1、武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 工作單位：工作單位： 信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院 題題 目目: : 音響放大器設(shè)計(jì)與制作音響放大器設(shè)計(jì)與制作 初始條件：初始條件：集成芯片 LM324 三塊，LM386 一塊，瓷片電容，電解電容，電位器 若干，4/0.5W 揚(yáng)聲器一個(gè)。 要求完成的主要任務(wù)要求完成的主要任務(wù): : （1）技術(shù)指標(biāo)如下： a輸出功率：0.5W； b負(fù)載阻抗：4 歐姆； c頻率響應(yīng)：fLfH=50Hz20KHz； d 輸入阻抗：20K 歐姆； e整機(jī)電壓增益： 50dB； （

2、2）電路要求有獨(dú)立的前置放大級(jí)（放大話筒信號(hào)） 。 （3）電路要求有獨(dú)立的功率放大級(jí)。 時(shí)間安排：時(shí)間安排： 2016 年 1 月 10 日 查資料 2016 年 1 月 11，12 日 設(shè)計(jì)電路 2016 年 1 月 13 日 仿真 2016 年 1 月 14 日，15 日 實(shí)物調(diào)試 2016 年 1 月 16 日 答辯 指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師簽名： 年年 月月 日日 系主任（或責(zé)任教師）簽名：系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年年 月月 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 日日 目錄目錄 摘摘 要要.3 3 ABSTRACTABSTRACT.4 4 電路方案的比較與論證電路方案的比較

3、與論證.5 5 1.1 音響放大器的總設(shè)計(jì) .5 1.2 放大電路的比較與論證 .5 1.3 音頻功率放大電路的比較與論證 .6 2 2 核心元器件介紹核心元器件介紹 .7 7 2.1 LM324 的介紹.7 2.2 LM386 的介紹.9 3 3 電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì) .1010 3.1 直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì) .10 3.2 話音放大器 .11 3.3 混合前置放大器 .11 3.4 音調(diào)控制器 .12 3.5 功率放大電路的設(shè)計(jì) .17 3.6 總電路圖 .18 4 4 用用 MULTISIMMULTISIM 進(jìn)行仿真進(jìn)行仿真 .1818 4.1 話放與混放性能測(cè)試 .18 4.2 單獨(dú)功放

4、性能測(cè)試 .20 4.3 整體性能測(cè)試 .20 4.4 仿真結(jié)果分析.22 5 5 音響放大器的技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試音響放大器的技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試 .2323 5.1 相關(guān)性能參數(shù)的測(cè)量 .23 5.2 整機(jī)信號(hào)試聽(tīng) .24 5.3 實(shí)物調(diào)試 .24 心得與體會(huì)心得與體會(huì).2525 參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn).2626 附件附件 1 1：電路原理圖：電路原理圖 .2727 附件附件 2 2：元件清單：元件清單 .2828 附件附件 3 3：實(shí)物圖：實(shí)物圖 .2929 附件附件 4 4：本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表：本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 .3030 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 摘摘 要要

5、本文介紹了音響的構(gòu)成、功能、及工作原理，音響放大器所需要設(shè)計(jì)的電 路為話音放大器，混合前置放大器，音調(diào)控制器及功率放大器。話音放大器的 作用是不失真的放大聲音信號(hào)。其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗；音調(diào)控 制器主要是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性，因此音調(diào)控制器的電路可由低 通濾波器與高通濾波器組成。 關(guān)鍵詞：音響放大器；話放級(jí)；混合前置放大器，音調(diào)控制級(jí)；功放級(jí)。 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 Abstract This paper introduces the structure, function and working principle of the sound s

6、ystem, and the design of the circuit is the voice amplifier, the hybrid preamplifier, the pitch controller and the power amplifier. The function of the voice amplifier is to amplify the sound signal without distortion. The input impedance should be far greater than the output impedance of the microp

7、hone; pitch controller is mainly controlling and regulating the amplitude frequency characteristics of the audio amplifier, so the tone control circuit can be composed of a low pass filter and high pass filter. Key words : Audio amplifier; audio amplifier; hybrid preamplifier, pitch control level; p

8、ower amplifier. 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 電路方案的比較與論證 1.1 音響放大器的總設(shè)計(jì) 首先確定整機(jī)電路的級(jí)數(shù)，再根據(jù)各級(jí)的功能及技術(shù)指標(biāo)要求分配電壓增 益，然 后分別計(jì)算各級(jí)電路參數(shù)，通常從功放級(jí)開(kāi)始向前級(jí)逐級(jí)計(jì)算。根據(jù)本 設(shè)計(jì)要求，輸入信號(hào)為 5mv，負(fù)載為 4/0.5W 的揚(yáng)聲器，因此電路系統(tǒng)的總電 壓增益 Av=316(50dB)。各級(jí)分配如下圖 1.1.1。功放級(jí)增益由集成功放塊決定， 取 Av4=20(26dB)，音調(diào)控制級(jí)在 f=1KHZ 時(shí)，增益應(yīng)為(0dB)，但實(shí)際電路有可 能產(chǎn)生衰減，取 Av3=0.8(-2dB)。話放級(jí)與混合級(jí)一

9、般采用運(yùn)算放大器，但會(huì) 受到增益帶寬積得限制，各級(jí)增益不宜太大，取 Av1=8.5(26dB)， Av 2=3（9.5dB)。可以通過(guò)控制滑動(dòng)變阻器來(lái)控制輸出，上述分配方案還可在 實(shí)驗(yàn)中適當(dāng)變動(dòng)。 1.2 放大電路的比較與論證 方案一：采用 uA741 運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)電路，uA741 通用高增益運(yùn)算通用放 大器，早些年最常用的運(yùn)放之一，應(yīng)用非常廣泛，為雙列直插 8 腳或圓筒 8 腳 封裝。工作電壓22V，差分電壓30V，輸入電壓18V，允許功耗 500mW。 方案二：采用 LM324 通用四運(yùn)算放大器，雙列直插 8 腳封裝，內(nèi)部包含四 組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立

10、。它有 5 個(gè) 引出腳，其中“+” 、 “-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端， “V+” 、 “V-”為正、負(fù)電源端， “Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中 Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 方案選取：uA741 是通用放大器，性能不是很好，滿足一般需求，而 LM324 功放級(jí)音調(diào)級(jí)混合級(jí)話放級(jí) AV1=8.5 18.5dBAV2=3 9.5dBAV3=0.8 -2dBAV4=20 26dB 5mv 125mv42mv100mv 2.0V 圖 1.1.1 增益分配示意圖 武漢理工大學(xué)模擬電子技

11、術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 四運(yùn)放大器具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu) 點(diǎn)。本設(shè)計(jì)放大倍數(shù)不高，LM324 能達(dá)到頻響要求，故選用 LM324 四運(yùn)放大器。 1.3 音頻功率放大電路的比較與論證 方案一：采用 SL34 集成功率放大器， SL34 是低電壓集成音頻功放，功耗 低、失真小，工作電壓為 6V，8 負(fù)載時(shí)，輸出功率在 300mW 以上。主要用于收 音機(jī)及其它功放。 方案二：TDA2030 芯片所組成的功放電路，它是一款輸出功率大，最大功 率到達(dá) 35W 左右， 靜態(tài)電流小，負(fù)載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)電流大既可帶動(dòng) 4-16 的 揚(yáng)聲器，電路簡(jiǎn)潔，制作方便、性能可靠的高保

12、真功放，并具有內(nèi)部保護(hù)電路。 方案三： LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、 電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收 音機(jī)之中。LM386 電源電壓 4-12V，音頻功率 0.5w。LM386 音響功放是由 NSC 制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到 15V，消耗靜態(tài)電流為 4mA， 當(dāng)電源電壓為 12V 時(shí)，在 8 歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百 mW 的功率。它的典 型輸入阻抗為 50K。 方案選取： 本課題要求音響放大器的額定功率在 0.5w，然而 TDA2030 輸出功率太大， 故選用 LM386。頻率響應(yīng) fLfH50

13、Hz20kHz；而單電源供電音頻功率放大器 已經(jīng)達(dá)到所需要的目標(biāo)。并且它較少元件組成單聲道音頻放大電路、裝置調(diào)整 方便、性能指標(biāo)好等特點(diǎn)。而 BTL 電路雖然也有以上的功能，但制作復(fù)雜，不 利于維修。 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 2 核心元器件介紹 2.1 LM324 的介紹 LM324 引腳圖簡(jiǎn)介： LM324 系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源 應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作 在低到 3.0 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分 之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許

14、多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置 元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖 1 所示的符號(hào)來(lái)表示，它有 5 個(gè)引出 腳，其中“+” 、 “-”為兩個(gè)信號(hào)輸 入端， “V+” 、 “V-”為正、負(fù)電源 端， “Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸 入端中， Vi-（-）為反相輸入端， 表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。實(shí)物如圖 2.1.1，LM324 的引腳排列見(jiàn)圖 2.1.2。 圖 2.1.1 LM324 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 圖 2.1.2 LM324 的特點(diǎn)： 1.短跑保護(hù)輸出。 2.真差動(dòng)輸入級(jí)

15、。 3.可單電源工作：3V-32V。 4.低偏置電流：最大 100nA。 5.每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器。 6.具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?7.共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源。 8.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列。 9.輸入端具有靜電保護(hù)功能。 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 圖 2.1.3 典型原理圖（所示為電路的四分之一） LM324 系列采用兩個(gè)內(nèi)部補(bǔ)償，二級(jí)運(yùn)算放大器，每個(gè)運(yùn)放的第一級(jí)由帶 輸入緩沖晶體管 Q21 和 Q17 的差動(dòng)輸入器件 Q20 和 Q18，以及差動(dòng)到單端轉(zhuǎn)換 器 Q3 和 Q4。第一級(jí)不僅完成第一級(jí)增益的功能，而且要完成電平移動(dòng)和減小 跨導(dǎo)的功能。由于跨導(dǎo)的減小，僅需使用一個(gè)較小

16、的補(bǔ)償電容（僅 0.5pF） ，從 而就可以減小芯片尺寸，跨導(dǎo)的減小可由將 Q20 和 Q18 的極電集分離而實(shí)現(xiàn)。 該輸入級(jí)的另一特征是，在單電源工作模式下，輸入共模范圍包含負(fù)輸入和地， 無(wú)論是輸入器件或者差動(dòng)到單端變換器都不會(huì)飽和，第二級(jí)含標(biāo)準(zhǔn)電流源負(fù)載 放大器級(jí)。 2.2 LM386 的介紹 LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電 源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于 錄音機(jī)和收音機(jī)之中。 LM386LM386 內(nèi)部電路內(nèi)部電路 LM386 內(nèi)部電路原理圖如圖 2.2.1 所示。與通用型集成運(yùn)放相類似，它是 一個(gè)三級(jí)放大電路

17、。 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 圖 2.2.1 第一級(jí)為差分放大電路，T1 和 T3、T2 和 T4 分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放 大電路的放大管；T5 和 T6 組成鏡像電流源作為 T1 和 T2 的有源負(fù)載；T3 和 T4 信號(hào)從管的基極輸入，從 T2 管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸 出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出 電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。 第二級(jí)為共射放大電路，T7 為放大管，恒流源作有源負(fù)載，增大放大倍數(shù)。 第三級(jí)中的 T8 和 T9 管復(fù)合成 PNP 型管，與 NPN 型管 T10 構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出 級(jí)。二極管 D1

18、 和 D2 為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。 引腳 2 為反相輸入端，引腳 3 為同相輸入端。電路由單電源供電，故為 OTL 電路。輸出端（引腳 5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。 電阻 R7 從輸出端連接到 T2 的發(fā)射極，形成反饋通路，并與 R5 和 R6 構(gòu)成 反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。 LM386 的外形和引腳的排列如圖 2.2.2 所 示。引腳 2 為反相輸入端，3 為同相輸入端； 引腳 5 為輸出端；引腳 6 和 4 分別為電源和地； 引腳 1 和 8 為電壓增益設(shè)定端；使用時(shí)在引腳 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

19、11 7 和地之間接旁路電容，通常取 10F。 圖 2.2.2 查 LM386 的 datasheet，電源電壓 4-12V 或 5-18V(LM386N-4)；靜態(tài)消耗電 流為 4mA；電壓增益為 20-200；在 1、8 腳開(kāi)路時(shí)，帶寬為 300KHz；輸入阻抗 為 50K；音頻功率 0.5W。 3 電路設(shè)計(jì) 電路整體設(shè)計(jì) 3.1 直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì) 各種電器設(shè)備內(nèi)部均是由不同種類的電子電路組成，電子電路正常工作需 要直流電源，為電器設(shè)備提供直流電的設(shè)備稱為直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源 可以將 220V 的交流輸入電壓轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定不變的直流電壓，如圖 3.1.1。 22ov AC 變壓電路

20、 Uo 直流 整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路 圖 3.1.1 電源組成框圖 話音放大器 磁帶放音機(jī) 混合前置放 大器 音調(diào)控制器功率放大器 話筒 揚(yáng)聲器 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 3.2 話音放大器 由于話筒的輸出信號(hào)一般只有 5mV 左右，而輸出阻抗達(dá)到 20k(亦有低輸 出阻抗的話筒如 20，200 等)，所以話音放大器的作用是不失真地放大聲音 信號(hào)(最高頻率達(dá)到 10kHz)。其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗，其放大倍 數(shù) Av=1+R4/R1=8.5 倍。 3.3 混合前置放大器 混合前置放大器的作用是將磁帶放音機(jī)輸出的音樂(lè)信號(hào)與電子混響后的聲 音信號(hào)混合放大。混合前

21、置放大器電路圖如圖 3.3.1。 圖 3.3.1 根據(jù) (式 3.3.1) 2 2 1 1 i f i f O V R R V R R V Vi1 為話筒放大器輸出的電壓，Vi2 為放音機(jī)輸出的電壓，Vo 為混合后輸 出的電壓。所以取 Rf =30K R2=10K；音放機(jī)輸出插孔的信號(hào)電壓一般為 100mV，已基本達(dá)到放大的要求不需要話。取 R6 =30k 。 音響放大器的性能主要由音調(diào)控制器與功率放大器決定，下面詳細(xì)介紹這 兩級(jí)電路的工作原理及其設(shè)計(jì)方法。 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 3.4 音調(diào)控制器 主要是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性，理想的控制曲線如圖 3.4.

22、1 圖 3.4.1 f0（等于 1kHz）表示中音頻率，要求增益 AV0=0dB fL1 表示低音頻轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十赫茲 fL2(等于 10fL1)表示低音頻區(qū)的中音頻轉(zhuǎn)折頻率 fH1 表示高音頻區(qū)的中音頻轉(zhuǎn)折頻率 fH2(等于 10fH1)表示高音頻轉(zhuǎn)折頻率，一般為幾十千赫茲 音調(diào)控制器只對(duì)低音頻與高音頻的增益進(jìn)行提升與衰減，中音頻的增益保持 0dB 不變。因此，音調(diào)控制器的電路可由低通濾波器與高通濾波器構(gòu)成。 C5 圖 3.4.2 音調(diào)控制器電路 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 設(shè)電容 C1= C2 C3，在低頻區(qū) C3可以視作開(kāi)路, 電路作為低通濾波器；在 中高頻區(qū)

23、，C1、 C2可以視為短路，電路作為高通濾波器。 具體分析如下： （1）當(dāng)時(shí) 0 ff 當(dāng) RP1的滑臂在最左端低頻時(shí)，對(duì)應(yīng)于提升最大的情況，如圖 3.4.3。 1 當(dāng) RP1的滑臂在最右端時(shí)，對(duì)應(yīng)于低頻衰減最大的情況，如圖 3.4.4。 2 分析表明，圖 2.4.2 所示電路是一個(gè)一階有源低通濾波器，其增益函數(shù)的 表達(dá)式為： (式 3.4.1) 1 2 1 21 / )(1 / )(1 )( j j R RRP V V jA i o 式中或者 21 1 1 CRP 21 1 2 1 CRP fL , 或 221 21 2 )( CRRP RRP 221 21 2 2 )( CRRP RRP

24、fL 圖 2.4.3 所示電路是一個(gè)一階有源低通濾波器，當(dāng)時(shí)，C2可視為開(kāi)路， 1L ff 運(yùn)放的反向輸入端可以視為虛地，R4 的影響可以忽略，其增益函數(shù)的表達(dá)式為： 1 21 )( R RRP AVL 圖 3.4.3 RP1的滑臂在最左端的等效電路圖 3.4.4 RP1的滑臂在最右端的等效電路 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 在當(dāng),故可由下式： 121 10 LLL ffff時(shí)，因?yàn)?1 2 1 21 / )(1 / )(1 )( j j R RRP V V jA i o 得： 計(jì)算其模： j j R RRP VA 1 1 . 01 1 21 1VL VA R RRP A5

25、 . 0 2 1 21 1 此時(shí)的電壓增益相對(duì)于 AVL下降了 3dB。 在當(dāng),故可由式 3.4.1時(shí)， 2L ff 得： 計(jì)算其模： 101 1 1 21 2 j j R RRP AV VL VA R RRP A14 . 0 10 2 2 1 21 2 此時(shí)的電壓增益相對(duì)于 AVL下降了 17dB。 同理可以得出圖 3.4.4 所示電路的相應(yīng)表達(dá)式，其增益相對(duì)于中頻區(qū)的衰 減量。 （2）當(dāng)時(shí) 0 ff C1、C2視為短路電路作為高通濾波器的等效電路如圖 3.4.5： 圖 3.4.5 高通濾波器的等效電路 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 將 C1、C2視為短路,R1、R2、R

26、4從星型連接改做為三角形連接后的電路圖如 圖 3.4.6： 若取 R1=R2=R4,則 Ra=Rb=Rc=3R1=3R2=3R4 當(dāng) RP2的滑臂在最左端高頻時(shí)，對(duì)應(yīng)于高頻提升最大的情況，如圖 1 2.4.6： 當(dāng) RP2的滑臂在最右端時(shí)，對(duì)應(yīng)于高頻衰減最大的情況如圖 3.4.8。 2 分析表明，圖 3.4.7 所示電路是一個(gè)一階有源高通濾波器，其增益函數(shù)的 表達(dá)式為： （式 3.4.2） 4 3 i / )j (1 / )j (1 a b )j ( R R V V A O 式中或者 33 3 )CR(Ra 1 33 1 )CR(Ra2 1 H f Rc RP2 Vo Vi C3 R3 Ra

27、Rb 圖 3.4.6 高通濾波器等效電路的轉(zhuǎn)換電路 vo 圖 3.4.7 RP2的滑臂在最左端的等效電路圖 3.4.8 RP2的滑臂在最右端的等效電路 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 , 或 33 4 1 CR 33 2 2 1 CR fH 當(dāng)時(shí)，C3視為開(kāi)路，此時(shí)電路電壓增益 AVO=-1（0dB） 。)( 31 H ff 在當(dāng)時(shí)，因?yàn)?，由?2.4.2 得 AV3=AVO 1H ff 12 10 HH ff2 此時(shí)電壓增益 AV3相對(duì)于 AVO提升了 3 dB。 在當(dāng)時(shí)，C3視為開(kāi)路，此時(shí)電壓增益 AV4=AVO 2H ff 2 10 此時(shí)電壓增益 AV4相對(duì)于 AVO提

28、升了 17dB。 在當(dāng)時(shí)，C3 視為短路，此時(shí)電壓增益 AVH=（Ra+R3）/R3 2H ff 同理可以得出圖 3.4.9 所示電路的相應(yīng)表達(dá)式，其增益相對(duì)于中頻區(qū)的衰 減量。 根據(jù)音響放大器的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合的表達(dá)式可知， VL A 、的阻值一般取到幾千歐到幾百歐?，F(xiàn)取，有 1 R 2 R 1 PR 1 PR470K ，。 2 11 1 0.008 2 L CF f PR 1 2 2 1 PR 52 1 L L RK f f 取標(biāo)稱值，則，。由前述的假設(shè)條件可得， 2 0.01CF 2 51RK ， ， 123 51RRRRK 12 PR =PR470K 12 0.01CCF 。由于在低

29、音時(shí)，音調(diào)控制電路輸入阻抗近似為，所以級(jí) 3 470CpF 1 R 間耦合電容可取。10 io CCF 圖 3.4.9 中頻區(qū)增益等效電路 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 通過(guò)上述分析計(jì)算，各元件的參數(shù)如下圖 3.4.10 所示 圖 3.4.10 3.5 功率放大電路的設(shè)計(jì) 功率放大器(簡(jiǎn)稱功放)的作用是給音響放大器的負(fù)載 RL(揚(yáng)聲器)提供一定 的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失 真盡可能地小，效率盡可能高。 圖 3.5.1 由 Av=2R7/（R5+R6/R18） ，根據(jù)增益的分配，當(dāng) 1.8 之間的電阻恰好為零 時(shí)，此時(shí)電壓增益為 20

30、 倍，故取 R18=0。電路如上圖 3.5.1 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 3.6 總電路圖 圖 3.6.1 4 用Multisim進(jìn)行仿真 4.1話放與混放性能測(cè)試 話放仿真結(jié)果：輸入 1kHz 的 5mVp 正弦波的情況下放大倍數(shù)為 8.5 倍 電路情況良 好 圖4.1.1 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 輸出波形： 圖4.1.2 話放和混合放大器仿真結(jié)果：電壓增益25.7，電路情況良好 圖4.1.3 輸出波形： 圖4.1.4 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 4.2單獨(dú)功放性能測(cè)試 輸入信號(hào)100mVp,頻率1k Hz,電壓增益Av

31、=20,如圖4.2.1所示，輸出與輸入端波 形如圖4.2.2，波形良好，未出現(xiàn)失真，電路狀態(tài)良好。 圖 4.2.1 圖 4.2.2 4.3整體性能測(cè)試 1.輸入5mVp,50 Hz信號(hào)，波形如圖4.3.1所示，未出現(xiàn)失真情況。通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng) 變阻器功率可達(dá)到0.5W。 圖4.3.1 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 2.輸入5mVp,1kHz的信號(hào)，電壓增益大于316滿足要求，增益如圖4.3.3所示，輸 出輸入波形如圖4.3.4所示，未為出現(xiàn)失真。調(diào)節(jié)功率為0.5W。 圖4.3.3 圖4.3.4 3.輸入5mVp,20kHz的信號(hào)，電壓增益大于316，如圖4.3.5所示，輸出輸入

32、波形 如圖4.3.6所示，未出現(xiàn)失真。調(diào)節(jié)功率為0.5W。 圖4.3.5 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 圖4.3.6 4.4 仿真結(jié)果分析 在輸入頻率為 5OHz20KHz 時(shí)，得到的波形良好，說(shuō)明在 50Hz20KHz 有良好的 頻率響應(yīng)。并且得到的放大倍數(shù)也在 316 倍以上，達(dá)到了要求的衰減度，說(shuō)明方案 是可行的，仿真成功。 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 5 音響放大器的技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試 5.1 相關(guān)性能參數(shù)的測(cè)量 1.額定功率：音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值時(shí)的最大功率稱為額定 功率，其表達(dá)式為：PO=VO2/RL，式中，RL 為額定負(fù)載阻抗，V

33、O 為 RL 兩端 的最大不失真電壓有效值。測(cè)量時(shí)函數(shù)發(fā)生器輸出 fi=1kHz 正弦波作為音響放 大器的輸入信號(hào)，功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻，如有音調(diào)控制器，控 制器的兩個(gè)電位器調(diào)節(jié)到中間位置，音量控制電位器調(diào)到最大值，用雙蹤示波 器觀察 Vi 及 Vo 的波形，失真度測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè) Vo 的波形失真（無(wú)失真度儀可用 肉眼觀察無(wú)明顯失真） 。逐漸增大輸入電壓 Vi，直到輸出的波形剛好不出現(xiàn)削 波失真，此時(shí)對(duì)應(yīng)最大輸出電壓，同時(shí)可算出額定功率值。 2.頻率響應(yīng)：調(diào)節(jié)音量旋鈕使輸出電壓約為最大輸出電壓的 50%， Vi=5mV，測(cè)量方法和其他實(shí)驗(yàn)中幅頻特性曲線的測(cè)量方法相同。 3.輸入阻抗：從

34、音響放大器輸入端(話音放大器輸人端)看進(jìn)去的阻抗稱為輸入阻 抗，測(cè)量方法和放大器的輸人阻抗測(cè)量方法相同。 4.輸入靈敏度：使音響放大器輸出額定功率時(shí)所需的輸入電壓有效值稱為 輸入靈敏度。測(cè)量時(shí)函數(shù)發(fā)生器輸出 fi=1kHz 正弦波作為音響放大器的輸入信 號(hào)，功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻，音調(diào)控制器的兩個(gè)電位器調(diào)節(jié)到中 間位置，音量控制電位器調(diào)到最大值，測(cè)量方法是，使 Vi 從零開(kāi)始逐漸增大， 直到 Vo 達(dá)到額定功率值時(shí)的輸入電壓值即為輸入靈敏度。 5.噪聲電壓：音響放大器的輸入為零時(shí)，輸出負(fù)載 RL 上的電壓稱為噪聲電 壓，測(cè)量時(shí)功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻，如有音調(diào)控制器，控制器的

35、 兩個(gè)電位器調(diào)節(jié)到中間位置，音量控制電位器調(diào)到最大值，輸入端對(duì)地短路， 用示波器觀測(cè)輸出負(fù)載 RL 端的電壓波形，用交流毫伏表測(cè)量其有效值。 6.整機(jī)效率：在輸出額定功率的情況下，將電流表串入 VCC 支路中，測(cè)得 總電流 I，則效率為 o CC P VI 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 5.2 整機(jī)信號(hào)試聽(tīng) 用 8、0.5W 的揚(yáng)聲器代替負(fù)載電阻 RL，進(jìn)行以下功能試聽(tīng)： 1.話音擴(kuò)音：將低阻話筒接話音放大器的輸人端，應(yīng)注意，揚(yáng)聲器輸出的 方向與話筒輸入的方向相反，否則揚(yáng)聲器的輸出聲音經(jīng)話筒輸人后，會(huì)產(chǎn)生自 激嘯叫。講話時(shí)，揚(yáng)聲器傳出的聲音應(yīng)清晰，改變音量電位器，可控制聲音

36、大 小。 2.Mp3 音樂(lè)試聽(tīng)：將 MP3 輸出的音樂(lè)信號(hào)，接入混合前置放大器，揚(yáng)聲器 傳出的聲音應(yīng)清晰，改變音量電位器，可控制聲音大小。 3.混音功能：MP3 音樂(lè)信號(hào)和話筒聲音同時(shí)輸出，揚(yáng)聲器傳出的聲音應(yīng)清 晰，適當(dāng)控制話音放大器與 Line In 輸出的音量電位器，可以控制話音音量與音 樂(lè)音量之間的比例。 5.3 實(shí)物調(diào)試 1.對(duì)話放級(jí)進(jìn)行調(diào)試：調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，輸入 1k Hz,有效值為 5mV 的 信號(hào)，用電表對(duì)輸出端電壓進(jìn)行檢測(cè)，并用示波器觀察波形，測(cè)得輸出信號(hào) 41.5mV,Av=8.3,滿足仿真要求。 2.對(duì)混放級(jí)進(jìn)行調(diào)試：輸入 1k Hz,有效值 41.5mV 的信號(hào)，測(cè)得

37、輸出電壓信 號(hào) 134mV,Av=3.2,滿足仿真要求。 3.對(duì)功放級(jí)進(jìn)行調(diào)試：輸入 1K HZ,有效值 100mV 的信號(hào)，測(cè)得輸出電壓 2.914V,AV=30,放大倍數(shù)過(guò)大，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn) 1 端和 8 端接有電阻，使得增益表 達(dá)式中分母變小，從而放大倍數(shù)增大。 4.整機(jī)調(diào)試：用杜邦線將各級(jí)連接在一起，輸入信號(hào)，結(jié)果輸出交流信號(hào) 為零，電路出現(xiàn)故障。 武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 心得與體會(huì) 本學(xué)期我們開(kāi)設(shè)了模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)這門(mén)課，正所謂“紙上談兵終覺(jué) 淺，覺(jué)知此事要躬行。 ”學(xué)習(xí)任何知識(shí)，僅從理論上去求知，而不去實(shí)踐、探索 是不夠的，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)不僅能加深我們對(duì)電子電路的認(rèn)識(shí)，而且還及時(shí)、 真正的做到了學(xué)以致用。 歷時(shí)這一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)即將畫(huà)上圓滿的句號(hào)。回頭看看，不禁感慨眾 多，課程設(shè)計(jì)