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音响放大器设计 东南大学要点

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东南大学电工电子实验中心告报实验电子电路实践课程名称：次实验第音响放大器设计实验名称：业：院（系）：专名：学号：姓: 实验室实验组别：实验时间：年评定成绩：同组人员：审阅教师：实验五音响放大器设计【实验内容】设计一个音响放大器，性能指标要求为：功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调(选作)额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)负载阻抗10Ω频率响应f≤50Hz f≥20kHz HL输入阻抗≥20kΩ话音输入灵敏度≤5mV音调控制特性(扩展) 1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围1.基本要求功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)负载阻抗10Ω频率响应f≤50Hz f≥20kHz HL输入阻抗≥20kΩ话音输入灵敏度≤5mV2.提高要求音调控制特性1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围。

3.发挥部分可自行设计实现一些附加功能【实验目的】1.了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。

2.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路的知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。

3.通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。

【报告要求】1.实验要求：(1)根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。

话音放大器：由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗可能高达到20k。

所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达到20kHz)。

其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。

话筒接入后可能会啸叫，这一般是话筒外壳接地不善引起的。

在话筒输入和地直接接一47uF电容，啸叫基本消除。

由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ（也有低输出阻抗的话筒，如20Ω，200Ω等），所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号（取频率lkHz)。

其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。

话筒放大器由如图所示电路组成，即由A1组成的同相放大器，具有很高的输入阻抗，能与高阻话筒配接作为话筒放大器电路。

满足：Uo=（1+R4/R1）Ui , 取RF=100KΩ,R1=20 KΩ其放大倍数AV1为：AV1=1+RF/R1=6电路中的电容均用来滤波。

混合前置放大器：混合前置放大器的作用是将mp3输出的声音信号与话音信号混合放大，其电路如下图所示。

RR??ff vv??vv?式中，输出电压与输入电压之间的关系为：从图中可以看出，，??i12ii1o RR??12v为放音机的输出信号。

在实验过程中可调节电位器R1和为话筒放大器的输出信号，R22i以调整增益。

音调控制器：图a.音调控制曲线音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，控制曲线如图a折线所示。

由图可见，音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。

所以音调控制器的电路由低通滤波器与高通滤波器共同组成。

因为电容C=C>>C,所以在中、低音频区，C可视为开路，而在中、高音频区，C、C342432可视为短路。

低音调节时，当Rp1滑到左端时，C2被短路，C3对低音信号容抗很大，可视为开路；低音信号经过R1、R3直接输入运放，输入量最大；而低音输出经过R2、Rp1、R3负反馈输入运放，负反馈量最小，因而低音提升最大；当Rp1滑到最右边时，与上述情形相反，因而低音衰减最大。

不论Rp怎样滑动，因为C、C对高音信号可视为短路，对高音信号无任何32影响。

高音调节时，当Rp2滑到左端时，因C4对高音可视为短路，高音信号经R5、C4输入运放，输入量最大；而高音输出则经过Rp2，R5负反馈送入运放，负反馈量最小，因而高音提升最大；当Rp2滑臂滑到最右端时，则刚好相反，因而高音衰减最大。

不论Rp2滑臂怎样滑动，因为C4对中低音信号可视为是开路的，所以此时对中低音信号无任何影响。

功率放大器：功率放大器给音响放大器的负载提供一定的输出功率。

当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出信号的线性失真尽可能的小，效率尽可能的高。

有用专用集成运算放大器和晶体管组电路等。

OCL电路和OTL功率放大器的常用形式有．功率放大器电路。

成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器。

此处采用OCLPRR?RV LoP31o???A?1功放的电压增益为：V RVV2ii若取R = 1kΩ，则R + R = 19 kΩ.现取R = 10 kΩ,R = 100kΩ。

P1P1323如果功放级前级是音量控制电位器（设4.7 kΩ），则取R1 = 47kΩ以保证功放级的输入阻抗远大于前级的输出阻抗。

若取静态电流Io = 1mA，因静态时Vo = 0，故可得V?V12V?0.7V DCC?I?）RP = 0 （设2O R?RPR442则R = 11.3 kΩ取标称值11 kΩ。

4其他元件参数的取值如图所示。

(2)利用EDA软件进行仿真，并优化设计（对仿真结果进行分析）。

话音放大器：Ui Ui=10mV，Uo=59.9mVAu=6Uo6，与理论是一致的。

分析：电压增益为Ui1话放输入混音放大器：Ui1=100mV 话放输入Ui2Mp3输入Ui2=100mV输入Mp3Uo=307mV混合放大后输出Uo混合放大输出RR??ff，与理论分析：通过观察输入和输出的峰峰值可知，满足vv?v???? 21ioi RR??12分析是一致的。

音调控制器：时：当频率f=1KUi=100mvUo=100mV分析：当频率为1K时，增益为0db，达到要求。

当频率为125Hz时：A：放大：Ui=100mvUo=248mV：衰减：B．Ui=100mvUo=248mV，小于要求的12db，衰减时：=8db分析：放大时：Au=20log（248/100），这是由于自己在音调电路中大于要求的-12db）Au=20log（40/100=-8db, 选择太大导致的。

R2的R1和时：当频率为8k A：放大Ui=100mvUo=373mV：衰减BUi=100mvUo=27.2mV12db 基本达到要求的（373/100）=11.4db,分析：放大时：Au=20log-12db =-11.3,基本达到要求的）衰减时：Au=20log（27.2/100功率放大器：Ui=100mvUo=5.2V，通过调节电位器分析：Au=52Rp1可以实现增益的调节(3)。

实际搭试所设计电路，使之达到设计要求（实物图要有图片）混放电路话放电路音调控制功放电路分析电路性能记录测试波形及数据，按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，(4) 指标。

①额定功率：=30mv（峰峰值）Ui（峰峰值）Uo最大不失真电压 4.67V，有效值为=13.2V22/10=2.2W，这显然大于要求的分析：额定功率Po=Vo0.5W，说明设/RL=4.67计合理。

②频率响应：注：由于验收那天扫频仪的探头不知所踪，故只能用示波器测量频率响应，方法为先测量中频区的输出电压，接着在不改变输入电压的情况下，调节频率，使得输出电压为中频区的0.707倍，这样便可测得上限频率和下限频率。

中频区（取频率f=1K）：Ui（峰峰值）=5mVUo（峰峰值）=2.64VUo=0.707*2.64=2.12V Ui=5mv，降低输入的频率，使得输出下限截止频率：保持输入=5mVUi（峰峰值）=2.12VUo（峰峰值）f，小于要求的50Hz此时的频率即为下限频率：，说明设计合理。

=10Hz L上限截止频率：Uo=0.707*2.64=2.12V提升输入的频率，使得输出保持输入Ui=5mv，注：输入的波形忘记显示，望老师见谅=2.12VUo（峰峰值）f，说明设计合理。

此时的频率即为上限截止频率：=25K，大于要求的20K H输入阻抗：③，ΩUs=7.5mV,Ui=5mV，则输入阻抗为100k的电阻作为在电源输出串接一50KΩRs,测得，说明设计合理。

远远大于要求的20kΩ输入灵敏度：④音量控制电位器调到最大测量方法：将音调控制器的两个电位器调节到中间位置，达到额定功率值时所对应的输入电压值即为V从零开始逐渐增大，直到V值，使oi输入灵敏度。

=4mV（峰峰值）Ui=13.2VUo（峰峰值），小于题目的要求。

故设计合理。

分析：输入灵敏度为4mv（峰峰值）噪声电压⑤R上的电压称为噪声电压音响放大器的输入为零时，输出负载L音量控制电位器调到最大将音调控制器的两个电位器调节到中间位置，测量方法：端的电压波形，用交流毫伏表测值，输入端对地短路，用示波器观测输出负载R L量其有效值。

，9mV通过交流毫伏表测得有效值为⑥整机效率：在输出额定功率的情况下，将电流表串入V支路中，测得总电流I=0.5A，又CC Vcc=7.5V。

P?o?=2.2/(0.5*7.5)=58.6%.故V?I CC由于实验器材限制，故此项没有测，望老师见谅。

⑦谐波失真度：音调控制特性（扩展）⑧：注：由于当时验收通过后，心情过于激动，导致部分音调波形未采用双踪显示，但已事先跟老师说明，望老师见谅。

说明：音调所有的输入均为100mV（峰峰值）1、当频率为1KHz时：Uo=107mv分析：Au=20log（107/100）=0.58db,略大于要求的0db，但基本达到要求。

2、当频率为125Hz时：A：放大时Uo=258mvB:衰减时Uo=48mv放大时：Au=20log（258/100）=8.23db，小于要求的12db，衰减时：:分析Au=20log （48/100）=-6.4db,大于要求的-12db，正如仿真所说的，这是由于自己在音调电路中的R1和R2选择太大导致的。

3、当频率f=8K时A：放大时Uo=374mvB:衰减时：Uo=36mv放大时：Au=20log（374/100）=11.45db，略小于要求的12db，衰减:分析时：Au=20log（36/100）=-8.87db,大于要求的-12db，放大区与仿真结果一致，但衰减区与仿真存在一定误差。

综上：音调控制器实现了对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变，但是对于低频或高频增益的提升或衰减的范围与要求的正负12db存在一定误差，尤其是低频段，说明了自己在参数选择上仍存在不足。

综合分析：此次实验基本达到了实验要求：额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)Ω10 负载阻抗．频率响应f≤50Hz f≥20kHz HL输入阻抗≥20kΩ话音输入灵敏度≤5mV仅在音调调节部分略有不足（5）整机信号试听效果：①话音扩音：声音清晰，音量大小也可以调节.②Mp3音乐试听：各种音乐播放效果都相当不错，且实现了音量和音调的可调。

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模拟电路综合课程设计音响放大器设计

模拟电路综合课程设计音响放大器设计

一、设计目的
1、解集成功率放大器内部电路工作原理 2、掌握其外围电路的设计与主要性能参数 测试方法 3、掌握音响放大器的设计方法与电子线路 系统的装调技术
二、设计任务
设计一个音响放大器，要求具有音频放大、 音频信号滤波、音调控制、功率放大，并具有 较大的输出功率。
有3片集成运放模块LM741，1片集成功放模 块LA4102，高阻话筒20kΩ一个，其输出信号 为5mV,电源电压VCC=+6V,-VEE=-6V。
四、总体思路
话筒 话音 放大器
二阶有源 低通滤波
音调 控制器
功率 放大
扬声器
五、实验安排
• 设计讲解，并在实验台上完成主要组成电路实验 • 自学芯片引脚及功能 • 完成芯片及辅助元件的总体布局设计 • 完成话音放大器的焊接和调试 • 完成二阶低通滤波电路的焊接和调试 • 完成音调控制电路的焊接和调试 • 完成功率放大电路的焊接和调试 • 整体调试
三、设计要求
1、基本要求 设计实现一个音响放大器，达到下列主要 技术指标： 输出额定功率：Po不小于0.3W； 频率响应：fl=50Hz,fh=20kHz； 输入阻抗：Ri>>20KΩ； 负载电阻：RL=10Ω。
2、发挥部分 音响放大可实现较好的音调控制，音调 控制特性达到如下指标： 1kHz处增益为0dB, 125hZ和8kHz处
六、考核方式
本课程考核方式如下： 平时 20％ 实验 50％ 报告 30％
附1、器件清单
话音放大：1/4 LM324,LM741 二阶低通滤波：1/4 LM324，LM741 音调控制:1/4 LM324,LM741 功率放大:LA4102 电阻：10kΩ×5
Байду номын сангаас10kΩ×3 30kΩ
东南大学音响放大器

东南大学音响放大器

低频自激：主要原因是输出信号通过电源及地线 产生了正反馈，常见的现象是电源电流表有规则 的左右摆动或输出波形上下抖动。可以在靠近功 放的电源和地之间加一个RC或C的去藕电路，直 接将功放大信号在电源内阻产生的压降短路了， 以免该压降加到输入级形成自激。其中R一般取 几十欧，C一般用几百微法与0.1uf小电容相并联 • 布局布线：①布局 按着电路的顺序从输入到输出 ，输出级要远离输入级，且话筒与喇叭放置方向 要相反。②布线 电源接地端应和输出负载接地端 靠在一起 ，各级电路“一点接地” ，引线应尽量 短而粗，且充分利用元器件引脚和少用或不用过
功率放大器
• 工作电压Vs采用9V R R 2 • 放大器增益Auf：①∵F= R R 2 2 R R （差模放大 时R的中点为交流地）∴Auf= 1 1 2 R ≈20 ②在 F R 1-8脚之间外接电位器（47k）和电容（10uf)，调 节电位器可使Auf=20～200之间变化。
F F
F
V
02
V
O
功率放大器
• 自激：由于功率放大器处于大信号工作状态，对 前级容易产生影响，再加上电路布局布线不合理 ，极易造成电路自激振荡或放大器工作不稳定， 严重时甚至无法正常工作。 • 高频自激：集成块内部电路多极点引起的正反馈 易产生高频自激，常见高频自激现象如下图所示 。可以加强外部电路的负反馈来消除叠加的高频 毛刺（相位补偿）。（如DG4100：1脚与5脚之 间接入几百皮法的电容）(LM386:中级放大管基 极没有引脚）
音响放大器
音响放大器原理框图
Av1=11
Av2=11
Av3=20
话音放大器
• 因为话筒输出信号只有 5mV 左右，而输出 阻抗达到20k，所以选用的话音放大器的输 入阻抗必须≥20k，且音频（10kHz)不失真 放大。
(毕业设计)音响放大器

(毕业设计)音响放大器


V0 P0 RL 2 10(V )
为留有一定的余量，确定总电压增益为 1400，即 63dB。 通常话筒输出信号较小，所以抑制话筒放大器的噪声是它的主要问题，可以 通过加强屏蔽和匹配等措施来实现，同时要尽可能降低放大器本身产生的噪声。 话筒放大器的增益可根据图中 R F 的值来决定，本级可取 20 倍(26dB)。 由于话筒的输出信号一般只有 5mV 左右，而输出阻抗达到 20kΩ(亦有低输 出阻抗的话筒如 20Ω，200Ω 等)，所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信 号(最高频率达到 10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗[4]。
3.3 音调控制放大器
音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，理想的控制曲线如图 3-3 中折线所示。图 3-3 中，f 0 表示中音频率，要求增益 Avo=0dB； f L1 表示低音 频转折频率， 一般为几十赫兹； f L1 (等于 10 f L1 )表示低音频区的中音频转折频率；
f H 1 表示高音频区的中音频转折频率； f H 2 (等于 10 f L1 )表示高音频转折频率，一
般为几十千赫兹[5]。
AV /dB 20 17 20dB/100 (1kHz)
fHx
f/Hz
fL1
图 3-3
fL2
音调控制曲线
fH1
fH2
音调控制放大器的作用是实现对低音和高音的提升和衰减， 以弥补扬声器等 因素造成的频率响应不足。技术指标通常为：低音 ( 100Hz)± 12dB ，高音 (10kHz)± 12dB。 目前的高级音响设备大多已采用“多频段频率均衡”电路来达到更 好地校正频响效果. 音调控制放大器一般取它的中频增益为 1，但要能满足音调 的调节范围。由此得出功率放大部分的电压增益应大于 70 倍，即 37dB 以上[6]。 6
模电课程设计音响放大器(功率放大器)(最全)word资料

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沈阳工业大学信息科学与工程学院设计题目：音响放大器专业：小组成员：2021年11月29日第一章方案设计与论证1．基本要求：（1）正弦信号输入电压幅度为5～700mV，等效负载电阻为R L为8Ω条件下，应满足：①额定输出功率P OR ≥10W；②带宽B W ≥50～10 000Hz；③在P OR下和B W内的非线性失真系数≤ 3%；④在P OR下的效率≥ 55%⑤在前置放大级输入端交流短接到地时，R L=8Ω上的交流声功率≤10mW；⑥整体电路的联调与试听。

（2）设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源2．设计方案：由于设计要求不是对单一信号频率实施放大，而是对一个输入电压变化幅度大（5—700mV）,频带范围宽（50—10000Hz）的频带信号实施功率放大，所以不能只从简单的功率放大上考虑，至少应从以下几方面作较为全面的考虑：1、解决本设计的电路对信号源，尤其是信号幅度小的时候的影响。

2、要求对整个频带内不同频率成分，不同电压幅度信号都要均匀放大。

因此，本设计所要求的功率放大电路，应该是一个既能有效实施隔离，完成电路阻抗匹配；又能在所规定的频带内进行信号均衡放大额定一种实用型电路。

所以将输入信号通过均衡电路处理之后，送入功率放大器，提升到所需的额定输出功率。

依据设计要求，我们可确定音响放大器的基本组成框图如下，电路由话音放大器、电子混响器、前置放大器、音调控制器、功率放大器以及稳压电源组成：话音放大器：话音放大器的作用是不失真地放大音频信号。

电子混响器：电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。

混合前置放大器：混合前置放大器的作用是将音乐信号和电子混响后的声音信号混合放大。

音调控制器：音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。

功率放大器：功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL提供一定的输出功率。

第二章各模块电路原理与仿真1、话音放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20K 亦有低输出阻抗的话筒如（20欧，200欧等），所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号（最高频率达到10KHz）。