音響放大器課程實(shí)踐報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目音響放大器設(shè)計(jì)課程模擬電子技術(shù)學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院班級(jí)14 級(jí)電信中英學(xué)號(hào)1410211120姓名陳默指導(dǎo)教師賀章擎二一六年一月二日湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書目 錄1. 課程任務(wù)和要求································

2、3;·····（ 3） 1.1 題目···········································

3、;·（3）1.2 設(shè)計(jì)目的········································（3）1.3 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容·····

4、;·······························（3）2. 緒論·················

5、83;······························（ 4） 2.1 音響放大器的應(yīng)用背景· ···············&

6、#183;···········（4）2.2 歷史發(fā)展····································&#

7、183;····（4）2.3 最新技術(shù)·········································（5）3. 電路的設(shè)計(jì)方案&#

8、183;·····································（ 7） 3.1 實(shí)驗(yàn)電路的工作原理· ········&

9、#183;·····················（7）3.2 音響放大器的基本組成· ························&

10、#183;···（7）3.3 音響放大器的組成框架· ····························（7）4. 核心元器件的介紹· ··········

11、3;························（ 8） 4.1 LM324的介紹·······················

12、;·············（8）4.2 LM386的介紹··································&#

13、183;·（8）5. 單元電路的設(shè)計(jì)及分析· ·······························（9） 5.1 話音放大器···········&#

14、183;···························（9）5.2 混合前置放大器····················

15、···············（10）5.3 音調(diào)控制器·································

16、;······（11）5.4 功率放大器·······································（11）6. 調(diào)試·&

17、#183;···············································（12）7. 總結(jié)

18、3;················································（13）參考文獻(xiàn)&#

19、183;···········································（15）- 2 -湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書1.課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1 題

20、目音響放大器設(shè)計(jì)1.2 課程設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)是專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中一個(gè)非常重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，為綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)提供了一次很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)。通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)狀調(diào)研與分析能力、問題發(fā)現(xiàn)與解決能力、 書面表達(dá)與口頭答辯能力、個(gè)人分工與團(tuán)隊(duì)合作能力。1.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù)（內(nèi)容）(1) 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一種具有音調(diào)控制、 卡拉 OK伴唱的音響放大器。 包括話筒放大、混合前置放大、音調(diào)控制和功率放大等幾個(gè)模塊。(2 ) 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)額定功率： Po1W功放增益： 100頻率響應(yīng)： 40Hz10KHz音調(diào)控制： 100Hz和 10KHz處有± 10dB 調(diào)節(jié)范圍輸入阻抗： Ri 20負(fù)載阻抗：

21、 RL=8- 3 -湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書2. 緒論2.1 音響放大器的應(yīng)用背景進(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)，到作為娛樂設(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。 效率。2.2 歷史發(fā)展音響

22、技術(shù)的發(fā)展歷史可以分為電子管、晶體管、集成電路、場(chǎng)效應(yīng)管四個(gè)階段。1906 年美國人德福雷斯特發(fā)明了真空三極管，開創(chuàng)了人類電聲技術(shù)的先河。 1927 年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了負(fù)反饋技術(shù)后，使音響技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，比較有代表性的如" 威廉遜 " 放大器，較成功地運(yùn)用了負(fù)反饋技術(shù)，使放大器的失真度大大降低，至50 年代電子管放大器的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)高潮時(shí)期，各種電子管放大器層出不窮。由于電子管放大器音色甜美、圓潤，至今仍為發(fā)燒友所偏愛。60 年代晶體管的出現(xiàn)，使廣大音響愛好者進(jìn)入了一個(gè)更為廣闊的音響天地。晶體管放大器具有細(xì)膩動(dòng)人的音色、較低的失真、較寬- 4 -湖北工業(yè)大

23、學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書的頻響及動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)。在 60 年代初，美國首先推出音響技術(shù)中的新成員 - 集成電路，到了 70 年代初，集成電路以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、體積小、功能多等特點(diǎn)，逐步被音響界所認(rèn)識(shí)。發(fā)展至今，厚膜音響集成電路、運(yùn)算放大集成電路被廣泛用于音響電路。70 年代的中期，日本生產(chǎn)出第一只場(chǎng)效應(yīng)功率管。由于場(chǎng)效應(yīng)功率管同時(shí)具有電子管純厚、甜美的音色，以及動(dòng)態(tài)范圍達(dá)90dB、THD<0.01%（100kHz時(shí)）的特點(diǎn)，很快在音響界流行?，F(xiàn)今的許多放大器中都采用了場(chǎng)效應(yīng)管作為末級(jí)輸出。 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

24、主流為數(shù)字音響技術(shù)。2.3 最新技術(shù)近年來，一種稱為“數(shù)碼功放”的器件悄悄來到了 Hi Fi 領(lǐng)域。有人稱它為音頻放大器的革命， 希望給幾成死水一潭的音響業(yè)帶來生機(jī)。所謂“數(shù)碼功放” ，應(yīng)該是讓音頻信號(hào)以純數(shù)碼的形式從輸入開始保留到喇叭放音前的最后一級(jí)?；倦娐肪褪?D類放大器。D類放大器D 類放大器實(shí)際上是一種開關(guān)放大器，其開關(guān)頻率高達(dá) 100kHz 以上。輸入端是直接從數(shù)碼信號(hào)源如 CD唱機(jī)、DVD影碟機(jī)、DVDAudio或 SACD光碟機(jī)以及 DTV數(shù)碼電視等輸入的數(shù)碼音頻信號(hào)，而不是經(jīng)過 ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換或 DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換處理的音樂模擬信號(hào)。 典型的實(shí)現(xiàn)過程如下：- 5 -湖北工業(yè)大學(xué)課

25、程設(shè)計(jì)說明書先由振蕩器調(diào)制直流電源產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)方波信號(hào)，其工作頻率可跟隨輸入信號(hào)變化， 設(shè)定為幾十到幾百千赫； 脈沖寬度則隨輸入信號(hào)的幅度大小而變化。 還可以設(shè)置一個(gè)鋸齒波信號(hào)產(chǎn)生器，其頻率為基準(zhǔn)方波信號(hào)的一倍，并與之同步。鋸齒波信號(hào)用來同需要放大的、不斷變化的輸入信號(hào)作比較。 當(dāng)鋸齒波同輸入信號(hào)發(fā)生差異時(shí)，便產(chǎn)生與其瞬時(shí)振幅一致的相移信號(hào)。 再用一個(gè)邏輯上由基準(zhǔn)信號(hào)和相移信號(hào)控制的開關(guān)電路輸出一個(gè)極性經(jīng)過選擇的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)（PWM信號(hào)）。PWM信號(hào)經(jīng)晶體管放大和高速整流，再通過低通濾波器濾除高頻成分、平滑處理后回復(fù)為音頻信號(hào)饋送揚(yáng)聲器放音。這種電路最大優(yōu)點(diǎn)是功耗極小。 因?yàn)樗ǔ２捎媚投?/p>

26、次擊穿、開關(guān)轉(zhuǎn)換效率極高的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，運(yùn)行中幾乎沒有損耗，效率可達(dá)90%以上（普通 A 類或 AB類放大器的效率最大也只不過 50%）。高效意味著耗電小、散熱要求低，從而導(dǎo)致集成電路化的大批量生產(chǎn)。 其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是失真小。我們都知道，為了增加頻響寬度、防止信號(hào)飽和畸變，幾乎所有放大器都需要使用反饋電路， 可是反饋產(chǎn)生的延時(shí)效應(yīng)卻對(duì)原音重現(xiàn)帶來失真。由于數(shù)碼放大器轉(zhuǎn)換時(shí)間極快，延時(shí)效應(yīng)微乎其微，產(chǎn)生的誤差只有傳統(tǒng)模擬放大器的六分之一， 所以對(duì)輸出控制得更好， 尤其是瞬態(tài)反應(yīng)更為精確真實(shí)，特別適用于爆發(fā)力要求較高的重低音功放。應(yīng)該指出，早期的數(shù)碼功放仍用模擬電路來處理數(shù)字信號(hào)， 雖然效率提高，但

27、高保真效果較差并有射頻干擾。 真正的數(shù)碼功放應(yīng)該采用數(shù)字邏輯電路，以先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)來補(bǔ)償晶體管高速導(dǎo)通、 截止時(shí)引起的失真。- 6 -湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書3. 電路的設(shè)計(jì)方案3.1 實(shí)驗(yàn)電路的工作原理語音信號(hào)由話筒輸出后，進(jìn)入語音放大器放大并傳入混合前置放大器進(jìn)行放大。 放大后的信號(hào)進(jìn)入音調(diào)控制器，然后進(jìn)入功率放大器進(jìn)行功率放大后，由揚(yáng)聲器輸出聲音。3.2 音響放大器的基本組成1) 語音放大器：無失真地放大語言信號(hào)。2) 混合前置放大器：將錄音機(jī)輸出的音樂信號(hào)與語音放大器放大后的信號(hào)混合放大。3) 音調(diào)控制器：音調(diào)控制器要求只對(duì)低音頻和高音頻的增益進(jìn)行提升或者衰減，中音頻的增益保持為

28、 0dB 不變。4) 功率放大器：給音響放大器的負(fù)載 RL（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)的非線性失真盡可能小，效率盡可能高。3.3 音響放大器的組成框架- 7 -湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書4. 核心元器件的介紹4.1 LM324 的介紹LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器， 除電源共用外， 四組運(yùn)放相互獨(dú)立。應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放大器， 直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器可以更容易地在單電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的電路。LM324 引腳圖4.2 LM386 的介紹LM386 是專為低損耗電源所設(shè)計(jì)

29、的功率放大器集成電路。它的內(nèi)建增益為 20，透過 pin 1 和 pin8 腳位間電容的搭配，增益最高可達(dá)200。LM386可使用電池為供應(yīng)電源，輸入電壓范圍可由4V12V，無作動(dòng)時(shí)僅消耗 4mA電流，且失真低。- 8 -湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書5. 單元電路的設(shè)計(jì)及分析5.1 話音放大器話音放大器的主要作用是將話筒輸入的信號(hào)不失真的放大， 由于話筒的輸出信號(hào)一般只有 5mv，而輸出阻抗達(dá)到 20k，所以其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗。具體設(shè)計(jì)見仿真圖 5.1.1 。圖 5.1.1話音放大電路- 9 -湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖 5.1.1 話音放大級(jí)增益為 8.5 與 20K 話筒配接

30、作為話音放大器電路，其交流放大倍數(shù) Av1=1+ R12/ R11=8.5 （18.5dB）高阻話筒要求輸入內(nèi)阻很大， 采用同相放大電路 R12取標(biāo)稱值為75K， R11標(biāo)稱值為 10K，電阻 R13、R14作用是分流和提供直流偏置電壓 R13、R14取標(biāo)稱值為 10K。電容 C11、C13作用是去直流，C11去標(biāo)稱值為 10uF，C13取標(biāo)稱值為 1uF，電容 C12在電路中起耦合作用，C12取標(biāo)稱值為 10uF?？紤]到電路接線出錯(cuò)直流電壓被放大電壓為 38.5V, C12兩端電壓達(dá)到 38.5V, 電容 C12采用耐壓值為 50V，C11、C13兩端的電壓為 4.5V，耐壓值 16V和 5

31、0V均滿足要求， C11 采用耐壓值為 16V,C13 采用耐壓值為 50V。5.2 混合前置放大器圖 5.2.1混合前置放大電路混合前置放大器的電路由運(yùn)放組成， 是一個(gè)反相加法器電路， 話放級(jí)的輸出作為混放級(jí)的輸入，錄音機(jī)的輸入為 Vi2, 輸出電壓 Vo2-10-湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書的表達(dá)式為：Vo2=-(R22/ R21) Vo1 +(R22/ R23) Vi2第一級(jí)為第二級(jí)提供輸入信號(hào) Vo1=42mV，混合前置放大倍數(shù)為3，可以達(dá)到輸出 125mV的設(shè)計(jì)要求。輸入信號(hào)為 100mV，信號(hào)只錄音機(jī)接口輸入放大倍數(shù)為 1，錄音機(jī)輸入信號(hào)為 100mV，不放大可以達(dá)到驅(qū)動(dòng)下級(jí)正常工作

32、的要求。取 R23=R22=30K， R21=10 K。電阻 R23、R24作用是分流和提供直流偏置電壓， R23、R24取標(biāo)稱值為10K。C21、C22、C24在電路中起耦合作用， C23在電路中起去直流作用。、C21、C22、C23、C24 都取標(biāo)稱值為 10uF，如果線路接錯(cuò)，是直流也被放大，直流電壓達(dá)到 13.5V，C21、C23電容取耐壓值為16V。C22、C24電容取耐壓值為 50V.5.3 音調(diào)控制器圖 5.3.1音調(diào)控制器電路5.4 功率放大器功率放大器 ( 簡稱功放 ) 的作用是給音響放大器的負(fù)載RL(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)的非線性失真盡可能地小，效率盡可能高。-11-湖北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書5.4.1功率放大器電路由于 Av=R11/Rf ， R11=20k， Av=100，故取 Rf =2006. 調(diào)試6.1 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試接上電源 ( 次級(jí)為 12 伏) ，不帶負(fù)載情況下接通電源，按下電路板上電源開關(guān)， 測(cè)試濾波電容兩端輸出電壓應(yīng)為14v 左右。若出現(xiàn)異常應(yīng)該立即斷電。6.2 最大輸出功率測(cè)試將 8負(fù)載接入功率輸出端。 再將信號(hào)源調(diào)至頻率 f=1000hz ，輸出電壓為 1V，接到音頻放大