全集成电路高保真扩音机1

集成电路高保真扩音机课程设计

主要有话筒放大器加法放大电路前置放大器音调控制器功率放大器及电源电路组

扩音机整机基本电路图

基本资料

1 前置放大器

由于输入的音频信号比较弱，一般在音调控制器前面应加一个前置放大器，考虑到设计电路对频率的响应，及零输入时对电压，电流的要求，前置放大器选择用集成运算放大器LF353，LF353属于高输入阻抗低噪音的集成器件，其中输入阻抗104兆欧，输入电流极为50X10-12A,单位增益频率为4MHZ，转换速率为13V/us。

前置放大电路由LF353组成的两级放大电路，第一级放大电路的Au1=11，即1+R3/R2=10,其中取R2=10k，R3=100k。取Au2=11同样R5=10k，R6=100k，耦合电容C1和C2取10uf，C4,C5取100uf，以保证扩音电路的低频响应。其他元件参数选择：C3=100pf，R7=22k，电路直流电源为正负12v。

图1.1 前置放大电路

2 音调控制器电路

音调控制器的功能为：调节音响放大的频率响应，更好的满足人们的听觉感应。音调控制器对高音和低音进行升高或衰减，对中音信号增益不变。

音调控制器的关键是电阻电容网络的的选频作用，输入信号是通过两个支路送入到放大器的输入端的。一条是经过R8，Rp1，C6，R9到输入端，并经过C7，R10到输出端形成负反馈，另一条经过Rp2,R11,C5进入输入端，两支路的电容容量相差较大，其中C6，C7容量大对低频信号影响大，C5容量小对高频信号起作用。

图2.1 音调控总电路

（1）中频段

中频段此时C6，C7视为短路，C5视为开路，其等效电路图为;

图2.2

此时的放大倍数为-R10/R8=-1。

（2）低频区

当Rp1调到左端时，C6被短路，等效电路图如图2.1，可得带低音最大提升量Au1=(R9+Rp1)/R8=(470+51)/51=10.21 (约20dB)

低音转折频率

fL1=1/2*3.14*Rp1C7=34HZ, fL2=R9+Rp1/2*3.14Rp1C7=346HZ。

当Rp1调到右端时，C7被短路，等效电路图如图2.2，低音最衰减量;

Au2= R9/R8+Rp1=51/470+51=0.098 (约-20dB)

Fl’1=1/2*3.14*Rp1C7=34HZ, fL’2=R9+Rp1/2*3.14Rp1C7=346HZ。

随着低音频区信号频率的提高低音信号的提升和衰减幅度均减少。

图2.3 低频提升电路图

图2 .4 低频衰减电路图

（3）高频区

信号在高频区时C6，C7视为短路，其等效电路图如图 3.1，为了便于说明将电路中的T型电路转换为三角形电路。

调节Rp2可使高音的放大倍数的得到提升或衰减，Rp2 到左端时高音提升，滑到右端时高音衰减，其最大提升和衰减量为：

Au1=Rb/Ra//R10=9.5 （约20dB）

Au2=Rb//R10/Ra=0.105 (约-20dB)

高转折频率为：

fL1=1/2*3.14*(Ra+R10）C8=2.82KHZ

fL2=1/2*3.14R10C8=26.8KHZ

3 功率放大电路

功率放大电路是电子电路中一个十分重要的部分。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，要求效率尽量高失真尽可能小，输出功率足够大。不同与前置放大器，功率放大器不仅对音频电压信号进行放大，而且放大了音频电流信号，以满足外界负载的功率要求，同时功率放大器还有效率特性平坦，高信噪比和优良的动态特性等功能。

功率输出级的电路结构有很多形式，选择有分立元件组成的功率放大器或单片集成功率放大器均可。为了巩固在电子线路课程中所学的理论知识，这里选用集成运算放大器组成的典型的OCL功率放大器。其中有运算放大器组成输入电压放大器，由晶体管VT1，VT2，VT3，VT4组成的复合管为功率输出级。三极管VT1，VT2都为NPN管，仍组成NPN管，VT3，VT4为不同类型的晶体管所组成的复合管种类由第一只管子决定，能为NPN管。

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3.3.1 确定电源电压

功率放大器的设计要求是最大输出功率Po max=U2om/RL,可得Uom=2Po max，考虑功率输出管VT2，VT4的饱和压降和发射级电阻R21，R22的压降作用，电源电压常数取Vcc=（1.2-1.5）Uom，将已知参数代入上式，电源电压可选正负12V。

3.3.2 复合管的选择

VT1，VT2分别与VT4组成复合管，它们承受的最大电压均为2Vcc，考虑到R18，R20的分流作用和晶体管的损耗，晶体管VT1，VT3的集电极功耗为：

Pc max=(1.1-1.5)Pc max/β2,而实际选择VT3参数时要大于该最大值。另外，为了复合

输出互补类型的三极管，一定要使VT1，VT3互补，且要求尽可能对称。VT1可选用9013，VT3选用9015.

3.3.3 输出晶体管的选择

输出功率管VT2，VT4选择同类型的NPN型大功率管，其承受的最大反向电压UCEmax=2Vcc，每只晶体管的最大集电极电流为Icmax=Vcc/R=1.6A；每只晶体管的最大集

电极功耗Pc max=0.2Pc max=1.6W。所以在选择功率三极管时，处应使两只管的β值尽量对

称外，其极限参数还应满足下面关系VBRceo>2Vcc,Icm>Icmax。根据上述关系选择功率三极管为3DDO1.

3.3.4 电阻的估算

R18，R20用来减小复合管的穿透电流，两组织的太小会影响复合管的稳定性，太大又会影响输出功率，估阻值一般取R18=R20=(5~10)Riz,Riz为VT1，VT2管的输入端等效电阻，

其大小可用公式Riz=rbe+（1+β2）R21来计算，大功率管的rbe约为10

Ω，β为20倍。输出功率管的发射极电阻R21，R22起电流负反馈作用使电路的工作点更

稳定，从而减少非线性失真。一般取R21=R22=（0.05~0.1）RL.由于VT1，VT3管的类型不同，接法不一样，这样加到VT1，VT3管基极输入端的信号将不对称。为此，增加R17，R19作为平衡电阻，是两只管子的输入阻抗相等，一般选择R17=R19=R18Riz/(R18+Riz).根据以上条件，选择电路元件值为R21=R22=1Ω，R18=R20=270Ω,R17=R19=30Ω.

3.3.5 确定静态偏执电路

为了克服交叉失真，由R15,R16,R13和二极管VD1,VD2共同组成两队复合管偏置电路，使输出工作再甲乙类状态。R15,R16的阻值要根据输出级输出信号的幅度和前几运算放大器的最大允许输出电流考虑。静态时功率放大器的输出端对地的点位应为0（VT1.VT2与VT3应处于微通状态）