音頻功率放大器

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）設(shè)計(jì)題目: 音頻功率放大器 專 業(yè): 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 姓 名: 指導(dǎo)教師: 學(xué) 生姓 名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)設(shè)計(jì)題目音頻功率放大器指導(dǎo)教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的音頻功率放大器。在輸入正弦波幅度5mV，負(fù)載電阻等于8的條件下，音頻功率放大器滿足如下要求：1.最大輸出不失真功率POM8W。2.功率放大器的頻帶寬度BW50Hz15KHz。3.在最大輸出功率下非線性失真系數(shù)3%。4.輸入阻抗Ri100k。5.具有音調(diào)控制功能：低音100Hz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍，高音10kHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍。進(jìn)度安排：第12-13周

2、：論文定稿.主要參考文獻(xiàn)：1電路分析基礎(chǔ)理論與實(shí)用技術(shù)（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社.20042 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.高等教育出版社3邱關(guān)源.電路原理.高等教育出版社,20064電子技術(shù)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)審批意見(jiàn)教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日摘要音頻放大器已經(jīng)有快要一個(gè)世紀(jì)的歷史了，最早的電子管放大器的第一個(gè)應(yīng)用就是音頻放大器。然而直到現(xiàn)在為止，它還在不斷地更新、發(fā)展、前進(jìn)。主要因?yàn)槿祟惖穆?tīng)覺(jué)是各種感覺(jué)中的相當(dāng)重要的一種，也是最基本的一種。為了滿足它的需要，有關(guān)的音頻放大器就要不斷地加以改進(jìn)。 進(jìn)入21世紀(jì)以后，各種便攜式的電子設(shè)備成為了電子設(shè)備的一種重要的發(fā)展趨勢(shì)。從作為通信工具的手機(jī)，到作為

3、娛樂(lè)設(shè)備的MP3播放器，已經(jīng)成為差不多人人具備的便攜式電子設(shè)備。陸續(xù)將要普及的還有便攜式電視機(jī)，便攜式DVD等等。所有這些便攜式的電子設(shè)備的一個(gè)共同點(diǎn)，就是都有音頻輸出，也就是都需要有一個(gè)音頻放大器；另一個(gè)特點(diǎn)就是它們都是電池供電的。都希望能夠有較長(zhǎng)的使用壽命。就是在這種需求的背景下，D類放大器被開發(fā)出來(lái)了。它的最大特點(diǎn)就是它能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率。 高效率的音頻放大器不只是在便攜式的設(shè)備中需要，在大功率的電子設(shè)備中也需要。因?yàn)?，功率越大，效率也就越重要。而隨著人們的居住條件的改善，高保真音響設(shè)備和更高檔的家庭影院也逐漸開始興起。在這些設(shè)備中，往往需要幾十瓦甚至幾百瓦的音頻功

4、率。這時(shí)，低失真、高效率的音頻放大器就成為其中的關(guān)鍵部件。長(zhǎng)期以來(lái)，高品質(zhì)音頻放大器的工作類別，只限于A類(甲類)和AB類(甲乙類)。其原因在于過(guò)去只有電子管這樣的器件，B類(乙類)電子管放大器產(chǎn)生的失真使它們甚至在公共廣播用時(shí)都難于被人們所接受。所有的自稱為高保真放大器均工作于推挽式的A類(甲類)。 隨著半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)和發(fā)展，放大器的設(shè)計(jì)得到了更多的自由。就放大器的類別而言，已不限于A類(甲類)和AB類(甲乙類)，而出現(xiàn)了更多類別的放大器。為了使讀者對(duì)此有所了解，這里僅就筆者所知的各種類別的放大器簡(jiǎn)介如下。不過(guò)需要指出，就目前來(lái)說(shuō)用于音頻功率放大器的工作類別，A類(甲類)、AB類(甲乙類)

5、和B類(乙類)這三類放大器仍覆蓋著半導(dǎo)體放大器的絕大多數(shù)。第一章 緒論音頻放大器也叫功率放大器，其作用是把來(lái)自音源或前級(jí)放大器的弱信號(hào)放大，產(chǎn)生足夠大的電流驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。常見(jiàn)的音頻功率放大器主要有下列幾種:1、 變壓器耦合甲類放大器電路主要用于電子管放大器電路中;2、 變壓器耦合推挽功率放大器電路主要用于一些輸出功率較大的電子管放大器中;3、 OTL功率放大器電路主要用于一些輸出功率較小的放大器電路中;4、 OTL功率放大器是一種常用的放大器電路,常用于一些輸出功率 要求較大的功率放大器中;5、 BTL功率放大器電路主要用于一些要求輸出功率更大的場(chǎng)合,OTL、OCL和BTL功率放大器電路主要

6、用于晶體管放大器中。早在60年代以前，電子管功率放大器一直占著主導(dǎo)地位，其工作類別采用A類(甲類)或AB類(甲乙類)，并由變壓器與負(fù)載偶合。這一趨勢(shì)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，可認(rèn)為終止于真正可靠的半導(dǎo)體管達(dá)到了合理價(jià)格之時(shí)。隨后，使用鍺器件的設(shè)計(jì)首先出現(xiàn)，但是鍺管由于在一般的高溫時(shí)容易損壞而嚴(yán)重地遭受著磨難，熱逃逸這個(gè)詞由此誕生。之后硅材料的NPN型半導(dǎo)體管出現(xiàn)，在一段時(shí)期里，絕大多數(shù)功率放大器采用此管用于功率放大級(jí)的推挽工作中，但仍依賴于輸入和輸出變壓器進(jìn)行偶合。顯然，這些變壓器往往是笨重而價(jià)高，線性不佳，再加上其低頻和高頻相移，嚴(yán)重地限制了可安全使用的負(fù)反饋量，從而增加了其傷害性。后來(lái)，人們

7、已認(rèn)識(shí)到在功率晶體管和8揚(yáng)聲器之間的阻抗匹配上，無(wú)需再用變壓器了。于是出現(xiàn)了無(wú)變壓器的Lin氏電路組合，從而構(gòu)成了準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。因?yàn)楫?dāng)時(shí)已有相當(dāng)不錯(cuò)的PNP激勵(lì)管在市場(chǎng)上可售，而功率輸出器件采用推挽電路可做成NPN型管，合適的互補(bǔ)功率器件，出現(xiàn)在60年代后期。這時(shí)，全互補(bǔ)輸出級(jí)立刻證明了它比準(zhǔn)互補(bǔ)電路具有失真較小的優(yōu)點(diǎn)。大約在同一時(shí)期由于晶體管差放對(duì)已成為人們熟悉的電路單元，直流偶合放大器開始超越電容耦合方式的交流放大器。根據(jù)現(xiàn)在人們消費(fèi)和生活質(zhì)量的提高，對(duì)音頻功率放大器的要求也相對(duì)有了更高的基準(zhǔn)，一個(gè)新型高效率音頻功率放大器可以帶來(lái)很高的效益，所以有很多的企業(yè)投入到了對(duì)高效率音頻功率放大器的

8、設(shè)計(jì)中。下面是一個(gè)有關(guān)D類放大器的高效率音頻功率放大器。功放的主要性能指標(biāo)有輸出功率，頻率響應(yīng)，失真度，信噪比，輸出阻抗，阻尼系數(shù)等。輸出功率：是指輸出失真度不超過(guò)規(guī)定值的條件下，功放對(duì)音樂(lè)信號(hào)的瞬間最大輸出功率。峰值功率：是指在不失真條件下，將功放音量調(diào)至最大時(shí)，功放所能輸出的最大音樂(lè)功率。額定輸出功率：當(dāng)諧波失真度為10%時(shí)的平均輸出功率。也稱做最大有用功率。頻率響應(yīng)：表示功放的頻率范圍，和頻率范圍內(nèi)的不均勻度。頻響曲線的平直與否一般用分貝“dB”表示。家用HI-FI功放的頻響一般為20HZ20KHZ正負(fù)1Db。這個(gè)范圍越寬越好。失真度：理想的功放應(yīng)該是把輸入的信號(hào)放大后，毫無(wú)改變的忠實(shí)還

9、原出來(lái)。但是由于各種原因經(jīng)功放放大后的信號(hào)與輸入信號(hào)相比較，往往產(chǎn)生了不同程度的畸變，這個(gè)畸變就是失真。用百分比表示，其數(shù)值越小越好。HI-FI功放的總失真在0.03%0.05%之間。功放的失真有諧波失真、互調(diào)失真、交叉失真、削波失真、瞬態(tài)失真、瞬態(tài)互調(diào)失真等。信噪比：是指功放輸出的各種噪聲電平與信號(hào)電平之比，用“dB”表示，這個(gè)數(shù)值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60dB以上。輸出阻抗：對(duì)揚(yáng)聲器所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻。第二章一、 設(shè)計(jì)方案分析根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求，該音頻功率放大器可由圖1所示框圖實(shí)現(xiàn)。下面主要介紹各部分電路的特點(diǎn)及要求。圖1 音頻功率放大器組成框圖1、 前置放大器音源音頻功

10、率放大器的作用是將聲音源輸入的信號(hào)進(jìn)行放大，然后輸出驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。聲音源的種類有多種，如傳聲器（話筒）、電唱機(jī)、錄音機(jī)（放音磁頭）、CD唱機(jī)及線路傳輸?shù)?，這些聲音源的輸出信號(hào)的電壓差別很大，從零點(diǎn)幾毫伏到幾百毫伏。一般功率放大器的輸入靈敏度是一定的，這些不同的聲音源信號(hào)如果直接輸入到功率放大器中的話，對(duì)于輸入過(guò)低的信號(hào)，功率放大器輸出功率不足，不能充分發(fā)揮功放的作用；假如輸入信號(hào)的幅值過(guò)大，功率放大器的輸出信號(hào)將嚴(yán)重過(guò)載失真，這樣將失去了音頻放大的意義。所以一個(gè)實(shí)用的音頻功率放大系統(tǒng)必須設(shè)置前置放大器，以便使放大器適應(yīng)不同的的輸入信號(hào)，或放大，或衰減，或進(jìn)行阻抗變換，使其與功率放大器的輸入靈敏度

11、相匹配。另外在各種聲音源中，除了信號(hào)的幅度差別外，它們的頻率特性有的也不同，如電唱機(jī)輸出信號(hào)和磁帶放音的輸出信號(hào)頻率特性曲線呈上翹形，即低音被衰減，高音被提升。對(duì)于這樣的輸入信號(hào)，在進(jìn)行功率放大器之前，需要進(jìn)行頻率補(bǔ)償，使其頻率特性曲線恢復(fù)到接近平坦的狀態(tài)，即加入頻率均衡網(wǎng)絡(luò)放大器。對(duì)于話筒和線路輸入信號(hào)，一般只需將輸入信號(hào)進(jìn)行放大和衰減，不需要進(jìn)行頻率均衡。前置放大器的主要功能一是使話筒的輸出阻抗與前置放大器的輸入阻抗相匹配；二是使前置放大器的輸出電壓幅度與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。由于話筒輸出信號(hào)非常微弱，一般只有100V幾毫伏，所以前置放大器輸入級(jí)的噪聲對(duì)整個(gè)放大器的信噪比影響很大。

12、前置放大器的輸入級(jí)首先采用低噪聲電路，對(duì)于由晶體管組成的分立元件組成的前置放大器，首先要選擇低噪聲的晶體管，另外還要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。由于場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲系數(shù)一般比晶體管小，而且它幾乎與靜態(tài)工作點(diǎn)無(wú)關(guān)，在要求高輸入阻抗的前置放大器的情況下，采用低噪聲場(chǎng)效應(yīng)管組成放大器是合理的選擇。如果采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成前置放大器，一定要選擇低噪聲、低漂移的集成運(yùn)算放大器。對(duì)于前置放大器的另外一要求是要有足夠?qū)挼念l帶，以保證音頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。圖2 前置級(jí)放大器電路圖圖3前置放大器波形圖 2、音調(diào)控制電路音調(diào)控制電路的主要功能是通過(guò)對(duì)放音頻帶內(nèi)放大器的頻率響應(yīng)曲線的形狀進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制放音音色

13、的目的，以適應(yīng)不同聽(tīng)眾對(duì)音色的不同愛(ài)好。此外還能補(bǔ)償信號(hào)中所欠缺的頻率分量，使音質(zhì)得到改善，從而提高放音系統(tǒng)的放音效果。在高保真放音電路中，一般采用的是高、低音分別可調(diào)的音調(diào)控制電路。一個(gè)良好的音調(diào)控制電路，要求有足夠的高、低音調(diào)節(jié)范圍，同時(shí)有要求在高、低音從最強(qiáng)調(diào)到最弱的整個(gè)過(guò)程中，中音信號(hào)（一般指1kHz）不發(fā)生明顯的幅值變化，以保證音量在音調(diào)控制過(guò)程中不至于有太大的變化。音調(diào)控制電路大多由RC元件組成，利用RC電路的傳輸特性，提升或衰減某一頻段的音頻信音調(diào)控制電路一般可分為衰減式和負(fù)反饋式兩大類，衰減式音調(diào)控制電路的調(diào)節(jié)范圍可以做得較寬，但由于中音電平也要作很大的衰減，并且在調(diào)節(jié)過(guò)程中整

14、個(gè)電路的阻抗也在變化，所以噪聲和失真較大。負(fù)反饋式音調(diào)控制電路的噪音和失真較小，并且在調(diào)節(jié)音調(diào)時(shí)，其轉(zhuǎn)折頻率保持固定不變，而特性曲線的斜率卻隨之改變。下面分析負(fù)反饋型音調(diào)控制電路的工作原理。(1) 負(fù)反饋式音調(diào)控制器的工作原理由于集成運(yùn)算放大器具有電壓增益高、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)，用它制作的音調(diào)控制電路具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，典型的電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中電位器Rp1是高音調(diào)節(jié)電位器，Rp2是低音調(diào)節(jié)電位器，電容C是音頻信號(hào)輸入耦合電容，電容C1、C2是低音提升和衰減電容，一般選擇C1=C2，電容C3起到高音提升和衰減作用，要求C3的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C1。電路中各元件一般要滿足的關(guān)系為：Rp1

15、=Rp2，R1=R2=R3，C1=C2，Rp1=9R1圖4 負(fù)反饋式音調(diào)控制電路圖 在電路圖4中，對(duì)于低音信號(hào)來(lái)說(shuō)，由于C3的容抗很大，相當(dāng)于開路，此時(shí)高音調(diào)節(jié)電位器Rp1在任何位置對(duì)低音都不會(huì)影響。當(dāng)?shù)鸵粽{(diào)節(jié)電位器Rp2滑動(dòng)端調(diào)到最左端時(shí)，C1被短路，此時(shí)電路圖4可簡(jiǎn)化為圖5(a)。由于電容C2對(duì)于低音信號(hào)容抗大，所以相對(duì)地提高了低音信號(hào)的放大倍數(shù)，起到了對(duì)低音提升的作用。圖5(a)電路的頻率響應(yīng)分析如下：(a) 低音提升等效電路圖 (b) 低音提升等效電路幅頻響應(yīng)波特圖圖5低音提升等效電路圖及幅頻響應(yīng)曲線圖5所示的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為： 。化簡(jiǎn)后得：，所以該電路的轉(zhuǎn)折頻率為： ， 。可見(jiàn)當(dāng)

16、頻率時(shí)，；當(dāng)頻率時(shí)，。從定性的角度來(lái)說(shuō)，就是在中、高音域，增益僅取決于R2與R1的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到提升，最大增益為。低音提升等效電路的幅頻響應(yīng)特性的波特圖如圖5(b)所示。同樣當(dāng)Rp2的滑動(dòng)端調(diào)到最右端時(shí)，電容C2被短路，其等效電路如圖6(a)所示。由于電容C1對(duì)輸入音頻信號(hào)的低音信號(hào)具有較小的電壓放大倍數(shù)，所以該電路可實(shí)現(xiàn)低音衰減。圖6(a)電路的頻率響應(yīng)分析如下：該電路的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為：，其轉(zhuǎn)折頻率為： ， 。可見(jiàn)當(dāng)頻率時(shí)，；當(dāng)頻率時(shí)，。從定性的角度來(lái)說(shuō)，就是在中、高音域，增益僅取決于R2與R1的比值，即等于1；在低音域，增益可以得到衰減，最小增益為。低音衰減等

17、效電路的幅頻響應(yīng)特性的波特圖如圖6(b)所示。在電路給定的參數(shù)下， 。(a) 低音衰減等效電路圖 (b) 低音衰減等效電路幅頻響應(yīng)波特圖圖6低音衰減等效電路圖及幅頻響應(yīng)曲線同理，圖4電路對(duì)于高音信號(hào)來(lái)說(shuō)，電容C1、C2的容抗很小，可以認(rèn)為短路。調(diào)節(jié)高音調(diào)節(jié)電位器Rp1，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)高音信號(hào)的提升或衰減。圖7（a）就是工作在高音信號(hào)下的簡(jiǎn)化電路圖。為了便于分析，將圖 中的R1、R2、R3組成的Y型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成連接方式，如圖7（b）。其中，。在假設(shè)條件R1=R2=R3的條件下，Ra=Rb=Rc=3R1。 (a) (b)圖7高音等效簡(jiǎn)化電路如果音調(diào)放大器的輸入信號(hào)是采用的內(nèi)阻極小的電壓源，那么通過(guò)Rc支

18、路的反饋電流將被低內(nèi)阻的信號(hào)源所旁路，Rc的反饋?zhàn)饔脤⒑雎圆挥?jì)（Rc可看成開路）。當(dāng)高音調(diào)節(jié)電位器滑動(dòng)到最左端時(shí)，高音提升的等效電路如圖8(a)所示。此時(shí)，該電路的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為：，其轉(zhuǎn)折頻率為：，。當(dāng)頻率時(shí)，；當(dāng)頻率時(shí)，。從定性的角度上看，對(duì)于中、低音區(qū)域信號(hào)，放大器的增益等于1；對(duì)于高音區(qū)域的信號(hào)，放大器的增益可以提升，最大增益為。高音提升電路的幅頻響應(yīng)曲線波特圖如圖8(b)所示。(a) 高音提升等效電路 (b) 高音提升等效電路的幅頻響應(yīng)波特圖圖8高音提升等效電路及幅頻響應(yīng)曲線當(dāng)Rp1電位器滑動(dòng)到最右端時(shí)，高音頻信號(hào)可以得到衰減，高音衰減的等效電路如圖9（a）所示。 (a) 高音衰

19、減等效電路 (b) 高音衰減等效電路的幅頻響應(yīng)波特圖圖9 高音衰減等效電路及幅頻響應(yīng)曲線該電路的電壓放大倍數(shù)表達(dá)式為：。其轉(zhuǎn)折頻率為：，。當(dāng)頻率時(shí)，；當(dāng)頻率時(shí)，?？梢?jiàn)該電路對(duì)于高音頻信號(hào)起到衰減作用。該電路的幅頻響應(yīng)曲線的波特圖如圖9(b)所示。在電路給定的參數(shù)下， 。（2）音調(diào)控制器的幅頻特性曲線綜上所述，負(fù)反饋式音調(diào)控制器的完整的幅頻特性曲線的波特圖如10所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的放大倍數(shù)和各點(diǎn)的轉(zhuǎn)折頻率大小，即可確定出音調(diào)控制器電路的電阻、電容大小。圖10音調(diào)控制電路的幅頻響應(yīng)波特圖3、功率放大器功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載（一般是揚(yáng)聲器）提供所需要的輸出功率。功率放大器的主要性能指標(biāo)

20、有最大輸出不失真功率、失真度、信噪比、頻率響應(yīng)和效率。目前常見(jiàn)的電路結(jié)構(gòu)有OTL型、OCL型、DC型和CL型。有全部采用分立元件晶體管組成的功率放大器；也有采用集成運(yùn)算放大器和大功率晶體管構(gòu)成的功率放大器；隨著集成電路的發(fā)展，全集成功率放大器應(yīng)用越來(lái)越多。由于集成功率放大器使用和調(diào)試方便、體積小、重量輕、成本低、溫度穩(wěn)定性好，功耗低，電源利用率高，失真小，具有過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)及自啟動(dòng)、消噪等功能，所以使用非常廣泛。圖11 功率放大電路圖圖12 功率放大波形圖二、 主要單元電路參考設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的音頻功率放大器是一個(gè)多級(jí)放大系統(tǒng)。首先根據(jù)輸出功率的確定電源大小和整個(gè)系統(tǒng)的增益。因?yàn)橐纛l

21、功率放大器的輸出功率POM8W。所以音頻功率放大器的輸出幅值（V）。當(dāng)輸入信號(hào)最小值為5mV時(shí)，整個(gè)放大系統(tǒng)的電壓放大倍數(shù)為：（倍），即（dB）。根據(jù)整個(gè)放大系統(tǒng)的電壓增益，合理分配各級(jí)單元電路的增益。功率放大器級(jí)（采用集成功放）電壓放大倍數(shù)取30倍；音調(diào)控制器放大器在中頻（1KHz）處的電壓放大倍數(shù)取1；前置放大器的電壓放大倍數(shù)取80（考慮到實(shí)際電路中有衰減）。 音頻功率放大器供電電源的選取主要從效率和輸出失真大小方面考慮。如上所述，該系統(tǒng)的輸出信號(hào)幅值為11.3V，從提高效率的角度考慮，電源電壓越接近11.3V越好，但這樣輸出信號(hào)的失真將增大；從減小失真的角度考慮，可適當(dāng)?shù)奶岣唠娫措妷?。綜

22、合考慮，音頻功率放大器整個(gè)系統(tǒng)的電源電壓采用±15V供電。1、 前置放大器電路根據(jù)音頻信號(hào)的特點(diǎn)，前置放大器選擇由NE5532集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓放大器完成。NE5532在噪聲、轉(zhuǎn)換速率、增益帶寬積等方面具有優(yōu)異的指標(biāo)，由它組成的電壓放大器可以很好的滿足設(shè)計(jì)要求，電路如圖9所示。前置放大器有兩級(jí)放大器組成，第一級(jí)采用NE5532構(gòu)成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，具有輸入阻抗高的特點(diǎn)。第二放大器采用NE5532組成的電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，該電路具有輸出電阻小、抗共模干擾信號(hào)強(qiáng)的特點(diǎn)。第一級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為：；第二級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為：；電容C5、C6的作用是高頻濾波，電容C3、C4

23、是去耦電容，消除低頻自激振蕩。前置放大器的下限頻率由電容C1和電阻R1決定。圖13 功率放大電路圖2、 音調(diào)控制器電路該音頻功率放大系統(tǒng)的音調(diào)控制電路的控制特性要求為：低音在100Hz時(shí)為±12dB，高音在10kHz時(shí)為±12dB。設(shè)計(jì)滿足要求音調(diào)控制器的一般步驟為：（1） 選擇電路結(jié)構(gòu)和放大單元器件 電路結(jié)構(gòu)選用圖2所示的負(fù)反饋式音調(diào)控制器。放大單元器件選擇集成運(yùn)算放大器LF356。LF356的輸入阻抗非常高，可達(dá)1012，可以很好地滿足控制特性要求，只需采用小容量電容器即可。（2） 計(jì)算低音調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率和高音調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率 根據(jù)RP1=RP2=9R1的條件，該音調(diào)控制放大

24、器電路的最大提升和衰減量為：（dB），（dB）。根據(jù)圖 可知，fL1、fL2、fH1、fH2為轉(zhuǎn)折頻率，且幅頻特性是按±6dB/倍頻程的斜率變化的。已知要求在低音100Hz處的提升或衰減±12dB，所以低音調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率： （Hz），（Hz）。 同理，根據(jù)高音10kHz處的提升或衰減±12dB，可得高音調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)折頻率： （kHz），（kHz）。（3） 音調(diào)調(diào)節(jié)電位器選擇因?yàn)長(zhǎng)F356集成運(yùn)算放大器的輸入阻抗很高，電位器RP1、RP2的阻值可適當(dāng)高一些?，F(xiàn)選RP1=RP2=200k。低、高音調(diào)整電容及電阻的選擇（F），可采用兩個(gè)0.01F電容并聯(lián)。電阻（k），選標(biāo)稱值2

25、2k。 當(dāng)f=fH2=25.2kHz時(shí)，高音提升20dB，即（dB），所以。 因?yàn)镽a=3R1，所以（k），取標(biāo)稱值7.5k。（pF），取標(biāo)稱值C3=1000pF。（4） 最后設(shè)計(jì)好的音調(diào)控制器電路如圖12所示。圖14音調(diào)控制電路圖圖15 音調(diào)控制波形圖3、 功率放大器電路采用集成功放設(shè)計(jì)功率放大器不僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，而且組裝、調(diào)試方便，成本低廉，所以本設(shè)計(jì)選用集成功放實(shí)現(xiàn)。目前常用的集成功放型號(hào)非常多，本設(shè)計(jì)選取SGS公司生產(chǎn)的TDA2030/2030A集成功放，該器件具有輸出功率大、諧波失真小、內(nèi)部設(shè)有過(guò)熱保護(hù)，外圍電路簡(jiǎn)單，可以作OTL使用，也可作OCL使用。TDA2030/2030

26、A的外引線如圖11所示。1腳為同相輸入端，2腳為反相輸入端，4腳為輸出端，3腳接負(fù)電源，5腳接正電源。電路特點(diǎn)是引腳和外接元件少。其主要特點(diǎn)為：電源電壓范圍為 ± 6 V 18 V，靜態(tài)電流小于60 mA，頻響為10 Hz 140 kHz，諧波失真小于0.5%，在VCC = ± 14 V，RL = 4 W 時(shí)，輸出功率為14 W。在8W負(fù)載上的輸出功率為9W。 圖16TDA2030管腳圖 圖17 TDA2030組成的OCL功率放大器電路 由TDA2030/2030A構(gòu)成的OCL功率放大器電路如圖12所示。該電路由TDA2030組成的負(fù)反饋電路，其交流電壓放大倍數(shù)（倍），滿足

27、設(shè)計(jì)要求。二極管D1、D2起保護(hù)作用，一是限制輸入信號(hào)過(guò)大，二是防止電源極性接反。R4、C2組成輸出相移校正網(wǎng)絡(luò)，使負(fù)載接近純電阻。電容C1是輸入耦合電容，其大小決定功率放大器的下限頻率。電容C3、C6是低頻旁路電容，電容C5、C4是高頻旁路電容。電位器RP是音量調(diào)節(jié)電位器。三、音頻功率放大器的調(diào)試1、在安裝電子電路前，應(yīng)仔細(xì)查閱電路所使用的集成電路的管腳排列圖及使用注意事項(xiàng)，同時(shí)測(cè)量電子元件的好壞。2、畫出每個(gè)單元電路的電路原理圖和連線圖；畫出整個(gè)電子系統(tǒng)的原理圖。3、前置放大器調(diào)試。安裝電路時(shí)注意電解電容的極性不要接反，電源電壓的極性不要接反。同時(shí)不加入交流信號(hào)時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量每級(jí)放大器的

28、靜態(tài)輸出值；然后用示波器觀察每級(jí)輸出有無(wú)自激振蕩現(xiàn)象，同時(shí)測(cè)量前置放大器的噪聲輸出大小。加入幅值5mV、頻率1000Hz的交流正弦波信號(hào)（注意5mV信號(hào)可以通過(guò)一個(gè)10k和100組成的衰減網(wǎng)絡(luò)得到），測(cè)量前置放大器的輸出大小，驗(yàn)證前置放大器的電壓放大倍數(shù)。改變輸入正弦波信號(hào)的頻率，測(cè)試前置放大器的頻帶寬度。4、音調(diào)控制器調(diào)試。（1）首先進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試，方法同上。（2）中頻特性測(cè)試。將一頻率等于1kHz、幅值等于1V的正弦信號(hào)輸入到音調(diào)控制器輸入端，測(cè)量音調(diào)控制器的輸出。（3）低音提升和衰減特性測(cè)試。將電位器RP1滑動(dòng)端分別置于最左端和最右端時(shí)，頻率從20Hz1kHz連續(xù)變化（輸入信號(hào)幅值保持不變

29、），記下對(duì)應(yīng)輸出的電壓值，畫出其幅頻響應(yīng)特性曲線。（4）高音提升和衰減特性測(cè)試。將電位器RP2滑動(dòng)端分別置于最左端和最右端時(shí)，頻率從2kHz30kHz連續(xù)變化（輸入信號(hào)幅值保持不變），記下對(duì)應(yīng)輸出的電壓值，畫出其幅頻響應(yīng)特性曲線。（5）最后畫出音調(diào)特性曲線，并驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求并修改。5、功率放大器測(cè)試：（1）通電觀察。接通電源后，先不要急于測(cè)試，首先觀察功放電路是否有冒煙、發(fā)燙等現(xiàn)象。若有，應(yīng)迅速切斷電源，重新檢查電路，排除故障。（2）靜態(tài)測(cè)試。將功率放大器的輸入信號(hào)接地，測(cè)量輸出端對(duì)地的電位應(yīng)為0V左右，電源提供的靜態(tài)電流一般為幾十mA左右。若不符合要求，應(yīng)仔細(xì)檢查外圍元件及接線是否有誤

30、；若無(wú)誤，可考慮更換集成功放器件。（3）動(dòng)態(tài)測(cè)試。在功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻RL(代替揚(yáng)聲器)條件下，功率放大器輸入端加入頻率等于1kHz的正弦波信號(hào)，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的大小，觀察輸出信號(hào)的波形。若輸出波形變粗或帶有毛刺，則說(shuō)明電路發(fā)生自激振蕩，應(yīng)嘗試改變外接電路的分布參數(shù)，直至自激振蕩消除。然后逐漸增大輸入電壓，觀察測(cè)量輸出電壓的失真及幅值，計(jì)算輸出最大不失真功率。改變輸入信號(hào)的頻率，測(cè)量功率放大器在額定輸出功率下的頻帶寬度是否滿足設(shè)計(jì)要求。6、整機(jī)聯(lián)調(diào)。將每個(gè)單元電路互相級(jí)聯(lián)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。（1）最大不失真功率測(cè)量。將頻率等于1kHz，幅值等于5mV的正弦波信號(hào)接入音頻功率放大器的輸入

31、端，觀察其輸出端的波形有無(wú)自激振蕩和失真，測(cè)量輸出最大不失真電壓幅度，計(jì)算最大不失真輸出功率。（2）音頻功率放大器頻率響應(yīng)測(cè)量。將音調(diào)調(diào)節(jié)電位器RP1、RP2調(diào)在中間位置，輸入信號(hào)保持5mV不變，改變輸入信號(hào)的頻率，測(cè)量音頻功率放大器的上、下限頻率。（3）音頻功率放大器噪聲電壓測(cè)量。將音頻功率放大器的輸入電壓接地，音量電位器調(diào)節(jié)到最大值，用示波器觀測(cè)輸出負(fù)載RL上的電壓波形，并測(cè)量其大小。7、整機(jī)視聽(tīng)。用8/8W的揚(yáng)聲器代替負(fù)載電阻RL。將一話筒的輸出信號(hào)或幅值小于5mV的音頻信號(hào)接入到音頻功率放大器，調(diào)節(jié)音量控制電位器RP，應(yīng)能改變音量的大小。調(diào)節(jié)高、低音控制電位器，應(yīng)能明顯聽(tīng)出高、低音調(diào)的變化。敲擊電路板應(yīng)無(wú)聲音間斷和自激現(xiàn)象。四、課程心得通過(guò)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，可以全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性