畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）音響放大器的設(shè)計(jì)與制作

1、1音響放大器的設(shè)計(jì)與制作【摘要】隨著信息時(shí)代的發(fā)展日新月異，多媒體已成為每個(gè)家庭不可或缺的娛樂(lè)工具，音響系統(tǒng)也在多媒體領(lǐng)域得到長(zhǎng)足地進(jìn)步。供聽(tīng)音樂(lè)為主的高保真放聲系統(tǒng)，家庭影院系統(tǒng)中的放聲設(shè)備，公共場(chǎng)合會(huì)議和娛樂(lè)用的擴(kuò)聲系統(tǒng)，通信和計(jì)算機(jī)中得聲設(shè)備等等。音響在社會(huì)上的供求幾乎遍及了每一個(gè)方面。針對(duì)人們的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)對(duì)音響的要求，本文設(shè)計(jì)的是音響放大器系統(tǒng)，它主要由話筒放大器，音調(diào)控制放大器，功率放大器三部分組成。當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)由話筒輸出后，進(jìn)入放大器放大并傳入電子混響器產(chǎn)生混響效果?；祉懞蟮男盘?hào)連同磁帶放音機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)一同進(jìn)入混合前置放大器，并進(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)

2、行功率放大后，由揚(yáng)聲器輸出聲音。此設(shè)計(jì)性能穩(wěn)定，成本低，電路簡(jiǎn)單明了?！娟P(guān)鍵詞】：音響 放大器 揚(yáng)聲器 2目目 錄錄摘要2目錄3第一章 緒論4第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)5第三章 音響系統(tǒng)放大器6第四章 放大器各部分的作用7（一）功率放大器7（二）話筒放大器7（三）音調(diào)控制器8第五章 電路的設(shè)計(jì)及原理說(shuō)明12 (一) 額定功率12 （二）頻率響應(yīng)12 （三）輸入阻抗12 （四）輸入靈敏度12（五）噪聲電壓12 （六）整機(jī)效率13 （七）音調(diào)控制特性13第六章 電路調(diào)試14總結(jié)15致謝16參考文獻(xiàn)17附錄18 3音響放大器的設(shè)計(jì)與制作音響放大器的設(shè)計(jì)與制作第一章第一章 緒論緒論 音響系統(tǒng)是現(xiàn)代人們潮

3、流時(shí)尚的必需品,21 世紀(jì)的世界,不管你走到什么角落都可以聽(tīng)到形形色色的音樂(lè)或者廣播.它們是如此地動(dòng)人，如此地讓人心顫！通過(guò)音響系統(tǒng)，我們接受的是視頻的解說(shuō)，是新聞傳播的紐帶。一個(gè)好的音響系統(tǒng)給人們帶來(lái)的是娛樂(lè)，享受，知識(shí)。是一種讓人們精神得到升華的工具。 我的音響放大器的設(shè)計(jì)與制作是音響系統(tǒng)中一個(gè)用來(lái)話音擴(kuò)音，音樂(lè)欣賞，卡拉 ok 伴唱，其中的電子混響聲聽(tīng)起來(lái)具有一定的深度感和空間立體感。音響系統(tǒng)中的放大器決定了整個(gè)音響系統(tǒng)放音的音質(zhì)，信噪比，頻率響應(yīng)以及音響輸出功率的大小。音響放大器作為一種高科技產(chǎn)品，在很多領(lǐng)域已成為主導(dǎo)產(chǎn)品，現(xiàn)在他正飛快融入人們的生活。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用簡(jiǎn)潔，性價(jià)比高地

4、音響放大器是未來(lái)音響放大器發(fā)展的必然趨勢(shì)。而我的音響放大器的設(shè)計(jì)與制作就是針對(duì)音響系統(tǒng)的這種發(fā)展趨勢(shì)來(lái)研發(fā)的，希望能為未來(lái)人們對(duì)于音響的需求上作出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。4第二章第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與論證系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與論證 此設(shè)計(jì)由語(yǔ)音放大器，混合前置放大器，電子混響器，音調(diào)控制器及功率放大器五部分組成。 工作原理：當(dāng)語(yǔ)音信號(hào)由話筒輸出后，進(jìn)入語(yǔ)音放大器放大并傳入電子混響器產(chǎn)生混響效果?；祉懞蟮男盘?hào)連同磁帶放音機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)一同進(jìn)入混合前置放大器，并進(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。 晶體管放大器具有細(xì)膩動(dòng)人的音色，較低的失真，較寬的頻響及動(dòng)態(tài)范

5、圍等特點(diǎn)，因此此設(shè)計(jì)采用晶體管件放大器。還可以配合來(lái)自聲源特別是數(shù)碼聲源的音質(zhì)設(shè)計(jì)和使用。它不會(huì)使聲音降級(jí)。此外她還具有效率高，電力損失小等優(yōu)點(diǎn)。圖 1.系統(tǒng)總體方案框圖5第三章第三章 音響放大器的基本組成音響放大器的基本組成框圖如圖 2，各級(jí)電壓增益分配見(jiàn)圖 3。圖 2 音響放大器的基本組成框圖話放級(jí)混放級(jí)音調(diào)級(jí)5mvav18.5 倍18.5db42mvav23 倍9.5db125mvav30.8 倍2db100mvav430 倍29.5db3vav=612 倍(56db)功放級(jí)圖 3 各級(jí)電壓增益分配技術(shù)指標(biāo)： 額定功率p01w;負(fù)載阻抗rl=8;截止頻率f fl=40hz,f fh=10

6、khz;音調(diào)控制器特性為，1khz 處的增益為 0db， 100hz 和 10khz 處有12db 的調(diào)節(jié)范圍；話放級(jí)輸入靈敏度為 5mv；輸入阻抗 ri20k。 話音放大級(jí)錄音機(jī)混合前置放大級(jí)音調(diào)控制器功率放大器揚(yáng)聲器 話筒6第四章第四章 放大器各部分的作用放大器各部分的作用（一）功率放大器（一）功率放大器給音響放大器的負(fù)載提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出功率盡可能大，輸出信號(hào)的非線性失真度盡量小，效率盡可能大。功率放大器有常見(jiàn)的單電源供電的 ttl 電路和正負(fù)雙電源供電的 ocl 電路。有集成運(yùn)放和晶體管組成的功率放大器，也有專用集成電路功率放大器芯片。vi+9vc42220fc

7、43220fc44100fc41964.7f141012131220fchla4102cc470f/25vrl8560pf51pfcb345rf600cf33fa4*cd圖 4 功率放大器電路功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載 rf 提供一定的輸出功率 ，本次實(shí)驗(yàn)采用 la4102 功率放大器。集成功放 la4102 是一個(gè)單電源（+9v）供電音頻功放，通過(guò)改變 6 腳的反饋電阻來(lái)改變?cè)鲆娲笮　b 為相位補(bǔ)償電容。cb 減小，帶寬增加，可消除高頻自激。cc 為 otl 電路的輸出端電容，起隔直流通交流的作用。cd 為反饋電容，消除自激振蕩，cd 一般取幾百皮法。c43、c44 用來(lái)濾除紋波

8、。 c42 為電源退耦濾波，可消除低頻自激。（二）話筒放大器（二）話筒放大器由于話筒的輸出信號(hào)一般只有 5mv 左右，所以話筒放大器的作用是不失真的放大聲音信號(hào)，其輸入阻抗應(yīng)該遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗。 （2） .話筒放大器話筒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7阻抗。其中放大倍數(shù)為a=r2/r1. c1、 c2、c3 隔直電容，具體設(shè)計(jì)見(jiàn)圖 5。圖 5 話音放大器（三）音調(diào)控制放大器（三）音調(diào)控制放大器 音調(diào)控制放大器的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)低音和高音的提升和衰減，以彌補(bǔ)揚(yáng)聲器等因素造成的頻率響應(yīng)不足

9、。 音調(diào)控制器是對(duì)低音和高音的增益進(jìn)行提升和衰減，中音頻的增益保持不變。其電路可以用低通濾波器和高通濾波器構(gòu)成 通過(guò)調(diào)節(jié)低通和高通的電阻r達(dá)到調(diào)節(jié)增益的目的。音調(diào)控制器的主要作用是控制、調(diào)節(jié)音響放大器的幅頻特性，f0=1khz 為中心頻率要求增益為 0db。音調(diào)控制器電路見(jiàn)圖 6。vir1rp1r2c1c2r4c3r3rp2c5voc4 圖 6 音調(diào)控制器其中c1 =c2 c3 在中 低頻 c3可以看作為開(kāi)路作為低通濾波電路。在中 高頻電路中c1和c2可以看作為短路 作為高通濾波電路。8當(dāng)ff0時(shí) c3看作開(kāi)路（如圖 7 所示）當(dāng) rp1的滑臂滑到最左端時(shí)對(duì)應(yīng)低頻提升最大情況（如圖 a）121

10、21io/)(j1/)(j1jrrrpvva它是一個(gè)低通濾波電路增益表達(dá)式為:)2/(1 )( /121l1211crpfcrp或其中 )2/()( )( / )(22121l2221212crrprrpfcrrprrp或當(dāng)ffl1時(shí)c2可以認(rèn)為是開(kāi)路利用運(yùn)算放大器兩個(gè)非常重要的概念; 虛短虛斷求出電壓的增益為： avl=(rp1+r2)/r1當(dāng)f=fl1時(shí) 因?yàn)閒l2=10fl1 利用電路的電壓增益公式 可以求出 電壓增益剛好是下降了 3db。 (b)vic1r4r1rp1r2vo(a) (b) 圖 7 ff0時(shí)音調(diào)控制器分析當(dāng)f=fl2時(shí)通過(guò)公式 同理可得電壓相對(duì)于 17db當(dāng)ff0時(shí)音調(diào)

11、控制器分析rp2滑到最左端時(shí)等效電路圖如圖所示。圖為一階高通濾波器電路，利用虛短虛斷可以得到電壓傳遞函數(shù)。 其中 當(dāng)ffh1時(shí)，c3視為開(kāi)路電壓增益v0ra/rb當(dāng)ffh1時(shí)，將數(shù)據(jù)代入公式 得可以知道對(duì)應(yīng)提升了 3db當(dāng)ffh2時(shí)，同低通時(shí)一樣提升 17db當(dāng)f 當(dāng)ff h2時(shí)，c3視為短路，此時(shí)電壓增益為avh=（ra+r3）/r343abio/j1/j1)j(rrvva 2/1 /133ah133a3crrfcrr或33h233421 /1crfcr或v0v32aavic3r3rarbvorp2rc vi c3 r3 ra rb vo 10綜上只要調(diào)節(jié) rp1和 rp2就可以控制音調(diào)。第

12、五章第五章 電路的設(shè)計(jì)及原理說(shuō)明電路的設(shè)計(jì)及原理說(shuō)明( (一一) ) 額定功率額定功率音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值時(shí)的最大功率稱為額定功率。其表達(dá)式為： p0=v02/rl測(cè)量p0的步驟如下：功率放大器的額定輸出端接額定負(fù)載電阻rl（代替揚(yáng)聲器）（二）頻率響應(yīng)（二）頻率響應(yīng)整機(jī)放大電路的電壓增益相對(duì)于中音頻f0=1khz 的電壓增益下降 3db 對(duì)應(yīng)低音頻截止頻率fl和高音頻截止頻率fh，稱flfh為整機(jī)電路的頻率響應(yīng)。測(cè)量步驟是：放大器的輸入端接 vi,（保持 5mv）,rp1和rp2置于中間位置使函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出 20hz-50khz 變化測(cè)出負(fù)載上的輸出電壓v0，繪出頻率響應(yīng)曲線如

13、圖 9 所示。 圖 9 頻率響應(yīng)曲線（三）輸入阻抗（三）輸入阻抗 將從音響放大器輸入端看進(jìn)去的阻抗稱為輸入阻抗。本實(shí)驗(yàn)接高阻話筒，ri遠(yuǎn)大于 20k，接錄音機(jī)ri遠(yuǎn)大于 500k。 20 17 3 0 3 17 20 flx fl1 fl2 f0 (1khz) fhx fh2 fh1 f/hz 20db/10 倍頻 av /db 11（四）輸入靈敏度（四）輸入靈敏度輸入靈敏度是使音響放大器輸出額定功率時(shí)所需的，輸入電壓有效值。測(cè)量方法是 vi 從零逐漸增大，直到輸出為v0（額定）此時(shí)的 vi 即為輸入靈敏度。（五）噪聲電壓（五）噪聲電壓輸入為零時(shí)，輸出負(fù)載上的電壓稱為噪聲電壓vn。（六）整機(jī)效

14、率（六）整機(jī)效率其表達(dá)式為： 效率=p0/pc100%.上式中p0為輸出的額定功率；pc為輸出額定功率時(shí)所消耗的電源功率。（七）音調(diào)控制特性（七）音調(diào)控制特性輸入信號(hào)vi從音調(diào)控制級(jí)輸入端的耦合電容加入，輸出信號(hào)從輸出端的藕和電容引出，分別測(cè)試低音頻提升-高音頻衰減和低音頻衰減-高音頻提升兩條曲線。12第六章第六章 電路的調(diào)試電路的調(diào)試電路的調(diào)試采用先分級(jí)調(diào)試，再聯(lián)級(jí)調(diào)試，最后進(jìn)行整機(jī)性能測(cè)試。分級(jí)調(diào)試采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。測(cè)靜態(tài)時(shí)，將輸入接地，測(cè)量輸出端、話放級(jí)、音調(diào)級(jí)功放級(jí)。由圖知其值均為vcc/2。動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，輸入端接入確定信號(hào)（如正弦信號(hào)）并用示波器觀測(cè)，觀察輸出波形是否符合要求。進(jìn)

15、行聯(lián)級(jí)測(cè)試時(shí)，由于級(jí)間相互影響，可能使單級(jí)的技術(shù)指標(biāo)發(fā)生很大的變化，甚至多級(jí)不能共聯(lián)。產(chǎn)生的原因：一是布線不合理，形成級(jí)間耦合，可考慮重新布線；二是電流流經(jīng)電源內(nèi)阻產(chǎn)生的壓降引起的自激，可rc濾波電容來(lái)消除。另外，集成塊內(nèi)部多極點(diǎn)引起的正反饋易引起自激，增強(qiáng)外部電路的負(fù)反饋可消除這種現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試，接音樂(lè)時(shí)，能夠放大聲音，雖然有少許的雜音，但是不影響整體的效果。并且在示波器上顯示穩(wěn)定的正弦波，用兩個(gè)474 的電容調(diào)節(jié)頻率，用 103 電容調(diào)節(jié)聲音，一個(gè)調(diào)節(jié)高頻，當(dāng)頻率為 10khz時(shí)，調(diào)節(jié) 474 電容，波形有較大的幅度，并且穩(wěn)定。一個(gè)調(diào)節(jié)低頻，當(dāng)頻率為0.1hz 時(shí)，調(diào)節(jié)電

16、容，波形也很穩(wěn)定，有較大的變化。整體的效果很好。13總結(jié)總結(jié)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我感覺(jué)到動(dòng)手能力的重要性.只掌握書(shū)本上的理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,掌握了書(shū)本的理論知識(shí)不能應(yīng)用到實(shí)踐上,不能在現(xiàn)實(shí)中得以運(yùn)用,是一件很可惜的事.要學(xué)會(huì)把理論和實(shí)踐緊密地結(jié)合起來(lái),把理論用到實(shí)踐中去.這次畢業(yè)設(shè)計(jì)著重培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力,讓我學(xué)會(huì)了該如何處理一些實(shí)際性的問(wèn)題,也學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)中需要嚴(yán)密的邏輯思維,能夠系統(tǒng)的解決和分析問(wèn)題, ,這樣才能夠有新的成就,有新的產(chǎn)品。14致謝在這里我首先要感謝我的指導(dǎo)老師，對(duì)我的照顧無(wú)微不至，讓我感覺(jué)到大學(xué)里面的溫暖。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中老師還肩負(fù)多個(gè)同學(xué)的畢業(yè)指導(dǎo)，任務(wù)繁重。但是對(duì)每項(xiàng)工作還是那么地認(rèn)真負(fù)責(zé)，對(duì)我還時(shí)時(shí)悉心指導(dǎo)。從負(fù)責(zé)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)開(kāi)始，就對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)不遺余力地幫助，很