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音响放大器课程设计

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音响放大器课程设计

第1页,共19页目录1.设计目的内容31.1.设计目的31.2.课程设计内容32.音响放大器的组成框图43.单元电路设计53.1.话音放大器53.2.电子混响器63.3.混合前置放大器73.4.音调控制器73.5.功率放大器84.主要技术指标参数计算与相应电路图设计104.1.混合前置放大器设计104.2.话音放大器的设计104.3.话音放大器与混合前置放大器的设计114.4.音调控制器的设计114.5.功率放大器的设计144.6.整机电路设计165.音响放大器的测试方法176.实验设计总结与感悟19第2页,共19页音响放大器课程设计一、设计目的与内容1.设计目的(1)了解音响放大器的构成,并组成一个简单的音响放大器。(2)理解音调控制器,集成功率放大器的工作原理和应用方法。(3)理解和掌握音响放大器的主要技术指标和测试方法。(4)根据给出的技术条件和指标,设计音响放大器。(5)能够独立搭接电路、掌握调试技术2.课程设计内容设计一个具有话筒扩音,音调控制,音量控制,电子混响,卡拉OK伴唱等功能的音响放大器主要技术指标(1)额定功率Po≥1WγC3,则,在中、低音频区,C3可视为开路;在中、高音频区,C1、C2可视为短路。幅频特性如图4-32所示音调控制曲线图根据音响放大器的设计技术指标,要使VLVHAA20dB,结合VLA的表达式可知,1R、2R、1PR的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取1PR470K,有21110.0082LCFfPR,1221PR521LLRKff。取标称值,则20.01CF,251RK。由前述的假设条件可得,12351RRRRK,12PRPR470K,120.01CCF,413151010aRRRK,3470CpF由于在低音时,音调控制电路输入阻抗近似为1R,所以级间耦合电容可取10ioCCF。5.功率放大器第8页,共19页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。C214+电源13121110981234567自举偏流输入制波抑纹空退耦输出空空电源地消振消振反馈LA4100LA4102C1+96RF+CF543121014C3++C4131CH++CCRLCDCB+-LA4100vi+VCCLA4100LA4102集成功率放大器内部电路第9页,共19页四、主要技术指标参数计算与相应电路图设计根据技术指标要求,首先确定整机电路的级数,再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益,然后分别计算各级电路参数,通常从功放级开始向前级逐级计算。音响放大器的输入为5mV时,额定功率P≥1W,负载阻抗为8Ω,则输出电压828.200PRVL总电压增益AvΣVo/Vi566倍,由于实际电路中会有损耗,故取Av600各级增益分配如下图所示1、混合前置放大器的设计根据2211ififOVRRVRRVVi1为话筒放大器输出的电压,Vi2为放音机输出的电压,Vo为混合后输出的电压。所以取Rf30KΩR110KΩ;音放机输出插孔的信号电压一般为100mV,已基本达到放大的要求不需要话。取R230kΩ。2、话音放大器的设计第10页,共19页VFA等于7.5,令R2等于20KΩ,有21RRAfVF可得fR等于130K。要求iR远大于20KΩ,而输入阻抗约为R1,则R1取500KΩ,C1C310uF,C21uF。3、话音放大器与混合前置放大器的设计上图所示电路由话音放大与混合前置放大两级电路组成。4.音调控制器的设计根据音响放大器的设计技术指标,要使VLVHAA20dB,结合VLA的表达式可知,1R、2R、1PR的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取vo21F+R1110k10kvi1C1110F话筒10k32R1275k+9V411-+A1录音机vi2+100mVC1310FRP1210kC2310F+R2330kR2110kC2110F+RP1110k+C1210Fvo1R2230k10k10k56+9V411–A2C2210F+1714LM3245mV+14LM324第11页,共19页1PR470K,有21110.0082LCFfPR,1221PR521LLRKff。取标称值,则20.01CF,251RK。由前述的假设条件可得,12351RRRRK,12PRPR470K,120.01CCF,413151010aRRRK,3470CpF由于在低音时,音调控制电路输入阻抗近似为1R,所以级间耦合电容可取10ioCCF。已知fLx100Hz,fHx10kHz,x12dB。fL2及fH1;fL2fLx*2x/6400Hz,则fL1fL2/1040Hz;fH1fHx/2x/62.5kHz,viR3147k+R3247kRP31470kC34C310.01FC320.01F47kR34+9VC33470pFR3313k10k10910k118-+A34RP32470kC3510F++C414.7FRP3310k14LM324vo100F第12页,共19页则fH210fH125kHzEDA仿真电路图设计如下1、低音衰减与提升将高音提升与衰减电位器PR2滑动端调到居中位置(即可变电阻器PR1的百分比为50),低音提升和衰减电位器PR1滑头调到最左边(低音提升最大位置,即可变电阻器PR1的百分比为100).①调节信号发生器,使输出信号f40HZ,Vm100mV,调节电路中音量调节电位器PR3,使电路输出电压达到最大值,记录此时PR3的数值和输出电压的幅值。PR30KVom698.0mV②保持PR3的数值和输入信号幅度不变,讲频率特性测试仪接入电路,设置工作频率的范围为40HZ----1KZ,测试电路的幅频响应曲线,并记录。(由于此时C1被短路,当F增大是,Vo将减小。)观察所记录的幅频响应曲线,从图中独处低音部分的最大提升量并做记录,判断其是否符合理论设计的指标。F40HZ时,低音的最大提升量17.004dB③将低音提升和衰减电位器PR1滑动端调到最右边(低音衰减最大位置,第13页,共19页即可变电阻器PR1的百分比为0),重复(3)的步骤。(由于此时C2被短路,当f增大时,Vo将增大。)F40HZ时,低音的最大衰减量-16.933dB2、高音提升和衰减将低音提升与衰减电位器PR1滑动端调到居中位置(即可变电阻器PR1的百分比为50),高音提升和衰减电位器PR2滑头调到最左边(低音提升最大位置,即可变电阻器PR2的百分比为100).①调节信号发生器,使输出信号f10KHZ,Vm100mV,调节电路中音量调节电位器PR3,使电路输出电压达到最大值,记录此时PR3的数值和输出电压的幅值。PR30KVom463mV②保持PR3的数值和输入信号幅度不变,讲频率特性测试仪介入电路,设置工作频率的范围为10KHZ----1KZ,测试电路的幅频响应曲线,并记录。(由于此时C2被短路,当F减少时,Vo将减小。)观察所记录的幅频响应曲线,从图中独处高音部分的最大提升量并做记录,判断其是否符合理论设计的指标。F10KHZ时,高音的最大提升量13.274dB③将高音提升和衰减电位器PR2滑动端调到最右边(高音衰减最大位置,既可变电阻器PR2的百分比为0),重复(3)的步骤。(由于此时C2被短路当f减少时,Vo将增大。)F10KHZ时,高音的最大衰减量-12.78dB5、功率放大器的设计因为100VA故取RF200ΩFVRRA11第14页,共19页①RF、CF与内部R11组成交流负反馈支路,控制功放级的电压增益AVF,即②CB为相位补偿电容,CB减小,带宽增加,可消除高频自激。CB一般取几十到几百皮法。③CC为OTL电路的输出端电容,两端的充电电压为等于VCC/2.,CC一般取耐压值远大于VCC/2的几百微法的电容。④CD为反馈电容,消除自激振荡,CD一般取几百皮法。⑤CH为自举电容,使复合管T12,T13的导通电流不随输出电压的升高而减小。⑥C3、C4可滤除纹波,一般取几十至几百微法。⑦C2为电源退耦滤波,可消除低频自激。6、整机电路设计第15页,共19页C1C3RfR1R2-C2A19VAB150KΩ500KΩ20KΩ1uF10uF10uF话筒R11RfR21R32C21C12C22C31RP1-RP2A2放音机R319VR1R3R4R2Rp2C1C3C5C4C2-Rp19VVo47KΩ47KΩ470KΩ47KΩ13KΩ470KΩR010KΩ6800pF6800pF10uF10uF560pFRfCfCBC1C2220uFC3220uFC4100uFCHCDCC9V4102-1KΩ4.7uF33uF51pF470uF220uF560pF电子混响器10uF10uF10uF30KΩ10KΩ10KΩ30KΩ10KΩ第16页,共19页五.音响放大器的测试方法1、额定功率音响放大器失真度小于某一数值(如r5)时的最大功率称为额定功率,即式中RL额定负载阻抗;Uo(有效值)RL两端的最大不失真电压。测量Po的条件信号发生器输出频率f11kHz,输出电压Ui20mV,音调控制器的两个电位器RP1、RP2置于中间位置,音量控制电位器RP3置于最大值,双踪示波器观测Ui及Uo的波形,失真度测量仪监测Uo的波形失真。测量Po的步骤是功率放大器的输出端接额定负载电阻RL(代替扬声器),输入端接Ui,逐渐增大输入电压Ui,直到Uo的波形刚好不出现削波失真(或r3),此时对应的输出电压为最大输出电压,由上式可算出额定功率Po,请注意,最大输出电压测量后应迅速减小Ui,否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。2、频率响应放大器的电压增益相对于中音频fo1kHz的电压增益下降3dB时所对应的低音频率fL和高音频率fH称为放大器的频率响应。测量条件同上,调节RP3使书粗电压约为最大输出电压的50。测量步骤是话筒放大器的输入端接Ui5mV,输出端接音调控制器,使信号发生器的输出频率fi从20Hz50kHz变化(保持Ui5mV不变),测出负载电阻RL上对应的输出电压Uo,用半对数坐标纸绘出频率响应曲线,并在曲线上标注fL与fH值。3、音调控制特性Ui100mV从音调控制级输入端耦合电容加入,Uo从输出端耦合电容引出。先测1kHz处的电压增益Au(≈0dB),再分别测低频特性和高频特性。测低频特性将RP1的滑臂分别置于最左端和最右端时,频率从20Hz1kHz变化,记下对应的电压增益。同样,测高频特性是将RP2的滑臂分别置于最左端和最右端,频率从(150)kHz变化,记下对应的电压增益。最后绘制音调特性曲线,并标注fL1、fx、fL2、f01kHz、fH1、fH2等频率对应的电压增益。L2ooRVP第17页,共19页4、输入阻抗从音响放大器输入端(如话筒放大器输入端)看进去的阻抗称为输入阻抗Ri。如果接高阻话筒,Ri应远大于20kΩ。接电唱机,Ri应远大于500kΩ。Ri的测量方法于放大器的输入阻抗测量方法相同。5、输入灵敏度使音响放大器输出额定功率时所需的输入电压(有效值)称为输入灵敏度。测量条件与额定功率的测量相同。测量方法是,使Ui从零开始逐渐增大直到Uo达到额定功率值时对应的电压值,此时对应的Ui值即为输入灵敏度。6、噪声电压音响放大器的输入为零时,输出负载RL上的电压称为噪声电压UN。测量条件同上,测量方法是,使输入端对地短路,音量电位器为最大值,用示波器观察输出负载RL的电压波形,用交流电压表测量其有效值。7、整机效率式中Po输入的额定功率;Pc输出额定功率时所消耗的电源功率100/CoPP第18页,共19页六、实验设计总结与感悟第一次做课程设计,在确定自己应做的课题后,首先做的是大量搜索自己需要的资料。音响放大器,单从名义上来说,应是一个好有意思的制作,因为它的意义很现实。根据设计要求和设计材料,我们需设计的音响放大器在所有音响类别里,是一个比较简单的设计,它由话音放大器、混合前置放大器、音调控制器各功率放大器这四部分组成。为了简便,其中的功率放大器选用集成芯片LA4102。但通过一番对音响放大器的了解,即便现在设计的是一个比较简单的音放,但相比其它几个课程还是要复杂一些,但至始到终肯定了这个课程坚持到底。要写一个课程设计,首先就必需对它的理论作充分的了解。平常学习不扎实,甚至有时总觉得很多的东西学了没什么作用,至少现阶段没什么用,在做课程时一感觉就自己学的东西甚少。平常做电子实验也不在少数,但课程设计与在实验室做实验是两个截然不同的状况,其中后者是别人已设计好的思路,只需在做实验之前搞懂实验原理,再根据已编写的实验步骤一步一步做下来便可;而课程设计从一开端全靠自己去弄清自己需要干什么,该怎样去做。课程设计看似简单,当自己着手去做时,其实要比想象中复杂。课程设计除了要熟练掌握音响放大器的理论知识,还要明确自己的设计模式。对于毫无设计经验的人而言,最先想到的自然是通过网络渠道,搜索别人的设计方案。设计方案本没有一个固定的模式,设计要求中列写一个大致纲要,如果一致与纲要完全相同,稍感没有新意,又想创新。如此是一个很多虑的想法,既消耗时间,又不能满足自己的想法,因为课程设计本有自己的要点,是一个纯粹的技术项目,不需要太多的外在修饰。通过此次模电大型试验的设计以及调试,掌握了音响放大器的基本设计方法和设计原理,对几种基本电路有了更深刻的认识和印象,并且掌握了一定的多级放大电路设计和调试的经验。但是,同时也发现自己的许多不足之处。发现自己在将书本知识转化为实践能力的水平还很薄弱,在遇到问题时耐心不足,解决问题时不能够静下心来,只想赶快做好实验,填完表格的观点是非常错误的,这些实验,获得数据是其次,真正的在于培养我们自己发现问题、解决问题的能力。以后我会更加注重自己这方面能力的培养。忽略此处..第19页,共19页

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