音响放大器_毕业设计（论文）

200 届毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 （论文） 材 料 系 、 部： 电子与信息工程系 专 业： 电子信息工程技术 2009年5月 材料清单 1、毕业设计（论文）课题任务书 2、指导教师评阅表 3、答辩及最终成绩评定表 4、毕业设计说明书 5、附录材料 2009 届毕业设计（论文）课题任务书 系：电气与信息工程系 专业：电子信息工程技术 指导教师 张忠贤 学生姓名 尹军艳 课题名称 音响放大器的设计 内容及任务 设计内容 · 一个音响放大器，要求具有话音放大、音调输出控制、对输入信号进行扩音。 · 以集成运放为核心进行设计。 · 已知：Vcc=9v,话筒模拟输入电压为5v,电子混响延时器模块1片，集成功放LM1875芯片1片，负载电阻 ，扬声器一个。 · 音响放大器的组成简介（话音放大器、电子混响器、混合前值放大器、音调制器 · 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择：本设计选择直接给定信号，由磁带防音机提供。 · 各单元电路的设计，作各单元电路的原理框图 · 功率放大器的选择，本设计选择LM1875。 · 电路安装与调试 设计任务 · 设计一个具有话音放大的音响放大器 拟达到的要求或技术指标 ① 具有话音放大 ② 具有音调控制 ④ 具有音量控制 ⑤额定功率 ⑥负载阻抗 ⑦频率响应 ⑧输出电压 进度安排 起止日期 工作内容 备注 2月10日～2月28日 3月1日～3月9日 3月10日～3月30日 4月1日～5月4日 5月5日～5月17日 5月18日～5月24日 熟悉任务书，查找相应资料 拟出设计题纲 音响放大器的设计（各单元电路框图） 电源的原理图和PCB图 系统调试，撰写设计说明书 准备答辩 5% 5% 35% 15% 30% 10% 主要参考资料 [1]李万臣，模拟电子技术基础实验与课程设计.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2002 [2]任为民，电子技术基础课程设计指导.北京:中央广播电视大学出版社,1986 [3]李锋，刘小魁. 模拟电子技术设计.湖南:湖南大学出版社,2004 [4]彭介华， 电子技术课程设计指导.北京:高等教育出版社,1997 [5]张永端,杨林耀,张雅兰.电路 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 基础.西安:西安电子科技大学出版社,1998 [6]王喜成.音响技术. 西安:西安电子科技大学出版社,1997 [7]王川,姚建永.实用电源技术.重庆大学出版社,2000 [8]童丹，模拟电子技术设计基础师，山东:济南大学出版社，1996 [9]邓汉，勤音响设计与电路原理，西安:西安电子科技大学出版社,2001 [10]谢婉青，集成运算放大器应用原理，北京:清华大学出版社,1997 教研室 意见 年 月 日 系主管领导意见 年 月 日 湖南工学院2009 届毕业设计（论文）指导教师评阅表 系： 电气与信息工程系 学生姓名 尹军艳 学 号 401060540 班 级 电0604班 专 业 电子信息工程技术 指导教师姓名 张忠贤 课题名称 音响放大器的设计 评语：（包括以下方面，①学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 性；②检索和利用文献能力、计算机应用能力；③学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；） 是否同意参加答辩： 是□ 否□ 指导教师评定成绩 分值： 指导教师签字： 年 月 日 湖南工学院2009 届毕业设计（论文）答辩及最终成绩 评 定 表 系（公章）： 学生姓名 尹军艳 学号 401060540 班级 电0604班 答辩 日期 课题名称 音响放大器的设计 指导 教师 成 绩 评 定 分值 评 定 小计 教师1 教师2 教师3 教师4 教师5 课题介绍 思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。 30 答辩 表现 思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。 必 答 题 40 自 由 提 问 30 合 计 100 答 辩 评 分 分值： 答辩小组长签名： 答辩成绩a： ×40％＝ 指导教师评分 分值： 指导教师评定成绩b： ×60％＝ 最终评定成绩： 分数： 等级： 答辩委员会主任签名： 年 月 日 说明：最终评定成绩＝a+b，两个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的10％左右。 摘 要 音响放大器可以用来话音扩音、音乐欣赏、卡拉OK伴唱，其中的电子混响器使声音听起来具有一定深度感和空间立体感。音响放大器是由话筒放大器、混合前置放大器、电子混响器、音调控制器、功率放大器几部分组成。本设计目的具有话音放大、音调控制、音量控制；拟达到的技术指标：额定功 、负载阻抗 、频率响应 、输出电压 EMBED Equation.3 。设计意义：音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。通过音响放大器设计，使我们认识到一个简单的模拟电路系统，应当包括信号源、输入级、中间级、输出级和执行机构。信号源的作用是提供待放大的电信号，如果信号是非电量，还须把非电量转换为电信号，然后进入输入级，中间级进行电流或电压放大，再进入输出级进行功率放大，最后去推动执行机构做某项工作。 关键词：集成运算放大器；集成功率放大器；LM1875 。 ABSTRACT The acoustic amplifier may use for the voice to amplify, music appreciation, the Kara OK vocal accompaniment, electronic reverberation employing according to ability sound sounds to have certain depth perception and the spatial stereoscopic effect.The acoustic amplifier is by the transmitter amplifier, the mix pre-amplifier, the electronic reverberant unit, the tone controller, power amplifier several parts is composed.This design goal has the voice to enlarge, the tonality control, the volume control; Plans technical specification which achieved: Fixed merit, loaded impedance, frequency response, output voltage.This design significance: The acoustic technology development has experienced the electron tube, the transistor, the field effect tube historical period, all respectively has its characteristic in the different historical period.Will estimate the acoustic technology next development mainstream for the digital sound technology.Through the acoustic amplifier design, makes us to realize to a simple analogous circuit system, must include the supply oscillator, the input level, the middle level, the output stage and the implementing agency.The supply oscillator function provides treats the enlargement the electrical signal, if the signal right and wrong electric quantity, still needs the non-electrical quantity to transform into the electrical signal, then enters the input level, the middle level carries on the electric current or the voltage amplification, again enters the output stage to carry on the power to enlarge, finally impels the implementing agency to do some work. key word: Integration operational amplifier；integration power amplifier. 目 录 11 绪论 2 音响放大器的基本组成简介 2 2.1 音响放大器的基本组成框图 2 2.2 话音放大器 2 2.3 电子混响器 3 2.4 混响前置放大器 3 2.5 音调控制器 4 2.6 功率放大器 4 3 方案选择 5 3.1方案选择 5 4 音响放大器的设计 7 4.1 电源部分的设计 7 4.1.1 电源的设计 7 4.1.2 整流滤波电路设计 8 4.1.3 稳压电路设计 8 HYPERLINK \l "_Toc229910357" 4.2 电子混响延时器 9 4.3 前值放大电路 10 4.4 滤波电路设计 13 4.5 音调控制器 17 4.6 攻率放大部分 21 4.7 采用LM1875芯片的功率放大器 24 4.8 保护电路设计 26 4.9 超低音电路 28 5 电路安装与调试 30 6 设计总结与体会 31 参考文献 32 致 谢 33 附 录1 稳压电源电路原理图 34 附 录2 稳压电源电路PCB图 35 附 录3 元件清单 ……………………………………………………….36 1绪 论 新旧世纪的的交替,不是一个简单的更迭,而是事物不断发展,循序渐进的过程。新世纪带来的是新的起点，新的追求，新的开拓。近几年来,计算机技术进入了前所未有的快速发展时期,随着电子信息技术的发展关于音响放大器在电子技术基础中所出的位置越来越来重要，它不仅是电子信息类专业的一个重要部分，而且在其它类专业工程中也是不可缺少的。放大器电路作为子系统的应用，发展更是迅速，以成为新一代电子设备不可缺少的核心部件，其现实生活中的运用也是非常普遍和广泛。 在音响放大器的制作过程中，控制该电路的主要核心电路是几个放大器的设计，其中主要包括：话音放大器，混合前置放大器，音调控制器，功率放大器等。随着电子技术的发展 ，话音放大器被广泛的应用到一系列放音设备中，混合前置放大器 也在电路和数字电子电路的设计和制作过程中不可缺少的电路部分。功率放大器的运用使电子产品的成本大大减少，并且设计简单，易于操作，可靠性好的优点。 音响放大器的设计目的是为了更好的掌握集成功率放大器内部电路工作原理，学会其外围电路的设计与主要性能参数测量方法以及掌握音响放大器的设计与电子线路系统的装试和调试技术。本次设计分为四的主要步骤：一 ：构思和设计 ，话音放大器，混合前置放大器，音调控制级和功率放大级。二：根据设计要求和选择的电路通过计算选择元器件和参数，并准确无误的设计好要设计的电路原理图。 2 音响放大器的基本组成简介 2.1 音响放大器的基本组成框图 从根本上讲，音响放大器主要包括前置放打器和功率放大器两个主要部分。它的系统框图如图2.1所示 在前置放大器中除必要的放大外还设置有话音放大器、电子混响器、混合。前置放打器和音调控制器。音响放大器内部组成框图如图1.2所示 2.2 话音放大器 由于话筒的输出信号一般只有5mv左右，而输出阻抗达到20k欧（亦有低输出阻抗的话筒如20欧，200欧等），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）。其输入阻抗远大于话筒的输出阻抗。 2.3 电子混响器 电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响的效果，使生音听起来具有一定的深度感和空间立体感。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，其组成框图如图1.2所示。其中，即成电路BBD称为模拟延时器，其内部有由场效应管子构成的多级电子开关和高密度存储器。在外加时钟脉冲作用下，这些电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行采样、保持并逐步向后一级传递，从而使BBD的输出信号相对于输入信号延迟了一段时间。如BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，则产生影响的延迟时间越长。 2.4 混响前置放大器 混响前置放大器的作用是将磁带发音机输出的音乐信号与电子混响器后的声音信号混响放大,其电路如图2.3所示.这是一个反相加法器电路,输出与输入电压的关系为：V0=-(RFV1/R1+RFV2/R2)，式中,V1为话筒放大器输出电压;V2为放音机输出电压。 图2.3 混合前置放大器 2.5 音调控制器 音调控制器主要是调节音响放大器的幅度和频率值（幅频特性）。 音调控制器的电路如图1.4所示。其中,RP33称为音量控制电位器,其滑臂在最上端时,音响放大器输出最大功率，其中,R31、R32、RP31不能取得太大,否则不可忽略运放漂移电流的影响；也不能太小,否则流过它们的电流将超出运放输出的限载。一般取几千欧姆至几百千欧姆为宜。 图2.4音调控制器的电路 2.6 功率放大器 功率放大器(简称功放)的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大,输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高功率放大器的常见形式有OTL(Output Transformerless)和OCL(Output Transformerless)电路。其中在功放中常用的有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器。 3 方案选择 3.1方案选择 方案一 ：采用锁环频率相合成技术外加音响放大器 采用锁相环频率合成技术，先用锁相环频率合成产生一定范围的频率，在通过传感器把接收到的频率信号转化音频信号。再通过低通滤波器把频率控制在音频所需要的频率范围。它的优点就是工作频率可调，也可以达到很高的频率分辨率；缺点是要求使用的滤波器通带可变，实现很困难。具体方案如3-1所示： 图3-1 锁环频率相合成技术框图 方案二：采用直接数字式频率合成器DDS技术外加音响放大器 采用直接数字式频率合成器(DDS)，是用RAM存储所需波形的量化信息，按照不同频率要求以频率控制字K为步进对相位增量进行累加，以累加相位值作为地址码读取存放在内存里。 DDS具有相对带宽很宽、频率转换时间极短、频率分辨率高等优点；另外，全数字化结构便于集成，输出相位连续，频率、相位和幅度也可实现程控。 但在方案中需要一块FPGA,一块双口RAM,那么设计的成本较高。同时电路也不好仿真。实现起来也比较困难。 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、数字激光（CD）、或DVD-Audio等现代音频信号设备，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。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。其结构框图如3-2所示： 图3-2 音响放大器的基本组成框图 本设计中，采用方案三，即直接所给定的音频信号，输入信号是由磁带放音机所提供。设计采用这种方案主要是因为：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 4 音响放大器的设计 4.1 电源部分的设计 4.1.1 电源的设计 该设计中需要用到正负16V和正负12V的直流稳压电源。一般来说直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波电路及稳压电路所组成，设计框图4-1如图所示： 本次的设计的稳压电源电路原理图如图4-2所示： 4.1.2 整流滤波电路设计 整流电路将交流电压变成单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成份，合之成为平滑的直流电压。 小功率直流电源因功率比较小，通常采用单相交流供电。由于桥式整流电路克服了半波整流的缺点，在桥式整流电路中，由于每两只二极管只导通半个周期，故流过每个二极管的平均电流仅为负载电流的一半，与半波整流电路相比较，其输出电压提高，脉动成分减小了。 为了获得平滑的直流电压，常在整流电路的后面加接滤波电路，以滤去交流成分。滤波电路常见的有电容滤波电路（主要利用电容两端电压不能突变的特性，使负载电压波形平滑，故电容应与负载并联）电感滤波电路及π型滤波电路。本设计采用电容滤波电路。 4.1.3 稳压电路设计 稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。常用的是三端式稳压器。三端固定输出集成稳压器常见的产品有CW78～系列和CW79～系列。CW78～系列：正压系列。该系列稳压块有过流、过热和调整管工作保护，以防过载而损坏。一般不需要接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。CW79～系列：负压系列。与CW78～系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。 由于输出电压决定于集成稳压块，而且我们的设计需要用到正负16V和正负12V的输出电压，故我们不采用三端式稳压器，当变压器变压出来12V时，通过桥式整流电路的特点，在 的正半周 导通时，可将它们看成短路，这样 就并联在 上，其承受的反向峰值电压 ，通理 导通时，可将它们看成短路，这样 就并联在 上，其承受的反向峰值电压 ，成而使 电压达到了16负，在经过电阻分压，使输出电压达到12V。 4.2 电子混响延时器 电子混响延时器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深度感和空间立体感。在“卡拉OK”（不需乐队，利用磁带伴奏歌唱）伴唱中，都带有电子混响延时器。 模拟混响延时电路的组成框图如下4-3图所示。其中电路BBD称为模拟延时器，器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，电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行采样、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一段时间。BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延时时间越长。BBD配要有专业专用的时钟电路，例如，MN3102时钟电路与MN3200系利的BBD配套。 电子混响延时器产生电路其优点是，在一个音响电路中可以产生很好的音响混合效果，使音响发出来的声音具有动听悦耳的效果。缺点，在这个过程中失真度相对而言会加高，同时在电路方面还要配带自己已经所定的延时时钟电路。在电路方面也比较复杂，在电路调试方面带来很多不好的地方。所以本次设计中不采用延时放大器。而是通过一个RC低通滤波器来提高音量，经过一些简单的电路来达到混响的效果。 图4-3 电子混响延时组成框图 4.3前值放大电路 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,前置放大器是一高输入阻抗、高共模抑制比、低漂流的小信号放大电路,可以采用双运放放大器,他是两个同相放大电路的简单串联组合电路,也称同相串联差分放大电路,差分输入信号从两个放大器的同相端输入,可以有效的消除两输入端的共模分量,可以获得很高的共模抑制比和极高的输入电阻。 其放大倍数AU1为： （公式要标注） 混响前置放大器的电路由运放A2组成， 这是一个反向加法器电路，输出电压U02的表达式为: 音频放大器是音响系统的主体，包括前值放大器和功率放大器两部分，必要时可以插入图示均衡器。音频放大器对音频信号进行处理和放大，用足够的功率去推动扬声器系统发声。下图为前值放大器的电路设计图： 图4-4 前值放大器的电路设计图 前值放大器。前值放大器具有双重功能，即选择音源并进行音频电压放大和音质控制。它将各种不同音源送来的不同电平的音频信号放大为大致相同的额定电平；同时通过加工处理，实现音质控制，以来复原始声音，输出高保真音频信号。因此在前值放大器中除必要的放大器外，还要置有音量控制、响度控制、音调控制、平衡控制、低频和高频噪声抑制等音质控制电路。所以，前值放大器被称为音响系统的音质控制中心。 前值放大电路常用电路有单管、双管和集成电路小信号音频电压放大器三种。 单管前值放大器电路通常采用交流负反馈型共射级放大电路和射极跟随器电路。 交流负反馈型共射级放大器电路具有输入阻抗高，失真小、电压增益基本不受晶体管参数的影响等特点，特别是在立体声通道中，其左、右声道所用的电路 性能的一致容易控制，而射极跟随器电路具有输入阻抗高、输出阻抗低、动态安慰和谐波失真方面性能十分良好的特点，其电压增益要靠后一级放大器来完成。 但这电路具有以下其缺点：三极管放大器本身之间存在寄生电容，其影响其共射极放大电路高频特性的晶体管参数主要是 和 ， 和 越小，放大电路上限频率越高，放大电路的频带就越宽，另外还可以看出，放大电路的负载 及信号源内阻 也会影响放大电路的高频特性， 越小，上限频率就越高，增大 可使 增大，但它将使米勒电容 增大，使放大电路的上限频率下降，所以，通频带和增益之间存在矛盾。同时放大器的增益不高。故电路难以实现。 双管前值放大电路为了提高放大器的增益，它分成两种共射-共集直接耦合电流并联负反馈放大电路和两级共射直接耦合电流并联负反馈放大电路。 第一种其电压增益主要取决于第一级电路，输出电阻抗取决于第二极共集电 极电路的输出阻抗。第一级为交流负反馈共射极放大器。电压增益基本是集电极负载电阻与射极电阻之间的比。输入阻抗则为第一级共射极放大器的输入阻抗和反馈电阻的并联值。因此，该电路具有输入阻抗较高，输出阻抗很低的特点。 第二种两管采用直接耦合可提高电路的温度稳定性，并在两级间分别应用了电压串联并联式负反馈，使它的输入阻抗提高，而且保持有较高的增益。输出阻抗比第二级放大器的集电极电阻大，增大是程度与反馈深度成正比。双管前值放大电路工作在甲类，其优点是波形失真小，但由于静态工作点电流大，故管耗大，放大电路效率低，所以它主要小功率放大电路中。 集成电路小信号音频电压放大电路，电路一般采用低噪声高增益集成运算放大电路，使用一个反馈式均衡放大电路。前级信号还有所需要的匹配电阻。 前值放大器是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， 经过前置放大后，才能保证足够大的驱动电压，获得足够大的音量。为了克服通频带和增益之间存在矛盾，提高音响的工作效率，我们采用一个集成电路小信号音频电压放大电路。集成电路小信号音频电压放大电路必需用一 个运放，形成负反馈，来进行一级或者多级的放大，使驱动电压、电流达到扬声 器发音的效果。由于我们所功给的信号是已经调好的频率，所以在前值放大电路 前只要加一个耦合电容和一个平衡电阻就可以进入信号的放大。同时所功给的电压也是同相电压，故在输入是同相输入。根据前值放大器优缺点的要求可以设计出以下电路4-5所示图： 式中, R27、R26组成反馈电路，R27、R26为反馈电阻，R25为平衡电阻，C31为偶合电容，C30为滤波电容 。 其放大倍数 为 输出电压 为 EMBED Equation.3 4.4 滤波电路设计 在音响设计中滤波电路是非常重要的一个环节，当你一个滤波电路没有选择好时，在扬声器输出来的信号可能会受到干扰，从而使在扬声器输出来的声音带有杂音。滤波器的作用是从整个信号中将某一特定段的信号分离出来，使它在基本上不受到衰减的条件下通过滤波器，而该频段以外的信号则受到很大的衰减，几乎无法通过滤波器，根据滤波器的频率特性可分为低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器等。电子分频器通常采用RC滤波器，功率分频器通常使用LC滤波器。 功率分频器中LC滤波器主要电感线圈L和电容C这两个感抗元件组成的电抗元件，它具有一定的感性，电感器对直流信号的公式为 电容器是一种两个相互平行的电极夹在电介质之间卷饶而成的电抗元件，它具有一定的容抗，电容器对交流信号的公式为 表示交流信号的频率 表示为电感， 表示电容 RC低通滤波器是由一个简单的电阻R和简单的电容C构成的。电路图如4-6 所示其幅频特性和相频特性分别为 由上式可知，当信号频率 由零逐渐升高时， 将逐渐下降，其幅频曲线如图4-7所示，当 时， ，所以 称为低通滤波器的上限截止频率，其通带范围为0~ ，由于电路只有一个独立的存能元件C故称为一阶低通滤波器电路。 由相频特性可知，当 时， 。其相频特性如图4-8所示 图4-7 幅频特性曲线 图4-8 相频特性曲线 RC高通滤波器也是由一个简单的电阻R和简单的电容C构成的，其电路图如4-9所示 图 4-9 RC高通滤波器 其幅频特性和相频特性分别为 由上式可知，高通滤波器的下限截止频率（或转折频率）为 ，0~ 为带阻， 为通带，所以它为一阶高通滤波。其幅频特性和相频特性如4-10所示 为了使调整音量后信号进入功率放大部分扬声器输出不带有杂音，要在进入功放之前加一个滤波器。由于人说话的声音是一种低频信号，则要加一个低通滤波器，使其频率截止在为200HZ左右。根据要求可确定其电路。同时该设计电路R34/C36组成的高音提升电路，此电路可以提升一定量的高频信号，使声音更加清晰。 4.5音调控制器 音量控制器的电路如下图，其中，RP33称为音量控制电位器，其滑臂在最上端时，音量放大器输出最大功率 图4-11 音调控制器 音调控制电路用来对音频信号各频段内的信号进行提升或衰减，调节输入信号的低频、中频、高频成分的比例，改变前值放大器的频率特性，以补偿音响各个环节的频率失真，或满足听音色的爱好和需要。 音调控制是指调节反馈网络或衰减网络的频率特性，使它对音频信号的高、低频率成分产生不同程度的反馈或衰减，从而达到改变电路频率响应特性的目的。常用音调控制电路主要有反馈、衰减式 和双声道电位器控制电路三中类型，而且通常只有高音和低音频段两个控制电路，可以对高、低频成分进行提升或衰减的控制。 RC衰减式音调控制电路，这种高、低音式音调控制比较简单，由于各电路的容抗的大小在低音、中音和高音时不同，因此调节电位器，从电位器分压输出的音频信号的高低音的效果会不同。 在图4-12中，由于各电容的容抗的大小在低音、中音和高音时不同。RP1是低音控制电位器，调节RP1对中音和高音的影响不大，而对低音频率的影响较大，RP2是高音控制电位器，调节RP2对中音和低音的影响不大，而对高频信号的影响较大。 输入、音频信号， 经过高音和低音控制信号。 表4-1 根据图4-12不同的电容量在低音、中音、高音的容抗值 （表名位置） 音调 频率 （Hz） C1=0.051uF C2=1500pF 低音 100Hz 106K 1.06M 中音 1kHz 10.6K 106K 高音 10KHz 1.06K 10.6K 此电路的缺点是，当RP2的动片从最上端开始向下滑动时，滑到中间位置时，由于RP2动片以上的串联电阻串在C2回路中，对高频段信号有衰减，同时由于RP2动片以下的电阻值在减小，通过C2高频段开始分流衰减。这样会给音响带来噪声。 RC负反馈式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4-13中折线所示。图中 表示中音频率，要求增益 ， 表示为低音频转折（或截止）频率，一般为几十赫兹； 表示低音频区的中音频转折频率； EMBED Equation.3 表示高音频区的中音频率转折频率； 表示高音频转折率，一般为几千赫兹。音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持0dB不变因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。R为信号输入端，经过耦合电容C35进入音量电位器，（音量电位器由三个引脚，与C35连接的是输入端，输出端也叫滑动端、另一引脚为接地端），调整 音量后信号进入由R34/C36组成的高音提升电路，此电路可以提升一定量的高频信号，使声音更加清晰。C36/R34组成高通滤波电路,截止频率大约为200HZ左右；如4-14所示。这种电路调节方便，元件较少，在一般收录机、音响放大器中应用较多。 其工作原理为： · 当 时，音调控制器为低频音，图4-13所示的RP3B的滑动滑到在最上端，对应于低频提升最大情况；图4-13所示的为RP3B滑动滑到最下端时，对应于低频衰减最大情况。分析表明，在音量 调节后面有一个有源低通滤波器，其增益函数的表达式为 · 当 时，音调控制器为高频音，但在音响实际应用中不多，通 常先提出低频区 处和高频区 初的提升量或衰减量 。 与 RC衰减式音调控制电路相比，RC负反馈式音调电路是将RC衰减式的接地端该为接至后级放大器的负反馈端,通过负反馈进一步调节放大器的放大倍数,从而增强RP1和RP2的控制效果,使得高\ 低音的调节范围进一步大,调节的效果更为明显。 双声道电位器控制电路，采用双联同抽的指数型电位器构成分压电路，直接控制信号电平。该电路虽然简单，但缺点也比较明显。大拿感电位器日久磨损后产生转动噪声，在扬声器中出现“噶拉”声音，并在面包板上的电位器与前值放大器之间的连接导线屏蔽不好或接地选择不佳，就会感应交流干扰声，从而严重恶化音质。其结构图如4-14 图4-14 双声道电位器音量控制电路 4.6 功率放大部分 音响功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。目前在音响设备中广泛采用集成功率放大器，引起具有性能稳定，工作可靠及安装调试简单等优点。 整体电路分为电压放大级和功率（电流）放大级。电路采用优秀的OTL型晶体管放大电路，另外还有一种OCL型晶体电路。 OCL型功率放大电路是一种既无输出变压器，又无输出偶合电容的功率放大电路。比起OTL电路无论频率响应还是在非线性失真上都有较大的改善。这是由于OCL型电路的输出端去掉了偶合电容，改善了低频响应。OCL型功率放大器是一种双电源互补对称电路，需要两个正负独立电源。我这里提出以下几个方案： 方案一：LM386低电压音频功率放大器 LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。它是OTL型电功率放大路。 LM386的特性： * 静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。 * 工作电压范围宽，4-12V or 5-18V。 * 外围元件少。 * 电压增益可调，20-200。 * 低失真度。 应用电路图： LM386的输出功率在VCC=9V,RL=8Ω，P0=700mW.在VCC=12V,RL=32Ω，P0=1000mW 这种芯片的缺点就是输出功率小，应用不是很广泛，所以我不采用这种方案。 方案二：LA4102集成功率放大器 LA4102是一种应用很广的集成功放。它常被用于收录机、对讲机等小功率电路中。国产同类产品很多，如DG4102（北京）、TB4102（天津）等，它们的内部电路、外形尺寸、引脚分布均是一致的，在使用中可以互换。LA4102集成音频功率放大器，此功放既可采用OTL电路形式，也可采用OCL电路形式。 应用电路图： 外围元件的作用如下： 功放级增益 AU4=1+R/Rf≈20/Rf=100 R在芯片内部这里取值20KΩ。 CB为相位补偿，CB减小，频带增加，可消除高频自激，CB一般取几十至几百皮法。 CC为OTL电路的输出端电容，两端的充电电压为VCC/2，一般取耐压大于VCC/2的几百微法的电容。 CD为反馈电容，消除自激振荡，CD一般取几百皮法。 CH为自举电容。 C42是电源退耦滤波，可消除低频自激。 C43、C44消除纹波，一般取几十至几百微法。 这种电路的外围电路太多，功率放大倍数不大，这里不采用此方案。 方案三：LM1875芯片功率放大器 LM1875是美国国家半导体器件公司生产的音频功放电路，采用TO-220封装结构，形如一只中功率管，体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。 它是OCL型功率放大电路。 LM1875主要参数：    * 电压范围：16～60V    * 静态电流：50mA    * 输出功率：可达40W    * 谐波失真：〈0.02%，当f=1kHz，RL=8Ω，P0=20W时    * 额定增益：26dB，当f=1kHz时    * 工作电压：±25V    * 转换速率：18V/μS 由于这种芯片外围电路少，失真小，主要是功率放大倍数大，在这里我采用这种方案。 4.7 采用LM1875芯片的功率放大器 如图21所示，该集成电路在±25V电源电压RL=4Ω时可获得20W的输出功率，在±30V电源8Ω负载获得30W的功率，内置有多种保护电路。广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。 上图中C1为隔直电容，防止后级的LM1875直流电位对前级音调电路的影响。放大电路采用LM1875集成芯片，主要由1875，R4，R3，C2等元件组成，电路的放大倍数由R4与R3的比值决定，C2用于稳定LM1875的第4脚直流零电位的漂移，但是对音质有一定的影响，C3，R5的作用是防止放大器产生低频自激。本放大器的负载阻抗为8Ω。 放大倍数： AU4=R4/R3=30（29.5dB） 满足设计要求。 电路特点：     [1].单列5脚直插塑料封装，仅5只引脚。     [2].开环增益可达90dB。     [3].极低的失真，1kHz，20W时失真仅为0.015%。     [4].AC和DC短路保护电路。     [5].超温保护电路。     [6].峰值电流高达4A。     [7].极宽的工作电压范围（16-60V）。     [8].内置输出保护二极管。     [9].外接元件非常少，TO-220封装。     [10].输出功率大，Po=20W(RL=8Ω)。 应用电路图： 图4-17 LM1875芯片的功率放大器的应用电路图 4.8保护电路设计 常用的保护电路有切断负载式、分流式、切断信号式和切断电源式等几种。 切断式保护电路主要由过载检测及放大电路、继电器两部分所组成。当放大器输出过载或中点电位偏离零点较大时，过载检测电路输出过载信号，经过放大后启动继电器动作，使扬声器回路断开。 分流式保护电路的工作原理在输出过载时，由过载检测电路疏忽过载信号，控制并联在两只功放管基极之间分流电路，使其内阻减小，分馏增加，减小了大功率管输出电流，保护了功率管和扬声器。 切断式和切断电源保护电路的工作原理与前两种电路基本相同，不同的是用过载信号去控制输入信号控制电路或电源控制电路，切断输入信号或电源。切断信号式只能抑制强信号输入引起的过载，对其他原因导致的过载则不具备保护能力，切断电源式这种保护方法对电路的冲击较大。因此保护电路一般用的很少。其保护电路的原理框图如4-18所示 （a） 切断负载式保护电路 (b) 切断信号式保护电路 (c) 切断电源式保护电路 (d) 分流式保护电路 图4-19保护电路 4.9 超低音电路 超低音电路的基本原理和前面所讲的功放原理基本一样。其原理框图如4-19所示 SHAPE \* MERGEFORMAT 图4-19超低音电路原理框图 根据原理框图和前面所讲的各放大电路的设计，可以得到低音电路的电路图。其图如4-20所示 图4-20 低音电路电路 其工作原理如下：由左右声道经两个10K电阻R33、R39后至C31耦合电容，尔后信号进入IC4，型号为JRC4558的3脚，图中IC4A为超低音的前置放大器。R201T将此放大器的放大倍数设置为6倍左右。（R27/R26），经过前置放大后，才能保证足够大的驱动电压，获得足够大的音量。4558的1脚为 前置输出，经R19后进入由IC4B、C33、C32、R29组成的低通滤波器。低通滤波器的作用是：只允许200HZ以下的低频信号通过。调整R28，R29， C33，C32都可以调整截止频率。在使信号经过功率放大器，使之信号进一步的进行放大。从而堆动扬声器发音。 5 电路安装与调试 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，功放级的地线尽量接在一起，连接尽可能短，否则很容易产生自激。 安装前应检查元件的质量，安装时特别注意功放块、运放、电解电容主要元件的引脚和级性，不能接错。从输入级开始后级安装，也可以从功放管开始安装。安装一级调试一级，直到整机安装与调试完成。 电路的调试过程一般是先分级调试，在联级调试，最后整机的调试与性能指标测试。 分级调试又分为静态调试和动态调试。静态调试时，将输入端对地短路，用万用表侧该级输出端对地的直流电压。话放级、混合级、音调级都是由运放组成的，静态输出直流电压均为VCC/2。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要求，如果相差很大，应检测电路是否接错，元件数值是否符合要求，否则是不会出很大偏差的。 单级调试时的技术指标比较容易达到，但进行级联调试时，由于级间相互影响，可能使单级指标发生很大的变化，甚至两级都不能联级。产生的主要原因：一是布线不大合理，形成级间交叉偶合，应考虑重新布局；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。同时功放级输出信号较大，对前级容易产生影响，引起自激。可以加强外部电路的负反馈，可消除叠加的高频毛刺。 常见的低频自激现象是由电源电压表有规则地左右摆动，或输出波形上下抖动。 产生的主要原因是时光湖出信号通过电源及地线产生了正反馈。可以通过 接入RC去耦滤波电路消除。为了满足整机电路指标要求，可以适当修改单元电路的技术指标。 6 设计总结与体会 这次的毕业设计，把以前我们所学的模电知识，数电知识有机的结合了起来，组成了一个完整的系统。通过这次的锻炼，我们不仅动手能力得到了加强，更重要的是学到了很多新的专业技能知识，经验也更加丰富了。 经过这一次设计我们认识到实验是一门能够提高个人动手能力的一门学科，同时也帮助了我们，怎么样把书本上理论的知识应用到实践中去。 这次我们也充分利用了网络的优势，找了很多参考资料。参考了他人的制作方案和经验，再根据自己的理解和认识设计出了电路图。可以说网络的存在也是我们成功的关键。 经过近一个月的学习研究，基本完成音响放大器的设计。 在设计中,我们还可以在最后一级中加入分频电路,因为电声转换期间(如扬声器)的频率特性限制,不可能用一只喇叭把全频带的信号不时针地反映出来.高级的音响设备中都是把全频带的音响信号按照频率的高低分成几个频段,然后把每一频段送往对应频段的扬声器以获得失真小的音响效果。 这样以来,有两种方法:第一种是在功率放大器后面通过电抗元件组成分频器,把功率输出信号分成几个频带送到不同频率的扬声器;第二种是在功率放大器面前用RC有源滤波器进行分频,然后送到专用的功率放大器放大,再送到相应频带的扬声器。两者比较起来前者少用一个功率放大器,但分频器电路通过的电流过大,需要有通过大电流的电感元件,有一定的功率耗损,与喇叭不易匹配。电子分频器要多用一个功率放大器,因为它是小功率分频可采用RC滤波器,损耗小,易于获得较陡的分频特性,功率放大器与喇叭易于匹配,所以采用第二种比较好。 参考文献 [1]李万臣，模拟电子技术基础实验与课程设计.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2002 [2]任为民，电子技术基础课程设计指导.北京:中央广播电视大学出版社,1986 [3]李锋，刘小魁. 模拟电子技术设计.湖南:湖南大学出版社,2004 [4]彭介华， 电子技术课程设计指导.北京:高等教育出版社,1997 [5]张永端,杨林耀,张雅兰.电路分析基础.西安:西安电子科技大学出版社,1998 [6]王喜成.音响技术. 西安:西安电子科技大学出版社,1997 [7]王川,姚建永.实用电源技术.重庆大学出版社,2000 [8]童丹，模拟电子技术设计基础师，山东:济南大学出版社，1996 [9]邓汉，勤音响设计与电路原理，西安:西安电子科技大学出版社,2001 [10]谢婉青，集成运算放大器应用原理，北京:清华大学出版社,1997 致 谢 经过几个星期的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师张忠贤老师，给予了我悉心的指导。其次要感谢和我一起作毕业设计的同学，我们大家在本次设计中一起勤奋工作，克服了许多困难来完成此次毕业设计，并承担了部分的工作量。如果没有他们的努力工作，此次设计的完成将变得非常困难。 然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下电子专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。 最后感谢我的母校—湖南工学院三年来对我的大力栽培。 附录1 稳压电源电路原理图 附录2 稳压电源电路PCB图 附录3 元件清单 中文名称 规格 数量 电阻 10K 6 电阻 510R 6 电阻 5K 4 电阻 10R 3 电阻 33K 4 电阻 20K 1 电容 104pF 4 电容 10pF 3 电容 33pF 2 电容 0.22 1 电解电容 2200uF 1 电解电容 1000uF 1 电解电容 47uF 5 电解电容 2000uF 1 发管二极管 1 按扭 SW-PB 1 保险管 2Am 1 变压器 12V 1 电位器 5.1K 3 整流桥 1 芯片插槽 14脚（5532） 2 LM1875 5脚 1 排线 8针 1 音响功放 4W 2 低音炮 1 晶振 整形电路 R分频器 鉴相器 环路滤波器 压控振荡器 可变分频器 话音放大器 电子混响器 磁带放音机 混合前值放大器 音调控制器 功率放大器 耦合滤波 前值第一级 放大 低通滤波 第二级放大 功率放大 输入 输出 � 图4-2 稳压电源电路原理图 图4-1 电源设计框图 稳压电路 整流滤波电路 电源变压器 输入电压U1 � � 图4-5 前值放大电路图 � 图 4-6 RC低通滤波器 � EMBED Visio.Drawing.11 ��� 图4-10 高通滤波器的幅频和相频特性图 � EMBED Visio.Drawing.11 ��� 图4-12 RC衰减式音调控制电路 � 图4-13 理想的控制曲线 � 4-15 LM386低电压音频功率放大器的电路图 � 4-16 LA4102集成功率放大器的电路图 输出电压U2 信号源 放大电路 负载 直流电源 图2.1音响放大系统 � EMBED Visio.Drawing.6 ��� 图2.2 放大器内部组成框 PAGE 1 _1303120936.unknown _1303120953.unknown _1303120963.unknown _1303120971.unknown _1303811116.unknown _1303811118.unknown _1303811119.unknown _1303811120.unknown _1303811117.unknown _1303120975.unknown _1303120977.vsd � � � 功放 功放 L R _1303120979.vsd � � � 输入信号 控制电路 功率放大器 过载检测以 及放大电路 _1303120980.vsd � � � 电源控制电路 过载检测以 及放大电路 功率放大器 电源 _1303120981.vsd � � � 过载检测以 及放大电路 功率放大器 _1303120978.vsd � � � � 功率放大起 继电器 过载检测以 及放大电路 _1303120976.unknown _1303120973.unknown _1303120974.unknown _1303120972.unknown _1303120967.unknown _1303120969.unknown _1303120970.unknown _1303120968.unknown _1303120965.unknown _1303120966.unknown _1303120964.unknown _1303120958.unknown _1303120961.unknown _1303120962.unknown _1303120959.unknown _1303120960.vsd � � � R3 10K RP2 50K 10K R2 C1 0.015uF C2 1500pF RP1 50K R12 10K R11 10K Ui U0 _1303120955.unknown _1303120956.unknown _1303120957.vsd _1303120954.unknown _1303120945.unknown _1303120949.unknown _1303120951.unknown _1303120952.unknown _1303120950.unknown _1303120947.unknown _1303120948.unknown _1303120946.unknown _1303120940.unknown _1303120943.unknown _1303120944.unknown _1303120942.unknown _1303120938.unknown _1303120939.unknown _1303120937.unknown _1303120920.unknown _1303120928.unknown _1303120932.unknown _1303120934.unknown _1303120935.unknown _1303120933.unknown _1303120930.unknown _1303120931.unknown _1303120929.unknown _1303120924.unknown _1303120926.unknown _1303120927.unknown _1303120925.unknown _1303120922.unknown _1303120923.unknown _1303120921.unknown _1303120912.unknown _1303120916.unknown _1303120918.unknown _1303120919.unknown _1303120917.unknown _1303120914.unknown _1303120915.unknown _1303120913.unknown _1226167364.unknown _1303120910.unknown _1303120911.unknown _1226167394.unknown _1226167049.unknown _1226167150.unknown _1209556928.unknown _1226166924.unknown _1178997243.vsd � � � � � ����������������� ������������� ������������� ������ ����� ������������� ������������� � � � � � � � �