畢業(yè)設(shè)計(jì)----具有音調(diào)控制的音頻放大器的設(shè)計(jì)

1、畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題題 目目 具有音調(diào)控制的音頻放大器的設(shè)計(jì)具有音調(diào)控制的音頻放大器的設(shè)計(jì) 專專 業(yè)業(yè) 班班 號(hào)號(hào) 學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名名 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師 答答 辯辯 日日 期期 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語 姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 工作起止日期： 年 月 日起 年 月 日止 指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況，完成質(zhì)量及評(píng)分意見： _ _ _ _ _ _ 指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱： 評(píng)閱人評(píng)閱意見： _ _ _ _ _ _ _ 評(píng)閱教師簽字：_ 評(píng)閱教師職稱：_ 答辯委員會(huì)評(píng)語： _ _ _ _ _ _ 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的材料和

2、學(xué)生的答辯情況答辯委員會(huì)作出如下評(píng)定： 學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績?cè)u(píng)定為： 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的特殊評(píng)語： _ _ _ _ _ _ 答辯委員會(huì)主任（簽字）： 職稱：_ 答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 答辯委員會(huì)委員（簽字）：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 姓 名： 系（部）： 專 業(yè)： 班 號(hào)： 任務(wù)起至日： 年 月 日至 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 立題的目的和意義： 技術(shù)要求與主要內(nèi)容： 進(jìn)度安排： 同組設(shè)計(jì)者及分工： 指導(dǎo)教師簽字_ 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字_ 年 月 日 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（

3、論文） i 摘 要 本文首先對(duì)功率放大器的課題背景作簡要的說明，隨后對(duì)功 率放大器的一些基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹。此外，相應(yīng)的介紹低頻功率 放大器的各單元電路前置放大、音調(diào)控制電路、音量控制電路 和功率放大部分的組成與工作原理，詳細(xì)敘述了音量控制電路部 分。 通過分析低頻功率放大電路,對(duì)功率放大器進(jìn)行深刻的闡述。 功放電路為本機(jī)的主放大器,它的輸出波形容易受前置級(jí)的影響， 在調(diào)試部分對(duì)功率放大器出現(xiàn)的干擾、自激振蕩現(xiàn)象等做了細(xì)致 的分析。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 低頻功率放大器、前置放大、音調(diào)控制、音量控制電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii abstract in this paper, the backgrou

4、nd of the subject pa to make a brief statement, followed by some basic knowledge of the power amplifier are introduced. in addition, the corresponding introduction of low-frequency power amplifier circuit in each unit - pre-amplification, tone control circuit, the volume control circuit and power am

5、plification part of the composition and working principle described in detail some of the volume control circuit. by analyzing the low-frequency power amplifier circuit of the power amplifier in-depth elaboration. amplifier circuit main amplifier-based machine, and its output waveform vulnerable to

6、the impact of pre-level, in the commissioning of the power amplifier part of the emerging interference, self-oscillation phenomena have done a detailed analysis. key word low frequency power amplifier；pre-amplification；tonality control circuit；volume control circuit 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii 目目 錄錄 摘摘 要要.i abst

7、ractabstract .ii 第第 1 1 章章 緒緒 論論 .1 1.1 課題背景.1 1.2 選題的目的.1 1.3 選題的意義.1 1.4 本課題主要研究內(nèi)容.2 第第 2 2 章章 功率放大器電路分析功率放大器電路分析 .3 2.1 功率放大器的基礎(chǔ)知識(shí).3 2.1.1 功率放大器的作用.3 2.1.2 功率放大器的電路組成.4 2.1.3 信號(hào)源和負(fù)載.4 2.1.4 功率放大器的種類.5 2.3 功率放大器的性能指標(biāo).6 2.3.1 失真度.6 2.3.2 頻率響應(yīng).6 2.3.3 輸出功率.7 2.3.4 輸入電壓.7 2.3.5 音調(diào)控制范圍.8 2.3.6 信噪比.8 第

8、第 3 3 章章 整機(jī)電路的設(shè)計(jì)整機(jī)電路的設(shè)計(jì) .9 3.1 整機(jī)電路的組成.9 3.2 技術(shù)要求.9 3.3 電路說明.9 3.4 單元電路的設(shè)計(jì)與分析.10 3.4.1 前置放大器.10 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iv 3.4.2 音調(diào)控制電路.11 3.4.3 音量控制電路.12 3.4.4 功率放大電路.12 第第 4 4 章章 低頻功率放大器的安裝與調(diào)試低頻功率放大器的安裝與調(diào)試 .16 4.1 電路安裝與調(diào)試技術(shù).16 4.1.1 合理布局、分級(jí)裝調(diào).16 4.1.2 調(diào)試技術(shù).16 4.2 電路的調(diào)試.17 4.2.1 抑制干擾、噪聲和消除自激振蕩.17 4.2.2 前置放大器輸入、

9、輸出電壓的測(cè)量.20 4.2.3 功率放大器的功率計(jì)算.20 總總 結(jié)結(jié) .22 致致 謝謝 .23 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .24 附附 錄錄 1 1 .25 附附 錄錄 2 2 .26 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 1.1 課題背景 功率放大器是音響裝置的核心部分，無論是調(diào)諧器輸出的信 號(hào)，還是話筒、錄音機(jī)、電唱機(jī)輸出的信號(hào)，都必須經(jīng)過功率放 大器放大以后才能推動(dòng)音箱發(fā)出聲音。 功率放大器原來只是以分立元件的形式組成電路，近年來， 隨著科學(xué)技術(shù)的普及和文化水平的提高，功率放大器也有集成化 產(chǎn)品，并在體育館、影劇場(chǎng)、歌舞廳、家庭中的 hi-fi 音樂欣賞、 av 系統(tǒng)放音、卡拉 o

10、k 等場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。 功率放大器是將音頻電壓信號(hào)放大到一定的功率并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲 器發(fā)聲的一種設(shè)備。功率放大器在擴(kuò)聲中起著極其重要的作用， 如果沒有功率放大器揚(yáng)聲器就不能擴(kuò)聲。 1.2 選題的目的 通過對(duì)低頻功率放大電路的剖析，對(duì)功率放大器的工作原理有 較深入的了解。在講解低頻功率放大電路的原理中，結(jié)合介紹了 常見的電子電路，如前置放大電路、音調(diào)控制電路、音量控制電 路等。掌握這些電路的特點(diǎn)，能為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子技術(shù)打下一定 的基礎(chǔ)。 1.3 選題的意義 隨著時(shí)代的前進(jìn)，人們對(duì)揚(yáng)聲設(shè)備的要求越來越高，這些要 求不斷推動(dòng)新器件新電路的開發(fā)，并促進(jìn)整個(gè)電聲技術(shù)的發(fā)展， 盡可能采用最新技術(shù)并與現(xiàn)代化技術(shù)

11、結(jié)合起來，才能使得揚(yáng)聲設(shè) 備不斷發(fā)展和完善，才能有廣泛的應(yīng)用前景，才能在更多領(lǐng)域中 發(fā)揮越來越大的作用。但是設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立元件，對(duì)于鍛煉個(gè) 人的動(dòng)手能力和綜合分析問題、解決問題的能力大有裨益。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1.4 本課題主要研究內(nèi)容 本文首先對(duì)功率放大器的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了詳細(xì)說明，然后詳 細(xì)分析了低頻功率放大器的工作原理，各組成部分的作用，最后 介紹了低頻功率放大器在安裝調(diào)試中遇到的現(xiàn)象以及其對(duì)應(yīng)的解 決方案，這對(duì)揚(yáng)聲設(shè)備的修理大有益處。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 功率放大器電路分析 2.1 功率放大器的基礎(chǔ)知識(shí) 2.1.1 功率放大器的作用 人在講話的時(shí)候聲音的強(qiáng)度

12、是很有限的，如果在一個(gè)有成千上 萬人的會(huì)場(chǎng)中，要使每一個(gè)人都能清楚地聽到是不可能的。利用功 率放大器，人只要對(duì)著話筒講話，經(jīng)過功率放大器放大，再從揚(yáng)聲 器中發(fā)出很強(qiáng)的聲音，就可以使全會(huì)場(chǎng)的人都聽到。 人講話的聲音通過話筒變成了微弱的電信號(hào)，這一信號(hào)的電壓 大小同聲音的強(qiáng)弱成正比，它的頻率同聲音的頻率相同，這種電 信號(hào)叫做音頻信號(hào)。話筒得到的音頻信號(hào)，電壓只有幾毫伏，功 率放大器把這個(gè)微弱的音頻信號(hào)放大，從功率放大器輸出端可以 輸出功率達(dá)幾瓦到幾十瓦，以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。 在這一過程中，功率放大器的作用只是把音頻電信號(hào)進(jìn)行放大， 所以功率放大器也就是音頻放大器。話筒能把聲音變成電信號(hào)； 揚(yáng)聲器

13、能把電信號(hào)變成聲音。我們把這類元件叫做電聲元件。功 率放大器必須同電聲元件配合使用，才能發(fā)揮出它的作用。 功率放大電路（簡稱功率放大器）通常位于多級(jí)放大電路的最 后一級(jí)，其任務(wù)是將前級(jí)電路放大后的電壓信號(hào)再進(jìn)行功率放大， 以足夠的輸出功率推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，如揚(yáng)聲器發(fā)聲、電動(dòng)機(jī)旋 轉(zhuǎn)、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。 功率放大電路與電壓放大電路都屬于能量轉(zhuǎn)換電路，它們是將 直流電源提供直流功率轉(zhuǎn)換成被放大信號(hào)的交流功率，從而起到 功率和電壓放大的作用。但由于在多級(jí)放大電路中所處的位置不 同，它們各自的功能是不同的：處于前置級(jí)的電壓放大電路的任 務(wù)是將輸入的微弱信號(hào)識(shí)別出來并加以有效的放大，大多工作在

14、 低電壓、小電流、低噪聲的條件下，研究的主要指標(biāo)是電壓放大 倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、信噪比、頻率特性等，它們工作時(shí)， 本身消耗的功率不大，向下一級(jí)輸出的主要是電壓信號(hào)，輸出功 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 率不大，故效率問題可以不必考慮。功率放大電路除了對(duì)信號(hào)的 電壓進(jìn)行足夠的電壓放大外，還要求對(duì)信號(hào)進(jìn)行足夠的電流放大， 從而有足夠的有用功率輸出。 2.1.2 功率放大器的電路組成 功率放大電路由前置放大器、功率放大器、以及電源部分組 成。如圖 2-1 所示。功率放大器的前置放大器主要作用是電壓放大， 這部分包括音調(diào)控制，音量控制等電路。功率放大器也叫主放大 器，它可以把幾十毫伏的信號(hào)電壓放大到

15、要求的功率。電源部分 的作用是把 220v 交流電變成低壓直流電，供給各級(jí)放大電路使用。 2.1.3 信號(hào)源和負(fù)載 能給功率放大器輸入音頻信號(hào)的裝置叫做信號(hào)源。話筒也是一 種信號(hào)源。錄音機(jī)、電唱機(jī)、收音機(jī)等也都是信號(hào)源。 各種信號(hào)源的輸出信號(hào)電壓是不同的。常用的動(dòng)圈話筒的輸出 電壓約等于幾毫伏；錄音機(jī)的線路輸出電壓約 100200mv，錄音 機(jī)的外接揚(yáng)聲器插口輸出電壓在 1v 以上；電磁頭輸出電壓在 1mv 左右；收音機(jī)檢波器輸出電壓約 30100 mv。 功率放大器的輸入電阻是從功率放大器輸入端看上去的等效電 阻。功率放大器的輸入電阻比較高的時(shí)候，各種信號(hào)源的輸出信 號(hào)都能送到功率放大器中。

16、如果功率放大器的輸入阻抗不夠高由 于分壓作用，使高輸出信號(hào)受到很大衰減，輸入到功率放大器中 的信號(hào)就很小。 在調(diào)整功率放大器時(shí)，常用電阻代替揚(yáng)聲器做負(fù)載，負(fù)載電阻 的額定功率應(yīng)大于或等于功率放大器的額定輸出功率。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 音調(diào)控制電路 前置放大器 音量控制電路 功率放大器 電源 信 號(hào) 源 圖 2-1 功率放大器整機(jī)方框圖 2.1.4 功率放大器的種類 功率放大器簡稱功放，它可以說是各類音響器材中最大的一個(gè) 家族了，其品牌、型號(hào)之多，實(shí)在舉不勝舉。雖然都稱為功放，, 但以其主要用途來說,功放可以分為兩個(gè)主要類別,這就是專用功放 與民用功放。 在體育館場(chǎng)、影劇場(chǎng)、歌舞廳、會(huì)議廳

17、、公共場(chǎng)所擴(kuò)聲,以及錄 音監(jiān)聽等處所使用的功放,一般說在其技術(shù)參數(shù)上往往會(huì)有一些獨(dú) 特的要求,這類功放通常稱之為專用功放或是專業(yè)功放。 而用于家庭的 hi-fi 音樂欣賞,av 系統(tǒng)放音,以及卡拉 ok 娛樂 的功放,通常我們稱為民用功放或是家用功放。 專用功放與民用功放盡管在一些特性參數(shù)上有所差別,但也很難 說有一條涇渭分明的界線,比如用于音樂錄音監(jiān)聽的功放很可能就 是一臺(tái)可用于家庭 hi-fi 甚至是 hi-end 功放。hi-fi 功放與 av 功 放是目前家用功放中的兩個(gè)主要類別。hi-fi 功放用于欣賞音樂,使 用者追求的是盡可能的“原汁原味” 。而 av 功放的使用者追求的 是與畫

18、面相配合的“現(xiàn)場(chǎng)”效 果,甚至是夸張了的“現(xiàn)場(chǎng)”效果。 這兩類功放不太好直接比較孰優(yōu)孰劣。 晶體管功放和電子管功放并不存在著優(yōu)劣的差異,只不過應(yīng)用 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 的器件不同(一是晶體管,一是電子管),相對(duì)來說,電子管功放的工作 電壓較高,但工作電流比較小,而晶體管功放的工作電壓較低,工作電 流都比較大。 2.3 功率放大器的性能指標(biāo) 功率放大器的性能的優(yōu)劣是通過功率放大器的性能指標(biāo)來反 映的。因此，必須了解功率放大器的指標(biāo)意義。下面介紹功率放 大器的主要性能指標(biāo)。 2.3.1 失真度 通過功率放大器放大，輸出信號(hào)應(yīng)該同輸入信號(hào)內(nèi)容完全相 同，只是幅度（電壓）不同而已。也就是說，功率

19、放大器推動(dòng)揚(yáng) 聲器發(fā)出的聲音應(yīng)同講話人的聲音完全一樣，只是音量大小不同 而已。事實(shí)上，通過揚(yáng)聲器放出的聲音同講話人的聲音多少會(huì)有 一些區(qū)別。質(zhì)量低劣的功率放大器發(fā)出的聲音甚至同講話人的聲 音相差很遠(yuǎn)，有時(shí)還產(chǎn)生悶塞、沙啞的聲音。我們把功率放大器 輸出信號(hào)同輸入信號(hào)不同，產(chǎn)生畸變的這種現(xiàn)象叫做失真。 為了定量的表示失真的大小，我們把輸出信號(hào)各次諧波電壓 有效值的總和同基次波電壓有效值的比，用百分?jǐn)?shù)表示，叫做功 率放大器的諧波失真，或失真度。它可以通過失真度測(cè)量儀直接 測(cè)量出來，一般功率放大器的失真度在 7%以下，高傳真功率放大 器的失真度在 1%以下。10%以上的失真人耳可以分辨出來。 2.3.

20、2 頻率響應(yīng) 我們知道不同樂器或不同的人發(fā)出的聲音都不是由單一頻率信 號(hào)組成的，而是由各種頻率成分構(gòu)成的頻譜所組成的。一個(gè)樂隊(duì) 既有發(fā)聲頻率較低的樂器，又有發(fā)聲頻率較高的樂器，演奏起來 占有很寬的頻譜，聽起來是十分悅耳的。這一頻譜范圍可以接近 整個(gè)音頻范圍，即 20hz20khz。如果用功率放大器來放音，那 就要求功率放大器對(duì)每一頻率成份的信號(hào)都具有相同的放大倍數(shù)。 這時(shí)聽起來才同真正樂隊(duì)的演奏具有同樣效果。如果高音頻的放 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 大倍數(shù)小了，聽起來就會(huì)感到聲音發(fā)悶，含混不清；如果低音頻 的放大倍數(shù)小了，聽起來就顯得單調(diào)，缺乏渾厚的感覺。 我們用頻率響應(yīng)（簡稱頻響）這個(gè)指標(biāo)來

21、衡量功率放大器對(duì)不 同信號(hào)放大倍數(shù)的均勻程度。當(dāng)然我們希望功率放大器對(duì)整個(gè)音 頻信號(hào)的放大倍數(shù)完全相同。事實(shí)上，由于晶體管高頻特性、耦 合電容等的影響，功率放大器只對(duì)一般頻率的音頻信號(hào)的放大倍 數(shù)才是相同的，對(duì)頻率很低或很高信號(hào)的放大倍數(shù)都會(huì)減小。一 般功率放大器的頻率響應(yīng)在 100hz10khz 加減 2db 范圍內(nèi)，高 傳真功率放大器的頻率響應(yīng)可以達(dá)到 20hz20khz 加減 1db。 2.3.3 輸出功率 功率放大器的輸出功率是指功率放大器輸出到電阻負(fù)載上的電 功率。輸出功率是通過測(cè)量在規(guī)定負(fù)載上的電壓數(shù)值計(jì)算出來的， 設(shè)負(fù)載電阻是 r（歐） ，輸出電壓是 u（伏） ，輸出最大功率為

22、pmax（瓦）見式（2-1）就得到： pmax= (2-1) l 2 2r u 式中 pmax輸出的最大功率 pmax輸出電壓 rl負(fù)載電阻 2.3.4 輸入電壓 功率放大器的輸入電壓也叫做輸入靈敏度。它是指從功率放大 器輸入端輸入多大電壓的信號(hào)，功率放大器才能輸出額定功率。 輸入電壓越小，說明功率放大器的靈敏度越高。功率放大器輸入 靈敏度并非越高越好，而是要同信號(hào)源的輸出電壓相適應(yīng)。如果 功率放大器的輸入靈敏度很高，信號(hào)源的輸出電壓也較高時(shí)，往 往在輸入級(jí)就產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，即使調(diào)小音量，也得不到良好 的放音效果。一般來說，話筒插口的輸入靈敏度應(yīng)高 5mv；拾音 插口靈敏度應(yīng)高于 200mv

23、；收音的輸入靈敏度在 50100mv 之間 比較合適。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 2.3.5 音調(diào)控制范圍 有音調(diào)控制的功率放大器，能對(duì)高、低音進(jìn)行提升或衰減， 為衡量提升或衰減的能力，引入了音調(diào)控制范圍的概念。低音控 制范圍一般指在輸入 100hz 信號(hào)時(shí)，低音控制電位器對(duì)這個(gè)信號(hào) 輸出電壓的控制范圍，并用分貝表示。在輸入 5khz 或 10khz 信 號(hào)時(shí)高音控制電位器對(duì)這個(gè)信號(hào)輸出電壓的控制范圍。 2.3.6 信噪比 功率放大器接通電源，不輸入信號(hào)，距離功率放大器較近的時(shí) 候，可以聽到輕微的噪聲。功率放大器的噪聲有兩類，一類是有 規(guī)律的低頻哼哼聲，這是交流電源引起的交流聲；還有一種沙沙

24、聲，這是晶體管本身的噪聲引起的。 當(dāng)有輸出信號(hào)的時(shí)候，噪聲就被信號(hào)掩蓋了。大功率功率放大 器輸出功率大，收聽者一般距揚(yáng)聲器遠(yuǎn)一些，所以噪聲大一些也 影響不大。小功率功率放大器輸出功率小，收聽者距揚(yáng)聲器較近， 所以要求噪聲小。用信號(hào)噪聲比（簡稱信噪比或信雜比）來衡量 功率放大器噪聲的實(shí)際效果是很有效的。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 3 章 整機(jī)電路的設(shè)計(jì) 3.1 技術(shù)要求 1、額定輸出功率：po=5w 2、負(fù)載阻抗（揚(yáng)聲器）：rl=8 3、頻率響應(yīng)：flfh=50hz15khz 4、輸入電壓：ui150mv 5、音調(diào)控制范圍：1） 低音：100hz12db 2）高音：10hz12db 6、失真

25、度：3% 3.2 整機(jī)電路的組成 整機(jī)電路由前置放大器，音調(diào)控制電路，音量控制電路，功率 放大電路四部分組成整機(jī)原理圖見附錄 1（附圖 1-1） 。 3.3 電路說明 由信號(hào)源輸出頻率為 50-10khz，大于等于 50mv 的交流信號(hào)， 經(jīng)前置放大器進(jìn)行 2.5 倍的放大后，由音調(diào)控制電路中的滑動(dòng)變阻 器、進(jìn)行音調(diào)的低頻和高頻控制，轉(zhuǎn)折頻率為 40-400hz。 1 rw 2 rw 輸出信號(hào)進(jìn)入音量控制電路，音量控制電路的作用是對(duì)前置放大 器的增益進(jìn)行控制，將其輸出信號(hào)進(jìn)行衰減，其中小信號(hào)的衰減 倍數(shù)小，大信號(hào)的衰減倍數(shù)大，或者說對(duì)功率放大器的輸入信號(hào) 進(jìn)行控制，使其對(duì)大于 50mv 的信號(hào)

26、能進(jìn)行線性放大。其中，555 產(chǎn)生手動(dòng)控制音量所需的脈沖，集成模擬開關(guān) cd4051 的 8 路輸出 信號(hào)控制電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的衰減倍數(shù)，其地址由計(jì)數(shù)器 cd4516 提供， 74ls138 譯碼器與發(fā)光二極管組成電平（音量）指示電路。在前置 級(jí)與功放級(jí)之間插入數(shù)字音量控制電路，能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行線性 放大，且音量控制調(diào)節(jié)方便。最后，音量控制電路輸出的信號(hào)進(jìn) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 入功率放大器，在功率放大部分采用將 la4102 集成功放接成 otl 形式，信號(hào)經(jīng)功放放大后由揚(yáng)聲器輸出。 3.4 單元電路的設(shè)計(jì)與分析 3.4.1 前置放大器 在前置放大部分采用的是集成四運(yùn)算放大器 lm4558

27、，用到其 中的一個(gè)運(yùn)放作為前置放大器，內(nèi)部框圖如圖 3-1 所示。集成運(yùn)算 放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路。當(dāng) 外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)， 可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系如式（3-1） 。在線性應(yīng)用方面， 可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。 前置放大器的作用是將音頻信號(hào)源的信號(hào)進(jìn)行放大。其電路如圖 3-2 所示，這是一個(gè)反相加法器電路，輸出與輸入電壓間的關(guān)系為： =(1+) (3-1) o u 1 r rf i u 圖 3-1 lm4558 內(nèi)部框圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 3-2 前置放大器電路圖 3.4.2

28、 音調(diào)控制電路 音調(diào)控制電路是用運(yùn)放a741 組成的衰減負(fù)反饋式電路，如圖 3-3 所示。 a a7 74 41 1 圖 3-3 音調(diào)控制電路圖 其工作原理是：當(dāng) rw2的滑臂移向左端時(shí)，高頻信號(hào)經(jīng) c4，r8 送入運(yùn)放反相輸入端；由運(yùn)放輸出端反饋過來的高頻信號(hào)則經(jīng) rw2衰減后，經(jīng) c4，r8送入反相端。這時(shí)，耦合信號(hào)強(qiáng)，負(fù)反饋 信號(hào)弱，高頻信號(hào)的輸出增大。反之，當(dāng) rw2滑臂移向右端時(shí)， 高頻信號(hào)需由 rw2衰減后經(jīng) c4，r8送入運(yùn)放反相端，反饋信號(hào)則 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 直接由 c4，r8反饋至運(yùn)放反相端。這時(shí)，耦合信號(hào)弱，負(fù)反饋信 號(hào)強(qiáng)，高頻信號(hào)輸出小。 同理，rw3的滑臂移

29、至左端時(shí)，低頻輸出增大，移向右端時(shí)， 低頻輸出減小。 3.4.3 音量控制電路 數(shù)字音量控制器的作用是對(duì)前置放大器的增益進(jìn)行控制，將其 輸出信號(hào)進(jìn)行衰減，其中小信號(hào)的衰減倍率小，大信號(hào)的衰減倍 率大，或者說對(duì)功率放大器的輸入信號(hào)進(jìn)行控制，使其對(duì)輸入信 號(hào)進(jìn)行線性放大，如圖 3-4 所示。數(shù)字音量控制電路由 c1815、tip41c、1015、tip42c 等管子組成。 圖 3-4 音量控制電路 3.4.4 功率放大電路 功率放大電路（簡稱功放）的作用是給音響放大器的負(fù)載 （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 l r 功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真盡可能小，效率盡可能高，

30、功率放大器的常見電路形式有 otl 電路和 ocl 電路。有用集成運(yùn) 算放大器（簡稱運(yùn)放）和晶體管組成的功率放大器，也有專用集 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 成電路功率放大器。 在本設(shè)計(jì)中的功率放大部分采用的是將 la4102 集成功放接成 otl 形式的電路。la4102 引腳圖如圖 3-5 所示，詳細(xì)的介紹了其 各個(gè)引腳的功能。 la4102 集成功率放大器的引腳功能如下： 引腳 1 輸出端，直流電平應(yīng)為 ec/2。 引腳 2 接地端 引腳 3 接地端（或接負(fù)電源） 引腳 4、5 為了消除振蕩，應(yīng)接相位補(bǔ)償電容。 引腳 6 負(fù)反饋端，一般接 rc 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)到地，以構(gòu)成電壓串 聯(lián)負(fù)反饋。 引腳

31、 8 偏流端，一般不用。 引腳 7、11 空腳 引腳 9 輸入端 引腳 10、12 為抑制紋波電壓，應(yīng)接入大的電解電容到地。 引腳 13 自舉端，應(yīng)接大的電容到 1 端起自舉作用。 引腳 14 電源端，接電源 ec。 圖 3-5 la4102 引腳圖 如圖 3-6 為功率放大器的原理圖，其外部元件的作用如下： 、與內(nèi)部電阻組成交流負(fù)反饋支路，控制功放級(jí)的電壓增 25 r 19 c 11 r 益由公式（3-6） vf a 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 即 =1+/ （3-6） vf a 11 r 25 r 11 r 25 r 式中控制功放級(jí)的電壓增益 vf a 其中： 為集成功放內(nèi)部交流負(fù)反饋電阻

32、，=20k 11 r 11 r 為相位補(bǔ)償電容。減小，帶寬增加，可消除高頻自激。 17 c 17 c 一般取幾十皮法至幾百皮法。 17 c 為 otl 電路的輸出端電容，兩端的充電電壓等于/2，一 16 c cc v 16 c 般取耐壓值遠(yuǎn)大于/2 的幾百微法的電容。 cc v 為反饋電容，消除自激振蕩，一般取幾百皮法。 18 c 18 c 為自舉電容，使復(fù)合管的導(dǎo)通電流不隨輸出電壓的升高而減小。 15 c 、可濾除紋波。 13 c 14 c 為電源退耦濾波，可消除低頻自激。 12 c 圖 3-6 功率放大電路 額定功率： 音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值(如 5)時(shí)的 最大功率稱為額定功率由

33、公式（3-7） 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 即 （3-7） l o o r u p 2 式中額定負(fù)載阻抗； l r (有效值) 兩端的最大不失真電壓。 o u l r 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第第 4 4 章章 低頻功率放大器的安裝與調(diào)試 4.1 電路安裝與調(diào)試技術(shù) 4.1.1 合理布局、分級(jí)裝調(diào) 功率放大器是一個(gè)小型電路系統(tǒng)，安裝前要將各級(jí)進(jìn)行合理 布局，一般按照電路的順序一級(jí)一級(jí)地布局，功放級(jí)應(yīng)遠(yuǎn)離輸入 級(jí)，每一級(jí)的地線盡量接在一起，連線盡可能短，否則很容易出 現(xiàn)自激。 安裝前應(yīng)檢查元器件的質(zhì)量，安裝時(shí)特別要注意功放塊、運(yùn) 算放大器、電解電容等主要零件的引腳和極性，不能接錯(cuò)。從輸

34、入級(jí)開始向后級(jí)安裝，也可以從功放級(jí)開始向前逐級(jí)安裝。安裝 一級(jí)調(diào)試一級(jí)，安裝兩級(jí)要進(jìn)行級(jí)聯(lián)調(diào)試，直到整機(jī)安裝與調(diào)試 完成。 4.1.2 調(diào)試技術(shù) 電路的調(diào)試過程一般是先分級(jí)調(diào)制，再級(jí)聯(lián)調(diào)試，最后整機(jī) 調(diào)試與性能指標(biāo)測(cè)試。 分級(jí)調(diào)試又分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試時(shí)，將輸入 端對(duì)地短路，用萬用表測(cè)該級(jí)輸出端對(duì)地的直流電壓。前置級(jí)、 音調(diào)控制級(jí) 都是由運(yùn)算放大器組成的，其靜態(tài)輸出直流電壓均為 vcc2，功放級(jí)的輸出(otl 電路)也為 vcc2且輸出電容 cc 兩 端充電電壓也應(yīng)為 vcc2。動(dòng)態(tài)調(diào)試是指輸入端接入規(guī)定的信號(hào)， 用示波器觀測(cè)該級(jí)輸出波形，并測(cè)量各項(xiàng)性能指標(biāo)是否滿足題目 要求，如果

35、相差很大，應(yīng)檢查電路是否接錯(cuò)，元器件數(shù)值是否合 乎要求，否則是不會(huì)出現(xiàn)很大偏差的，因?yàn)榧蛇\(yùn)算放大器內(nèi)部 電路已經(jīng)確定，主要是外部元件參數(shù)的影響。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4.2 電路的調(diào)試 4.2.1 抑制干擾、噪聲和消除自激振蕩 放大器的調(diào)試一般包括調(diào)整和測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)，調(diào)整和測(cè)量放 大器的性能指標(biāo)：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻和通頻帶等。 由于放大電路是一種弱電系統(tǒng)，具有很高的靈敏度，因此很容易 接受外界和內(nèi)部一些無規(guī)則信號(hào)的影響。也就是在放大器的輸入 端短路時(shí)，輸出端仍有雜亂無規(guī)則的電壓輸出，這就是放大器的 噪聲和干擾電壓。另外，由于安裝、布線不合理，負(fù)反饋太深以 及各級(jí)放大器共用

36、一個(gè)直流電源造成級(jí)間耦合等，也能使放大器 沒有輸入信號(hào)時(shí)，有一定幅度和頻率的電壓輸出，例如收音機(jī)的 尖叫聲或“突突”的汽船聲，這就是放大器發(fā)生了自激振蕩。 噪聲、干擾和自激振蕩的存在都妨礙了對(duì)有用信號(hào)的觀察和測(cè)量， 嚴(yán)重時(shí)放大器將不能正常工作。所以必須抑制干擾、噪聲和消除 自激振蕩，才能進(jìn)行正常的調(diào)試和測(cè)量。 圖 41 干擾噪聲圖 干擾和噪聲的抑制：把放大器輸入端短路，在放大器輸出端 仍可測(cè)量到一定的噪聲和干擾電壓。其頻率如果是 50hz（或 100hz） ，一般稱為 50hz 交流聲， 有時(shí)是非周期性的，沒有一定 規(guī)律，可以用示波器觀察到如圖 41 所示波形。50hz 交流聲大都 來自電源變

37、壓器或交流電源線，100hz 交流聲往往是由于整流濾波 不良所造成的。另外，由電路周圍的電磁波干擾信號(hào)引起的干擾 電壓也是常見的。由于放大器的放大倍數(shù)很高（特別是多級(jí)放大 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 器） ，只要在它的前級(jí)引進(jìn)一點(diǎn)微弱的干擾，經(jīng)過幾級(jí)放大，在輸 出端就可以產(chǎn)生一個(gè)很大的干擾電壓。還有，電路中的地線接得 不合理，也會(huì)引起干擾。 抑制干擾和噪聲的措施一般有以下幾種： 1、選用低噪聲的元器件 如噪聲小的集成運(yùn)放和金屬膜電阻等。另外可加低噪聲的前 置差動(dòng)放大電路。由于集成運(yùn)放內(nèi)部電路復(fù)雜，因此它的噪聲較 大。即使是“極低噪聲”的集成運(yùn)放，也不如某些噪聲小的場(chǎng)效 應(yīng)對(duì)管，或雙極型超 對(duì)管

38、，所以在要求噪聲系數(shù)極低的場(chǎng)合， 以挑選噪聲小對(duì)管組成前置差動(dòng)放大電路為宜。也可加有源濾波 器。 2、合理布線 放大器輸入回路的導(dǎo)線和輸出回路、交流電源的導(dǎo)線要分開， 不要平行鋪設(shè)或捆扎在一起，以免相互感應(yīng)。 3、屏蔽 小信號(hào)的輸入線可以采用具有金屬絲外套的屏蔽線，外套接地。 整個(gè)輸入級(jí)用單獨(dú)金屬盒罩起來，外罩接地。電源變壓器的初、次 級(jí)之間加屏蔽層。電源變壓器要遠(yuǎn)離放大器前級(jí)，必要時(shí)可以把變 壓器也用金屬盒罩起來，以利隔離 。 4、濾波 為防止電源串入干擾信號(hào)，可在交（直）流電源線的進(jìn)線處 加濾波電 路。圖 42(a)、(b)、(c)所示的無源濾波器可以濾除雷電干擾（雷 電等引起） 。 本科

39、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 (a) (b) (c) (d) 圖 42 濾波電路 和工業(yè)干擾（電機(jī)、電磁鐵等設(shè)備起、制動(dòng)時(shí)引起）等干擾信號(hào)， 而不影響電源的引入。圖中電感，電容元件，一般 l 為幾幾十 毫亨，c 為幾千微微法。圖 4-2(d)中阻容串聯(lián)電路對(duì)電源電壓的突 變有吸收作用，以免其進(jìn)入放大器。r 和 c 的數(shù)值可選 100 和 2f 左右。 5、自激振蕩的消除 檢查放大器是否發(fā)生自激振蕩，可以把輸入端短路，用示波器 （或毫伏表）接在放大器的輸出端進(jìn)行觀察， 如圖 43 所示波 形。自激振蕩的頻率一般為比較高的或極低的數(shù)值，而且頻率隨 著放大器元件參數(shù)不同而改變（甚至撥動(dòng)一下放大器內(nèi)部導(dǎo)線的

40、 位置，頻率也會(huì)改變） ，振蕩波形一般是比較規(guī)則的，幅度也較大， 往往使三極管處于飽和截止?fàn)顟B(tài)。 圖 43 自激振蕩波形圖 高頻振蕩主要是由于安裝、布線不合理引起的。例如輸入和 輸出線靠的太近，產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔?。?duì)此應(yīng)從安裝工藝方面解決， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 如元件布置緊湊，接線要短等。也可以用一個(gè)小電阻電容或單一 電容（一般 100pf0.1f，由試驗(yàn)決定） ， 進(jìn)行高頻濾波或負(fù)反 饋，以壓低放大電路對(duì)高頻信號(hào)的放大倍數(shù)或移動(dòng)高頻電壓的相 位，從而抑制高頻振蕩如圖 44 所示。 (a) (b) 圖 44 抑制高頻振蕩電路 4.2.2 前置放大器輸入、輸出電壓的測(cè)量 表 4-1 前置放大

41、器輸入、輸出電壓的測(cè)量 輸入電壓 (mv) 輸出電壓 (mv) 50125 100250 10002500 通過測(cè)量值可計(jì)算前置放大器的放大倍數(shù)由公式（4-1） = （4-1） vf a ui uo 4.2.3 功率放大器的功率計(jì)算 通過測(cè)量得到功率放大器的輸出電壓值為 2.9v，由公式（4-2） =p*r （4- 2 u 2） 可得 p=/r=2.1，其中，r 取 4。 2 u 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)為：輸入電壓為 50mv；輸出功率不 小于 5w；頻帶寬度為 5010khz；音量連續(xù)可調(diào)控制、具有高 音、低音控制。輸入電壓為

42、50mv 時(shí)， 觀察前置放大器、音調(diào)控 制電路、音量控制電路以及功率放大器的輸出波形，頻率在 50 10khz 之間變化時(shí)，輸出波形都有相應(yīng)的變化。另外，中期檢查 時(shí)，音量控制電路部分的八位檔無顯示現(xiàn)象，現(xiàn)在也已經(jīng)解決， 音量控制部分已進(jìn)入正常工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)加/減計(jì)數(shù)功能。 存在的不足之處是：音質(zhì)還是有一點(diǎn)失真，特別是當(dāng)音量很 大時(shí)失真就更明顯，可能是元件的硬件質(zhì)量不好，或者是電路設(shè) 計(jì)不太完美。如果再有多一些時(shí)間進(jìn)行調(diào)試，也許失真問題可以 解決。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 致 謝 在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我?guī)椭畲竽^于我的指導(dǎo)教師溫海洋老 師了。 首先感謝導(dǎo)師*老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所給予的關(guān)

43、心和幫助。 *老師對(duì)待工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、忙里抽閑，在處理公事和授課之余向 我耐心地講解有關(guān)適宜。*這種對(duì)待工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、嚴(yán)以律己的 工作態(tài)度和寬以待人的崇高品質(zhì)永遠(yuǎn)值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。 在完成設(shè)計(jì)當(dāng)中，我的導(dǎo)師*老師，他總是不斷詢問我的設(shè)計(jì) 情況，包括我的進(jìn)展情況、在電路當(dāng)中所遇到的困難情況和應(yīng)該 怎樣解決這些困難。特別是在我遇到困難時(shí)，他都會(huì)與我一起來 探討應(yīng)該怎樣去做。當(dāng)我在電路的調(diào)試過程中遇到了很棘手的問 題時(shí)，*不但向我伸出援助之手，更叫我不要灰心，在精神上給 予我安慰，直到完成設(shè)計(jì)才松了口氣。他為我能夠按時(shí)完成設(shè)計(jì) 給了很大的幫助，在我的設(shè)計(jì)當(dāng)中起了決定性的作用。 在整個(gè)論文的撰寫及修改過程，都是在*的熱心指導(dǎo)下完成 的，在此，向在畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中給予我提供幫助的溫老師說一聲 “老師您辛苦了！” 預(yù)祝老師在今后的生活及工作中，身體健康、 工作順利，在電子領(lǐng)域有更大的飛躍。 此外，我還要感謝*老師們，當(dāng)我在搭建電路需要一些元件 時(shí)，*老師都會(huì)給我們提供最大的幫助，有時(shí)還與我們一起討論造 成電路有問題的原因。實(shí)驗(yàn)室的老師們