

3.2.2电路论证分析1．功率放大电路常用音频集成功放有LA4100系列、TDA2030、SF404等。

本课题设计采用LA4102，其典型输出功率为1.4W ，闭环增益为45dB ，mW P 2500=时，失真度%5.0=THD 可满足要求。

2.音调控制器音调控制器是控制、调节音响放大器输出频率高低的电路，其控制曲线如图2中折线所示。

图中 kHz f o 1=——中音频率，要求增益dB A uo 0=；kHz f L 11=——低音转折频率，一般为几十赫兹； 1210L L f f =——中音频转折频率； kHz f H 11=——中音频转折频率；1210H H f f =——高音频转折频率，一般为几十千赫兹。

图 2音调控制曲线从图中可见，音调控制器只对低音频或高音频进行提升或衰减，中音频增益保持不变，音调控制器由低通滤波器和高通滤波器共同组成。

实现此方案，可有两种形式。

一种是用专用集成电路LA3600，外接发光二极管频段显示器，可看见各频段的增益提升与衰减的变化情况，在高中档收录机、汽车音响等设备中，一般采用专用音调控制集成电路。

另一种是采用集成运放构成音调控制器，如图3所示。

图3 音调控制电路设321C C C >>=，在中、低音频区，3C 可视开路，在高音频区，1C 、2C 可视为短路。

①当 0f f <时，音调控制器低频等效电路如图4所示，其中图4（a ）为1RP 的滑臂在最左端，对应于低音频提升最大的情况，图4（b ）为1RP 滑臂在最右端，对应于低音频衰减最大情况。

图4（a ）实质上是一个一阶有源低通滤波器，其传递函数表达式为（a ） (b)图4 音调控制器低频等效电路 (a)低音频提升 ( b)低音频衰减12121./1/1)(ωωωωj j R R RP U U S A io ++•+-==••• 式中2111C RP =ω 或 21121C RP f L π= 221212C R RP R RP +=ω 或 2212122C R RP R RP f L π+=1L f f < 时，2C可视为开路，运放的反相输入端为虚地，因运放输入电流0≈I ，4R 影响可忽略，此时电压增益为：121R R RP A uL +=1L f f =时，得Ω+Ω+•+-=•)1()1.01(1211j j R R RP A u 模为221211uLu A R R RP A =+=此时电压增益相对uL A 下降了dB 3。

2L f f =时，由公式得Ω+Ω+•+-=•)101()1(1212j j R R RP A u 模为uL u A R R RP A 14.01021212=•+=此时电压增益相对uL A 下降了dB 17。

21L Lx L f f f <<范围内，电压增益衰减速率为dB 20-/10倍频程。

同样可得出图4(b)所示电路表达式，其增益相对于中频为衰减量。

音调控制器工作在低音频时，幅频特性如图2左半部虚线所示。

②当o f f >时，音调控制器高音频等效电路如图5(a)所示。

在高音频段1C 、2C 可视为短路，4R 与1R 、2R 组成星形联接，为分析方便，将其转换成三角形联接后的等效电路如图5(b)所示。

(a) (b)图5 音调控制器高频等效电路(a)高音频等效电路 (b) 三角形联接后的等效电路电阻关系式为)/(24141R R R R R R a ++=)/(14242R R R R R R b ++=)/(42121R R R R R R c ++=若取421R R R ==，则421333R R R R R R c b a =====这时高频等效电路如图6所示，图6（a ）为2RP 的滑臂在最右端时，对应于高频提升最大的情况，图6（b ）为2RP 滑臂在最左端时，对应于高频衰减最大的情况。

该电路为一阶有源高通滤波器，其传递函数表达式为43./1/1)(ωωωωj j R R U U S A a b i o++•-==••• 4.2.7 333)(1C R R a +=ω 或 331)(21C R R f a L +=π 3341C R =ω 或 33221C R f H π=（a ） （b ）图6 高频等效电路（a ）高频提升 （b ）高频衰减通过低频等效电路相同方法分析，可得到以下关系式：1H f f < 时，3C 可视为开路，)0(10dB A u =1H f f = 时， )9.2(4.1203dB A A u u ==2H f f = 时， )17(1.72/1004dB A A u u ==2H f f > 时，3C 可视为短路，电压增益为33/)R R R A a uH +=21H Hx H f f f <<范围内,电压提升速率为20dB/10倍频程，音调控制器高频时幅频特性如图2中右半部虚线所示。