畢業(yè)設(shè)計(jì)--音響放大器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　系部 電子信息學(xué)院 </p><p>　　專業(yè) 電子信息工程（檢測(cè)及應(yīng)用） </p><p>　　題目 音響放大器的設(shè)計(jì) <

2、;/p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　評(píng)閱教師 </p><p>　　完成時(shí)間： 2012 年 月 日 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)

3、計(jì)(論文)英文摘要</p><p><b>　　目錄 </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)意義</b></p><p><b>　　3.設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><

4、b>　　3.1主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　3.2 音響放大器的基本組成</p><p>　　3.3音響放大器各部分電路分析</p><p>　　3.3.1話音放大器</p><p>　　3.3.2電子混響延時(shí)器MN3207</p><p>　　3.3.3混合前置放大器</p>

5、<p>　　3.3.4音調(diào)控制器</p><p>　　3.3.5功率放大器</p><p>　　3.4音響放大器的設(shè)計(jì)過(guò)程</p><p>　　3.4.1功率放大器設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.2音調(diào)控制器（含音量控制）設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.3話筒放大器與混合前置放大器設(shè)計(jì)</p&g

6、t;<p>　　3.5 各級(jí)電路的調(diào)試及測(cè)試</p><p>　　3.5.1話筒放大器與混和放大器的調(diào)試</p><p>　　3.5.2音調(diào)控制器的調(diào)試</p><p>　　3.5.3功率放大器調(diào)試</p><p>　　3.5.4 測(cè)量主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　3.5.5整機(jī)功能測(cè)試</p&

7、gt;<p>　　3.6 Multisim2001軟件在電子線路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用</p><p><b>　　4結(jié)果分析</b></p><p><b>　　5設(shè)計(jì)心得</b></p><p><b>　　6參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)目的?。?）

8、了解音響放大器的構(gòu)成，并組成一個(gè)簡(jiǎn)單的音響放大器。?。?）理解音調(diào)控制器，集成功率放大器的工作原理和應(yīng)用方法?！。?）理解和掌握音響放大器的主要技術(shù)指標(biāo)和測(cè)試方法?！。?）根據(jù)給出的技術(shù)條件和指標(biāo)，設(shè)計(jì)音響放大器?！。?）能夠獨(dú)立搭接電路、掌握調(diào)試技術(shù)。2.設(shè)計(jì)意義 （1）音響技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管的歷史時(shí)期，在不同的 歷史時(shí)期都各有其特點(diǎn)。預(yù)計(jì)音響技術(shù)今后的發(fā)展主流為數(shù)字音響技術(shù)。 （2）通過(guò)音響放大

9、器設(shè)計(jì)，使我們認(rèn)識(shí)到一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬電路系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)包括信號(hào)源、輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號(hào)源的作用是提供待放大的電信號(hào)，如果信號(hào)是非電量，還須把非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后進(jìn)入輸入級(jí)，中間級(jí)進(jìn)行電流或電壓放大，再進(jìn)入輸出級(jí)進(jìn)行功率放大，最后去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)做某項(xiàng)工作。3.設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)一音響放大器，要求具有音調(diào)輸出控制，對(duì)話筒的輸入信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)音（2）以集成功放和運(yùn)放為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3）已知：VCC=+9V，話筒模擬輸入電

10、壓為5mV，電子混響延時(shí)模塊1片，集成功放LA4102 1片，8 Ω/2W 負(fù)載電阻一只，8Ω/4</p><p><b>　　話筒</b></p><p><b>　　揚(yáng)聲器</b></p><p>　　3.3音響放大器各部分電路分析</p><p>　　3.3.1話音放大器</p>

11、<p>　　話音放大器的作用是不失真的放大聲音信號(hào)（最高頻率達(dá)到10KHZ），話筒的輸出信號(hào)一般只有5mv,而輸出阻抗達(dá)到20K,所以輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗,其中放大倍數(shù)A=R2/R1，C1、C2、C3為隔直電容，電路圖如下</p><p><b>　　話音放大器</b></p><p>　　3.3.2電子混響延時(shí)器MN3207</p>

12、<p>　　電子混響器是用電路模擬聲音的多次反射產(chǎn)生混響效果，使聲音聽(tīng)起來(lái)具有一定的深度感。在“卡拉ok ”伴唱機(jī)中都帶有電子混響器。其組成框圖如圖所示</p><p>　　其中集成電路BBD稱為模擬延時(shí)器其內(nèi)部有由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的多級(jí)電子開(kāi)關(guān)和高精度存儲(chǔ)器。在外加時(shí)鐘脈沖作用下這些電子開(kāi)關(guān)不斷地接通和斷開(kāi)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行取樣、保持并向后級(jí)傳遞，從而使BBD的級(jí)數(shù)越多，時(shí)鐘脈沖的頻率于高，延遲時(shí)間于長(zhǎng)。

13、BBD配有專用時(shí)鐘電路如MN3102時(shí)鐘電路與MN3200系列的BBD配套。電子混響器的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示</p><p>　　其中兩級(jí)二階低通濾波器MFB、A1、A2濾去4KHz以上的高頻成分，反相器A3用于隔離混響器的輸出與輸入級(jí)間的相互影響。RP1調(diào)節(jié)混響器的輸入電壓，RP2調(diào)節(jié)MN3207的平衡輸出以減小失真，RP3調(diào)節(jié)時(shí)鐘頻率，RP4控制混響器的輸出電壓。圖中MN3207與MN3102各引腳的電壓如下&l

14、t;/p><p><b>　　 </b></p><p>　　引腳 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ </p><p>　　MN3207的電壓/V 0.0 3.2 0.0 5.6 6.0 3.2 2.6 2.6 </p>

15、;<p>　　MN3102的電壓/V 6.0 3.2 0.0 3.2 3.2 3.2 2.8 5.6 </p><p>　　3.3.3混合前置放大器</p><p>　　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 。其電路如圖所示。</p><p>　　這是一個(gè)反相加法器

16、電路，輸出與輸入電壓間的關(guān)系為</p><p>　　式中V1為話筒放大器輸出電壓 V2為放音機(jī)輸出電壓。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</p><p>　　3.3.4音調(diào)控制器</p><p>　　音調(diào)控制器主要是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率的高低，音響控制器只對(duì)低音頻或高音頻的增益進(jìn)行提升或衰減，中音頻增益保持不變。理想的控制曲線如圖所示&l

17、t;/p><p>　　f0表示中音頻率，要求增益Avo=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 。 </p><p>　　音調(diào)控制器只對(duì)低音的增益進(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

18、通濾波器構(gòu)成。由運(yùn)算放大器構(gòu)成的音調(diào)控制器如圖所示</p><p>　　這種電路調(diào)節(jié)方面：元器件較少，在一般收音機(jī)、音響放大器中應(yīng)用較多。下面分析該電路的工作原理。 </p><p>　　設(shè)電容C1=C2>>C3，在中、低音頻區(qū)C3可視為開(kāi)路，作為低通濾波器，在中高音頻區(qū)C1、C2可視為短路，作為高通濾波器。 </p><p>　　音調(diào)控制器的低頻等

19、效電路 </p><p>　　當(dāng)f<f0時(shí)音調(diào)控制器的低頻等效電路如圖所示。其中</p><p>　　圖(a)為RP1的滑臂在最左端,對(duì)應(yīng)于低頻提升最大的情況</p><p>　　圖（a）低頻提升等效電路</p><p>　　圖(b)為RP1滑臂在最右端,對(duì)應(yīng)于低頻衰減最大的情況</p><p>　　R1

20、 RP1 RP2</p><p><b>　　Vi</b></p><p><b>　　C1</b></p><p><b>　　R4</b></p><p><b>　　-</b></p><p>　

21、　+ V0</p><p>　　圖（b）低頻衰減等效電路</p><p><b>　　分析表明：</b></p><p>　　圖(a)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 </p><p><b>　　(1)</b></p>

22、;<p>　　式中 </p><p>　　當(dāng)f <fL1時(shí)C2可視為開(kāi)路運(yùn)算放大器的反向輸入端視為虛地R4的影響可以忽略此時(shí)電壓增益 </p><p>　　在f = fL1時(shí)因?yàn)閒L2=10 fL1故可(1)式得 </p><p>　　此時(shí)

23、電壓增益相對(duì)AVL下降3dB。 </p><p>　　在f = fL2時(shí)因?yàn)閒L2=10 fL1故可(1)式得 </p><p>　　此時(shí)電壓增益相對(duì)AVL下降17dB。 </p><p>　　同理可以得出圖(b)所示電路的相應(yīng)表達(dá)式其增益相對(duì)于中頻增益為衰減量。音調(diào)控制器低頻時(shí)的幅頻特性曲線如圖3.4.1中左半部分的實(shí)線所示。 </p><

24、;p>　　音調(diào)控制器的高頻等效電路 </p><p>　　當(dāng)f > f0時(shí),音調(diào)控制器的高頻等效電路如圖所示。</p><p>　　音調(diào)控制器的高頻等效電路(1)</p><p>　　由于此時(shí)可將C1、C2可視為短路R4與R1、R2組成星形連接,將其</p><p>　　轉(zhuǎn)換成三角形連接后的電路如圖所示。</p>

25、<p>　　圖1的等效電路(2)</p><p><b>　　電阻的關(guān)系式為 </b></p><p>　　Ra=R1 + R4 + ( R1 R4 / R2) </p><p>　　Rb=R4 + R2 + ( R4 R2 / R) </p><p>　　Rc=R

26、1 + R2 + ( R2 R1 / R4) </p><p>　　若取R1=R2=R4則 Ra = Rb = Rc = 3R1 = 3R2 = 3R4 則 圖1的高頻等效電路如圖2所示其中圖a為RP2的滑臂在最左端對(duì)應(yīng)于高頻提升最大的情況圖b為RP1滑臂在最右端對(duì)應(yīng)于高頻衰減最大的情況。分析表明圖(a)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)式為式中 </p>

27、<p>　　與分析低頻等效電路的方法相同得到下列關(guān)系式。 </p><p>　　1.f <f H1時(shí)C3可視為開(kāi)路，此時(shí)電壓增益AV0= 1（0dB）。 </p><p>　　2.在f =fH1時(shí)AV3= AV0 此時(shí)電壓增益AV3相對(duì)與AV0提升了3dB。</p><p>　　在f = fH2時(shí) AV4=10/ 此時(shí)電壓增益AV4相對(duì)

28、于AV0提升了17Db。 </p><p>　　當(dāng)f>FH2時(shí)C3視為短路此時(shí)電壓增益 為（Ra+R3）/R3 </p><p>　　3.3.5功率放大器</p><p>　　功率放大器的作用是響放大器的負(fù)載R1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)的非線形失真盡可能地小,功率盡可能高。功率放大器的常見(jiàn)電路形式有OTLO

29、utput Transformerless電路和OCLOutput capacitorless電路。有用集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱運(yùn)放和晶體管組成的功率放大器,也有專用集成電路功率和放大器。 </p><p>　　3.4音響放大器的設(shè)計(jì)過(guò)程 </p><p>　　3.5 各級(jí)電路的調(diào)試及測(cè)試</p><p>　　3.5.4 測(cè)量主要技術(shù)指標(biāo)</p>&l

30、t;p>　　3.5.4.1 額定功率 </p><p>　　音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值如γ5%) 時(shí)的最大功率稱為額定功率其表達(dá)式為P0=V02/RL 式中，RL為額定負(fù)載阻抗，VO為有效值，為RL兩端的最大不失真電壓。VO常用來(lái)選定電源電壓VCCVCC≥2V0。 </p><p>　　測(cè)量PO的條件如下:信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)(音響放大器的輸入信號(hào))的頻率?i=

31、1KHz,電壓Vi=5mV,音調(diào)控制器的兩個(gè)電位器RP1、RP2置于中間位置,音量控制電位器置于最大值,用雙蹤示波器觀測(cè)Vi及Vo的波形,失真度測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)Vo的波形失真。</p><p>　　測(cè)量Po的步驟是:功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻RL(代替揚(yáng)聲器),逐漸增大輸入電壓Vi,直到Vo的波形剛好不出現(xiàn)削波失真,此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓為最大輸出電壓,由式即可算出額定功率Po。 </p><p&

32、gt;　　注意 在最大輸出電壓測(cè)量完成后應(yīng)迅速減小Vi,此時(shí)會(huì)損壞功率放大器。 </p><p>　　3.5.4.2 音調(diào)控制器特性 </p><p>　　輸入信號(hào) Vi(=100mV)從音調(diào)控制級(jí)輸入端的耦合電容加入,輸出信號(hào)Vo從輸出的耦合電容引出.先測(cè)1KHz處的電壓增益Avo(Avo≈0Db),再分別測(cè)低頻特性和高頻特性.</p><p>　　測(cè)量

33、方法如下:將RP1的滑臂置于最左端,當(dāng)頻率從20Hz至50KHz變化時(shí)記下對(duì)應(yīng)的電壓增益，再將RP1的滑臂分別置于最右端,RP2的滑臂置于最左端, 當(dāng)頻率從 20Hz至50KHz變化時(shí)記下對(duì)應(yīng)的電壓增益。最后繪制音調(diào)控制特性曲線,并標(biāo)注與等頻率對(duì)應(yīng)的電壓增益。 </p><p>　　3.5.4.3 音頻響應(yīng) </p><p>　　放大器的電壓增益相對(duì)于中音頻?0(1KHz)的電壓增

34、益下降3dB時(shí)對(duì)應(yīng)低音截止頻率?L和高音頻截止頻率,稱?L—?H為放大器的頻率響應(yīng)。測(cè)量條件同上,調(diào)節(jié)RP3使輸出電壓約為最大輸出電壓的50%。</p><p>　　測(cè)量步驟是:音響放大器的輸入端接Vi(等于5mV不變),測(cè)出負(fù)載電阻RL上對(duì)應(yīng)的輸出電壓V0,用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙繪制出頻率響應(yīng)曲線,并在曲線上標(biāo)注?L與?H值。 </p><p>　　3.5.4.4 輸入阻抗 </p

35、><p>　　將從音響放大器輸入端(話音放大器的輸入端)看進(jìn)去的阻抗稱輸入阻抗Ri.如果接高頻話筒,則Ri應(yīng)遠(yuǎn)大于20KΩ。接電唱機(jī),Ri 應(yīng)遠(yuǎn)大于500KΩ。Ri的測(cè)量方法與放大器的輸入阻抗測(cè)量方法相同。 </p><p>　　注意 測(cè)量?jī)x表的內(nèi)阻要遠(yuǎn)大與Ri。 </p><p>　　3.5.4.5 輸入靈敏度 </p><p>　　

36、使音響放大器輸出額定功率時(shí)所需的輸入電壓(有效值)稱為靈敏度Vs。 測(cè)量條件與額定功率的測(cè)量相同。</p><p>　　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)所對(duì)應(yīng)的電壓值,此時(shí)對(duì)應(yīng)的Vi值即為輸入靈敏度。 </p><p>　　3.5.4.6 燥聲電壓 </p><p>　　音響放大器的輸入為零時(shí),輸出負(fù)載RL上的電壓稱為燥聲電壓VN.測(cè)

37、量方法是,使輸入端對(duì)地短路,音量電位器為最大值,用示波器觀測(cè)輸出負(fù)載RL兩端的電壓波形,用交流毫伏表測(cè)量其有效值。 </p><p>　　3.5.4.7 整機(jī)效應(yīng) </p><p>　　η=P0/PC×100% 式中P0為輸出的額定功率PC為輸出額定功率時(shí)所消耗的電源功率。 </p><p><b>　　4.結(jié)果分析</b>&l

38、t;/p><p>　　這次設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力。動(dòng)手能力,也就是將理論與實(shí)踐緊密地結(jié)合起來(lái),即便你有很強(qiáng)的理論知道,不去自己親自一手一腳去做,從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題,同樣也達(dá)不到什么效果還培養(yǎng)了我的耐性,我也認(rèn)識(shí)到了該如何處理一些實(shí)際性的問(wèn)題。 </p><p><b>　　5.設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　通過(guò)此次實(shí)踐:我們不但要有

39、學(xué)習(xí)的刻苦,還需要嚴(yán)密的邏輯思維,能夠系統(tǒng)的解決和分析問(wèn)題,這樣才能夠有新的成就,有新的產(chǎn)品的出現(xiàn)。科學(xué)的進(jìn)步就是因?yàn)橛芯蛷?qiáng)硬的專業(yè)知識(shí)再加上自己的創(chuàng)新，這樣才會(huì)有成就。 </p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]談文心. 高頻電子線路[M]. 西安: 西安交通大學(xué)出版社[2]謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試(第二版)[M]. 武昌