工學(xué)低頻課設(shè)音頻放大器

1、沈 陽 工 程 學(xué) 院課 程 設(shè) 計設(shè)計題目：音頻放大器系 別 自控系 班級 電子本101學(xué)生姓名曹陽 學(xué)號 2010311指導(dǎo)教師郝波 職稱 教授起止日期：2012年7月2日起至2012年7月13日止沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計題目：音頻功率放大器 音頻信號源系 別 自控系 班級 電子本101學(xué)生姓名 曹陽 學(xué)號 2010311106指導(dǎo)教師 郝波職稱 教授課程設(shè)計進(jìn)行地點：F座219任 務(wù) 下 達(dá) 時 間： 2012 年 6 月 29 日起止日期：2012年7月2日起至2012年7月13日止教研室主任 田景賀年 月 日批準(zhǔn)1設(shè)計題目：直流穩(wěn)壓電源1.1設(shè)計目的：能綜合運用低頻電子技術(shù)

2、知識，進(jìn)行實際電子系統(tǒng)的設(shè)計，以加深對低頻電子電路基本知識的理解，提高綜合應(yīng)用知識的能力、分析解決問題的能力和電子技術(shù)實踐技能，初步培養(yǎng)研制實用電子系統(tǒng)的能力。1.2基本要求：（1）設(shè)計一個線性直流穩(wěn)壓電源，其中穩(wěn)壓部分使用晶體管串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。（2）設(shè)計指標(biāo) 1、輸出電壓：12V。 2、輸出電流：500mA。 3、穩(wěn)壓系數(shù)：0.05 4、具有過流保護(hù)功能。2設(shè)計過程的基本要求：2.1進(jìn)行方案的論證，給出原理框圖2.2設(shè)計單元電路的原理圖，完成基本理論計算。2.3畫出整機(jī)電路圖及PCB版圖。2.4撰寫符合設(shè)計要求的報告一份。 3報告的基本要求：3.1 項目齊全：摘要、關(guān)鍵詞、目錄、引言、正文、

3、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄等。 不少于3000字， A4紙打印，不允許復(fù)印。3.2 裝訂順序：封面、成績評定表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文（正文的具體要求按老師講課要求）、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄（邏輯電路圖與實際接線圖）。4.時間進(jìn)度安排：順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注1下達(dá)設(shè)計任務(wù)書，進(jìn)行方案論證2檢查方案框圖完成情況，講解及糾正錯誤3檢查單元電路的原理圖并指出錯誤及糾正4 檢查整機(jī)電路圖，寫設(shè)計報告 5答辯 2設(shè)計題目：多種波形發(fā)生器1.1設(shè)計目的：能綜合運用低頻電子技術(shù)知識，進(jìn)行實際電子系統(tǒng)的設(shè)計，以加深對低頻電子電路基本知識的理解，提高綜合應(yīng)用知識的能力、分析解決問題的能力和電

4、子技術(shù)實踐技能，初步培養(yǎng)研制實用電子系統(tǒng)的能力。1.2基本要求：（1）設(shè)計一個能產(chǎn)生正弦波，方波，三角波電路 。（2）設(shè)計指標(biāo) 1、頻率： 20Hz20kHz連續(xù)可調(diào)。 2、輸出正弦波幅度：5V。 3、波形不能有明顯失真。 4、三角波幅度可調(diào)。2設(shè)計過程的基本要求：2.1進(jìn)行方案的論證，給出原理框圖2.2設(shè)計單元電路的原理圖，完成基本理論計算。2.3畫出整機(jī)電路圖及PCB版圖。2.4撰寫符合設(shè)計要求的報告一份。 3報告的基本要求：3.1 項目齊全：摘要、關(guān)鍵詞、目錄、引言、正文、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄等。 不少于3000字， A4紙打印，不允許復(fù)印。3.2 裝訂順序：封面、成績評定表、中文

5、摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文（正文的具體要求按老師講課要求）、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄（邏輯電路圖與實際接線圖）。4.時間進(jìn)度安排：順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注1下達(dá)設(shè)計任務(wù)書，進(jìn)行方案論證2檢查方案框圖完成情況，講解及糾正錯誤3檢查單元電路的原理圖并指出錯誤及糾正4 檢查整機(jī)電路圖，寫設(shè)計報告 5答辯 3設(shè)計題目：音頻功率放大器1.1設(shè)計目的：能綜合運用低頻電子技術(shù)知識，進(jìn)行實際電子系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)測，以加深對低頻電子電路基本知識的理解，提高綜合應(yīng)用知識的能力、分析解決問題的能力和電子技術(shù)實踐技能，初步培養(yǎng)研制實用電子系統(tǒng)的能力。1.2基本要求：（1）設(shè)計一個音調(diào)可調(diào)的音頻功率放大器

6、。（2）可放大MIC和線路輸入信號。（3）非線性失真小，噪聲低。（4）設(shè)計指標(biāo) 1、不失真功率：大于5W。 2、通頻帶：20Hz -20kHz。 3、音調(diào)控制范圍：以1kHz為0dB，要求在100Hz處有 12dB的調(diào)解范圍。 1.3 分項設(shè)計： （1）話筒放大器設(shè)計：輸入MIC信號，具有音調(diào)及音量控制。 （2）功率放大器設(shè)計：輸入話放信號和線路信號，輸出驅(qū)動8揚聲器。 （3）音頻信號源設(shè)計：頻率在20Hz -20kHz連續(xù)可調(diào)，可直接加在功放線路輸入端的正弦波測試信號。 （4）直流電源設(shè)計：給整個電路提供直流穩(wěn)壓電源。 2設(shè)計過程的基本要求：2.1進(jìn)行方案的論證，給出原理框圖2.2設(shè)計單元電

7、路的原理圖，完成基本理論計算。2.3設(shè)計出調(diào)試步驟，進(jìn)行電路搭接、調(diào)試。2.4撰寫符合設(shè)計要求的報告一份。3報告的基本要求：3.1 項目齊全：摘要、關(guān)鍵詞、目錄、引言、正文、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄等。 不少于3000字， A4紙打印，不允許復(fù)印。3.2 裝訂順序：封面、成績評定表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文（正文的具體要求按老師講課要求）、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄（邏輯電路圖與實際接線圖）。4.時間進(jìn)度安排：順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注1下達(dá)設(shè)計任務(wù)書，進(jìn)行方案論證2電路設(shè)計3答辯沈 陽 工 程 學(xué) 院模電課程設(shè)計成績評定表系（部）：自控班級：電子本101學(xué)生姓名：曹陽指 導(dǎo) 教

8、師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評分加權(quán)分調(diào)研論證能獨立查閱文獻(xiàn),收集資料；能制定課程設(shè)計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設(shè)計工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù)，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導(dǎo)教師評審成績（加權(quán)分合計乘以12） 分加權(quán)分合計指 導(dǎo) 教 師 簽 名：年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評分加權(quán)分查閱文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)有一

9、定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權(quán)分合計乘以8）分加權(quán)分合計評 閱 教 師 簽 名：年 月 日課 程 設(shè) 計 總 評 成 績分中 文 摘 要 音頻功率放大器主要用于推動揚聲器發(fā)聲，凡發(fā)聲的電子產(chǎn)品中都要用到音頻功放，比如手機(jī)、MP4 播放器、 筆記本電腦、電視機(jī)、音響設(shè)備等給我們的生活和學(xué)習(xí)工作帶來了不可替代的方便享受。 我們主要采用了兩種方法對其進(jìn)行了分析和設(shè)計， 一種利用了 LM24集

10、成芯片對其進(jìn)行放大輸出，另一種是利用二極管進(jìn)行偏置的互補(bǔ)對稱電路，即分立元件進(jìn)行設(shè)計放大。利用課本及一些資料上所描述的同相放大電路和甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路的基本知識， 通過對兩種方法的對比分析確定了下面的音頻放大電路。為了測試功率放大器電路的幅頻特性，我們根據(jù)RC橋式振蕩原理設(shè)計了音頻信號源。該音頻信號源能產(chǎn)生單一頻率幅值連續(xù)可調(diào)的正弦波。本文主要介紹了該電路的原理設(shè)計，Multisim系統(tǒng)仿真和實物圖仿真結(jié)果，并對該電路在仿真過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了分析，并提出了簡單可行的解決措施。關(guān)鍵詞音頻放大器，音頻信號源，RC橋式正弦波振蕩目 錄課程設(shè)計任務(wù)書3模電課程設(shè)計成績評定表10中文摘要11

11、1設(shè)計任務(wù)描述141.1設(shè)計題目：141.2設(shè)計要求14（1）設(shè)計一個音調(diào)可調(diào)的音頻功率放大器。14設(shè)計目的14基本要求141.2.3 發(fā)揮部分142設(shè)計方案選擇和論證152.1 設(shè)計思路152.2方案論證152.2.1 方案選擇152.3 總體電路的功能框圖及其說明16總體電路功能框圖162.3.2 模塊說明163功能塊及單元電路設(shè)計183.1 功能塊設(shè)計18音頻信號源電路框圖183.2音頻信號源電路設(shè)計18正弦波產(chǎn)生電路原理18音頻信號源電路203.3 主要元器件介紹20 LM324簡介20二極管1N4148213.4 參數(shù)計算223.4.2 幅值變化分析234總體電路原理圖及說明234.

12、1 總電路圖24總電路原理圖244.2總電路原理24前置放大級244.2.2 功率放大器24電源模塊254.2.4 音頻信號發(fā)生器254.3 總元件清單255 電路調(diào)試265.1調(diào)試方法與步驟275.1.1 調(diào)試步驟設(shè)計27系統(tǒng)仿真275.1.4 實物仿真測試數(shù)據(jù)285.2調(diào)試中出現(xiàn)的問題或故障分析及解決措施295.2.1 故障分析及解決措施295.3所用的儀器29主要儀器291設(shè)計任務(wù)描述1.1設(shè)計題目：音頻功率放大器1.2設(shè)計要求（1）設(shè)計一個音調(diào)可調(diào)的音頻功率放大器 。（2）可放大MIC和線路輸入信號。（3）非線性失真小，噪聲低。（4）設(shè)計指標(biāo) 1、不失真功率：大于5W。 2、通頻帶：2

13、0Hz -20kHz。 3、音調(diào)控制范圍：以1kHz為0dB，要求在100Hz處有 12 dB的調(diào)解范圍。 設(shè)計目的能綜合運用低頻電子技術(shù)知識，進(jìn)行實際電子系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)測，以加深對低頻電子電路基本知識的理解，提高綜合應(yīng)用知識的能力、分析解決問題的能力和電子技術(shù)實踐技能，初步培養(yǎng)研制實用電子系統(tǒng)的能力。 基本要求（1）進(jìn)行方案的論證，給出原理框圖（2）設(shè)計單元電路的原理圖，完成基本理論計算。（3）設(shè)計出調(diào)試步驟，進(jìn)行電路搭接、調(diào)試。(4)撰寫符合設(shè)計要求的報告一份。 發(fā)揮部分(1) 音頻信號源部分輸出幅值在300mv-1.5v范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。2設(shè)計方案選擇和論證2.1設(shè)計思路音頻功率放大

14、器的作用是將聲音輸入的信號進(jìn)行放大，然后輸出驅(qū)動揚聲器。聲音源的種類有很多種，故輸出信號的電壓差別很大，從零點幾毫伏到幾百萬毫伏，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如果直接輸入到功率放大器的話，對于輸入信號過低的，功率放大器輸出不足，不能充分發(fā)揮功放的作用；加入輸入信號幅值過大，功率放大器的輸出信號將嚴(yán)重過載失真。這樣就失去了音頻放大的意義了，所以一個實用音頻功率放大系統(tǒng)必須設(shè)置前置放大器，以便放大器適應(yīng)不同的輸入信號，或放大，或衰減，或進(jìn)行阻抗變換，使其與功率放大器的靈敏地相匹配。最后音頻放大器由前置放大器和音調(diào)控制電路和功率放大器三部分組成。音頻功放的特點： 1、輸出

15、功率足夠大為獲得足夠大的輸出功率， 功放管的電壓和電流變化范圍應(yīng)很 大。 2、 效率要高功率放大器的效率是指負(fù)載上得到的信號功率與電源供給的直流功率之 比。3、非線性失真要小功率放大器是在大信號狀態(tài)下工作，電壓、 電流擺動幅度很大， 極易超出管子特性曲線的線性范圍而進(jìn)入非線性區(qū)， 造成輸出波形的非線性失真，因此，功 率放大器比小信號的電壓放大器的非線性失真問題嚴(yán)重。2.2方案論證方案選擇常見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

16、較小的放大器中； 4、OCL 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 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合，OTL、OCL和BTL功率放大器電路主要用于晶體管放大器中。為了能滿足輸出最大不失真功率大于5W設(shè)計需要，我們采用了乙類雙電源互補(bǔ)對功率放大電路。2.3 總體電路的功能框圖及其說明 總體電路功能框圖前置放大級功率放大器音頻頻源電源模塊輸出100mv20Hz-20kHz連續(xù)可調(diào)+12v、-12v+12v、-12v+12v、-12v圖2.1音頻放大器框圖模塊說明(1)前置放大我們所使用的麥克輸出電壓約為5mv,而設(shè)計要求輸出最大不失真

17、功率大于5W,由P=U/R 可知，功放輸出端最大不失真電壓約為6.3v,即整體電路放大增益應(yīng)大于1260。為了減小運放模塊的負(fù)擔(dān)且滿足設(shè)計要求，我們將前置放大級的放大倍數(shù)設(shè)置為100倍，用較為便宜的集成運放LM324進(jìn)行放大。（2）功率放大模塊 為了保護(hù)功放元器件、揚聲器并防止失真，我們選用了1k電位器連接在前置放大器輸出端與地之間，以便調(diào)節(jié)功放的輸入電位。在功放前端放大器上我們采用了增益為23.5的反相放大電路，以便確保功放輸出功率。（3）電源模塊就是將220v交流電壓變?yōu)?2的直流電壓，第一部分是經(jīng)過交流變壓器將220v電壓變成18v電壓，經(jīng)過橋式整流電路整流，變成脈沖式的直流電，用兩個大

18、容量極性電容對電壓進(jìn)行穩(wěn)波，然后使用集成三端穩(wěn)壓片（lm7812/lm7912）進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的12v的直流電壓。再用非極性電容濾掉高次諧波，給負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電壓。（4）音頻信號源 為了能夠產(chǎn)生20Hz-20kHz連續(xù)可調(diào)的正弦波信號，我們采用雙聯(lián)同軸電位器和三個電容進(jìn)行調(diào)頻，用高速開啟開關(guān)二極管1N4148進(jìn)行自動穩(wěn)幅，用一個電位器調(diào)幅。另外，為了防止負(fù)載對振蕩電路的影響，我們在只振蕩電路的輸出端加一個電壓跟隨器以隔離振蕩電路與負(fù)載。3功能塊及單元電路設(shè)計hv3.1功能塊設(shè)計音頻信號源電路框圖音頻信號源電路我們采用了RC橋式串并聯(lián)電路，為了避免加負(fù)載后對振蕩電路產(chǎn)生影響，我們加一個電

19、壓跟隨器以便隔離負(fù)載與振蕩電路。其框圖如下：電壓跟隨器正弦波振蕩輸出到功放模塊圖3.1 音頻信號源電路框圖3.2音頻信號源電路設(shè)計 正弦波產(chǎn)生電路原理要產(chǎn)生正弦波，首先要有正弦振蕩電路，即要有一個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。正弦振蕩波電路的振蕩條件為：圖3.2 正弦波振蕩的方案框圖圖3.3 正弦波振蕩條件相位平衡和振幅平衡是正弦振蕩電路產(chǎn)生持續(xù)真振蕩的兩個條件。正弦波的產(chǎn)生，可以選擇RC正弦波振蕩電路，還可以選擇LC正弦振蕩電路。但此處根據(jù)設(shè)計的要求，只能選擇RC正弦振蕩電路。如圖為RC橋式振蕩電路的原理圖，這個電路由兩部分構(gòu)成，即放大電路Av和選頻網(wǎng)絡(luò)Fv。Av為由集成運放所組

20、成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，取其輸入阻抗高輸出阻抗低的特點。而Fv則由Z1、Z2組成，同時兼作正反饋網(wǎng)絡(luò)。圖3.4RC橋式振蕩電路電路振蕩的頻率：起振條件：開始時，Av=1+Rf/R1略大于3，達(dá)到平衡狀態(tài)時，Av=3，F(xiàn)v=1/3。調(diào)整反饋電阻Rf，使電路起振，且波形失真最小。如不能起振，則說明負(fù)反饋太強(qiáng)，應(yīng)適當(dāng)加大Rf。如波形失真嚴(yán)重，則應(yīng)適當(dāng)減小Rf。改變選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)C或 R，即可調(diào)節(jié)振蕩頻率。一般采用改變電容C作頻率量程切換，而調(diào)節(jié)R作量程內(nèi)的頻率細(xì)調(diào)。 音頻信號源電路音頻信號源部分為本小組完成，我們采用了RC橋式串并聯(lián)電路，電路圖如下：圖3.5 音頻信號源原理圖 如圖3.5所示，我

21、們采用3nF、30nF、300nF作為高、中、低三個頻率量程的切換，再用雙聯(lián)軸電位器R3、R4作為頻率的細(xì)調(diào)節(jié)。另外，用高速開啟開關(guān)二極管1N4148作為自動穩(wěn)幅器件，用電位器R8作為幅值調(diào)節(jié)器件。為了避免加負(fù)載后對振蕩電路產(chǎn)生影響，我們加一個電壓跟隨器以便隔離負(fù)載與振蕩電路。3.3主要元器件介紹 LM324簡介這個RC橋式振蕩電路主要用了LM324集成運算放大器，LM324 內(nèi)部包括有四個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用, 也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源 電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、 直流增益模塊和其他所有可用

22、單電源供電的使用運算放大器的場合。此外，LM324還具有如下特點：(1)內(nèi)部頻率補(bǔ)償（2）直流電壓增益高(約 100dB)（3）單位增益頻帶寬(約 1MHz)（4）電源電壓范圍寬：單電源(332V);雙電源(1.516V)(5) 低功耗電流,適合于電池供電(6) 低輸入偏流(7)低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流(8) 共模輸入電壓范圍寬,包括接地(9) 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍(10) 輸出電壓擺幅大(0 至 VCC-1.5V) 內(nèi)部電路圖管腳排列圖： 圖3.6 LM324引腳示意圖 如圖3.6 所示，為了節(jié)省資源、降低電源模塊電路的負(fù)擔(dān)，我們與前置放大模塊共用了LM324集成塊，用1、2

23、、3、引腳作為正弦波發(fā)生放大器，5,、6、7引腳作為電壓跟隨器的運放。 二極管1N4148本次設(shè)計我們采用了高速開啟開關(guān)二極管1N4148作為穩(wěn)幅器件。由于1N4148反向恢復(fù)時間為4ns,可滿足20kHz交流信號電路。經(jīng)查找資料，我們得到二極管1N4148如下特性：表3.11N4148絕對最大額定值T=參數(shù)測試條件符號數(shù)值單位反向峰值電壓VRRM100V反向電壓VR75V峰浪涌電流Tp=1usIFSM2A重復(fù)峰值正向電流IFRM500mA正向電流IF300mA表3.2 1N4148電氣特性 T=參數(shù)測試條件符號最小最大單位正向壓降IF=5mAVF0.620.72VIF=10 mAVF1VIF

24、=100mAVF1V反向電流VR=20VIR25nAVR=20V,IR50uAVRIR5uA反向恢復(fù)時間IF=IR=10mA,iR=1mAtrr8nsIF=10Ma,VR=6v,RL=100trr4ns3.4參數(shù)計算頻率范圍計算如圖3.5我們用3nF、30nF、300nF三個電容將頻率調(diào)節(jié)分為高（2kHz-20kHz）、中(2kHz-200Hz)、低(200Hz-20Hz)三個頻率量程，由可得，：低頻量程： 中頻量程： 高頻量程：綜上，選擇2.4k電阻作為常值電阻R1、R2，選擇27 k雙聯(lián)軸電位器作為頻率調(diào)節(jié)器，可滿足20Hz20kHz的頻率可調(diào)范圍。幅值變化分析由原理圖易知，電路通電后，只

25、要電位器處在任意不為零處，就有： Rf20k;所以：當(dāng)輸出端電壓慢慢增大到一定范圍后，二極管兩端電壓越來越大， 如圖 二極管1N4148的低壓正向特性曲線可知，二極管開始有正向電流經(jīng)過，約為3uA,此時相當(dāng)于二極管與R6串聯(lián)后再與R5、R8并聯(lián)，在這種小電壓范圍內(nèi)，二極管電阻很大約為100k,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R5、R8，并聯(lián)后接近于20k,最后自動滿足，從而穩(wěn)幅。若調(diào)節(jié)電位器使其阻值增加，則初始狀態(tài)的放大增益大于3，使二極管兩端電壓迅速增加，從而產(chǎn)生較大電流，由1N4148正向電壓電流特性曲線可知，當(dāng)其兩端電壓增大時，其體電阻減小，由此可知反饋網(wǎng)絡(luò)又經(jīng)二極管自動調(diào)節(jié)，自動接近于20k。但此時，二極管雖

26、未達(dá)到導(dǎo)通但電流較大，約為25uA,因此輸出電壓較大,約為1.5v。4總體電路原理圖及說明4.1 總電路圖 總電路原理圖圖4.1 音頻放大器總體原理圖4.2總電路原理前置放大級前置放大器通過集成運放LM324實現(xiàn)信號的第一級放大，放大電路的閉環(huán)增益A有電阻R3與R2的比值決定，設(shè)置放大倍數(shù)為100倍左右，它能使高電平的輸入信號更好地與本機(jī)相匹配，同時其較低的輸出阻抗能使后續(xù)的音調(diào)控制電路獲得較好的調(diào)節(jié)特性。第二級運放與電位器R25與R26及其其他幾個元件組成衰減負(fù)反饋式音調(diào)控制電路的主體，R25是高音調(diào)制器，R26是低音控制器，且高音與低音都是獨立控制的。R26的劃片想輸入級移動時，高音得到提

27、升，相輸出級移動時，高音得到衰減。同理R26向輸入級滑動時，低音得到提升，向輸出級滑動時，低音得到衰減。電路中R7的阻值大小決定了高音的最大提升及衰減量，而低音的最大提升及衰減量則受R8阻值大小的控制。功率放大器本功放電路由兩極運放及四只晶體管組成(如圖3.1)。第一級做電壓放大，放大倍數(shù)由R1、R2確定，第二級與諸三極管構(gòu)成電流放大級，其輸出跟隨前級輸出電壓變化，完成功率轉(zhuǎn)換。電路工作電壓為12V，這樣可簡化運放供電(注： TL082極限工作電壓約50V，超過55V則不能正常工作);省略了偏置電路，交越失真由運放克服(末級靜態(tài)電流為零!)。本電路對所用元件無特殊要求。運放使用TL082 Q1

28、、Q4用中功率三極管，Q2、Q3選常用功放對管(加散熱器)，三極管無需配對，放大倍數(shù)相差不多、耐壓符合要求即可。C16用于衰減40kHz以上干擾，R13可進(jìn)一步改善失真、消除自激。電路無調(diào)整元件，中點電位由運放保證，無信號時偏差在20mV以下。示波器觀察，用10電阻做假負(fù)載可獲得20kHz以下10.8V不失真交流信號輸出。電源模塊該電源電路采用220v交流電轉(zhuǎn)成18v的變壓器，變壓器輸出之后經(jīng)過橋式整流電路整流，變成脈沖式的直流電，然后經(jīng)過大電容C1、C2、C3、C4濾波，將整流送來的脈動直流點變成穩(wěn)定的直流電共后面使用。接著用集成三端穩(wěn)壓片（7912、7812）將波動的直流電穩(wěn)定在12v輸出

29、。音頻信號發(fā)生器音頻信號源電路我們采用了RC橋式串并聯(lián)電路，為了避免加負(fù)載后對振蕩電路產(chǎn)生影響，我們加一個電壓跟隨器以便隔離負(fù)載與振蕩電路要產(chǎn)生正弦波，首先要有正弦振蕩電路，即要有一個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。正弦振蕩波電路的振蕩條件為：相位平衡和振幅平衡正弦波的產(chǎn)生，可以選擇RC正弦波振蕩電路，還可以選擇LC正弦振蕩電路。但此處根據(jù)設(shè)計的要求，只能選擇RC正弦振蕩電路。如圖為RC橋式振蕩電路的原理圖，這個電路由兩部分構(gòu)成，即放大電路Av和選頻網(wǎng)絡(luò)Fv。Av為由集成運放所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，取其輸入阻抗高輸出阻抗低的特點。而Fv則由Z1、Z2組成，同時兼作正反饋網(wǎng)絡(luò)。

30、4.3總元件清單表 元器件清單電阻滑動變阻器 電容 變壓器 二極管 R11KR3500KC1極性4700UF 輸入220V 1N4148 R21KR2327KC2330UF 輸出18V 1N4148 R241KC3330UFR410KR2547KC4極性4700UFR510KR2647KC5極性100UF 橋 R66.8KR2827KC6極性100UF 3N284 R72.2KR3010KC7100PFR812KC8100PFR96.8KC9極性10UFR102KC10極性10UFR1147KC11極性10UFR121KC123.3PFR13200C133.3PFR140.2C14極性10UF

31、R150.2C15極性1.8UFR164.3C16100PFR1720KC1710UFR1840KC180.1UFR1910KC19極性10UFR202.4KC20333NFR222.4KC2133NFRL40KC223NFS31KC23333NFS41KC2433NFS58C253NF三極管運放集成塊Q1C2073LM324一個Q2C3281TL082一個麥克風(fēng)高阻動圈式2MQ3A1302 穩(wěn)壓芯片揚聲器8歐內(nèi)阻，5WQ4A940LM7812LM79125 電路調(diào)試5.1調(diào)試方法與步驟調(diào)試步驟設(shè)計原理圖設(shè)計好后，我們先用Multsim軟件進(jìn)行仿真，仿真成功后用Protel軟件畫圖，制板，然后

32、搭接電路，進(jìn)行實物仿真。 系統(tǒng)仿真用Multsim軟件畫好原理圖，檢查電路無連接錯誤后進(jìn)行調(diào)試。調(diào)節(jié)滑動變阻器使R8、R3、R4使其有個中間值，開通開關(guān)S2、S4（中頻量程）。調(diào)試前，將電路板接入12V電壓，地線與公共地線連接。經(jīng)調(diào)試，得到如下波形圖：圖5.1 中頻量程最小幅值波形圖將電位器R8調(diào)至最大值可有如下中頻量程最大幅值波形：圖5.2 中頻量程最小幅值波形圖 低頻量程、高頻量程的調(diào)節(jié)與此中頻量程類似。 由此仿真圖可見，電路原理設(shè)計無誤，且可滿足輸出20Hz-20kHz頻率連續(xù)可調(diào)的要求，且幅值在300mv-1.7v連續(xù)可調(diào)，然后進(jìn)入實物仿真階段。實物仿真測試數(shù)據(jù)利用多功能數(shù)字邏輯實驗儀

33、搭接電路，連接無誤后，開通實驗箱電源，經(jīng)示波器及數(shù)字毫伏表測試測得下表數(shù)據(jù)：表5.1 低頻量程輸出頻幅表T(ms)2.63.45.68.315.226.134474849F(Hz)3852951781206638292120.820.4Vmin(mv)179.2177.3188.5189.7170.6166.2177.3189.9190.5188.3Vmax(v)1.2121.3381.1991.2201.2331.2161.2321.2121.2041.199圖5.2中頻量程最小幅值波形圖T(us)56074011601580206031604100460047304950F(Hz)1786

34、1351862633485316243217211202Vmin(mv)161.6170.9166.3156.8174.6168.9159.7179.2165.3117.3Vmax(v)0.8100.6780.7400.8150.8080.8370.8480.8400.8190.823圖5.3高頻量程最小幅值波形圖T(us)5279118164223289364397410490F(kHz)18.212.68.46.14.53.52.72.52.42.0Vmin(mv)220.4225.8230.1227.6210.5239.1236.4240.5234.9238.3229.7Vmax(v)1

35、.561.661.631.691.571.701.681.721.571.591.44由此數(shù)據(jù)可知，該電路可滿足設(shè)計要求。5.2調(diào)試中出現(xiàn)的問題或故障分析及解決措施 故障分析及解決措施電路調(diào)試過程中我們遇到的問題主要是高頻振蕩輸出波形有“刺突狀”失真和停振現(xiàn)象。 經(jīng)查閱自資料我們發(fā)現(xiàn)，高頻失真是使用集成運放LM324制作正弦波振蕩器時所不可避免的棘手問題。解決辦法就是用一只適當(dāng)阻值的電阻連接在輸出端與負(fù)電源Vee之間，這樣可以改善輸出端波形，而且隨著頻率的改變信號的幅值基本穩(wěn)定。在實際制作中，由于元器件本身的質(zhì)量和精度問題，也會使振蕩器大打折扣。實際中，雙聯(lián)同軸電位器不能時刻保持相等，有時候甚

36、至這個差值很大，差值的存在造成了振蕩器在高頻時出現(xiàn)停振現(xiàn)象。在這種情況下，我們采用較高精度和質(zhì)量更好的雙聯(lián)同軸電位器。但為了節(jié)約成本，我們用兩個小的可變電阻與雙聯(lián)同軸電位器串聯(lián)，用萬用表使兩者串聯(lián)阻值保持一致，停振問題得到很好的解決，從而使振蕩器的效率得到顯著的提高。5.3所用的儀器主要儀器示波器：AT 7328 (20MHz)數(shù)字交流毫伏表：SM1020數(shù)字萬用表：DY2101多功能數(shù)字邏輯實驗儀課設(shè)小結(jié)時間飛快，兩周的課程設(shè)計的學(xué)習(xí)，已經(jīng)讓自己對制作一個高保真音頻功率放大器有了更多的了解，這其中的喜悅時無法表達(dá)的。 大二的模電讓我知道了什么是專業(yè)課，剛開始學(xué)習(xí)模電，我真的難以理解，后來經(jīng)過郝老師對同學(xué)們思路的指點與知識的整理讓我對這門專業(yè)有了更清楚的了解。一開始相關(guān)知識缺乏給設(shè)計帶來很大的困難，為此我們組借了很多的書籍，在我們組長劉勇的帶領(lǐng)下終于知道了如何操作。開始的兩天我們?nèi)D書館借來了幾份高保真音頻功率放大器的信號源電路原理圖，但離實際