音响放大器(作业设计)
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2.音调控制放大器：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[2]。
3.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，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真度尽可能小，效率尽可能打。功率放大器有常见的单电源供电的TTL电路和正负双电源供电的OCL电路。有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。
晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点，因此本设计采用晶体管件设计放大器。还可以配合来自声源特别是数码声源的音质而设计和使用。它不会使声音降级。此外它还具有效率高，电力损失小等优点。
2.2总体方案框图
图2-2总体方案图
2.3音响放大器各部分的作用
1.话筒放大器：由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号，其输入阻抗应该远大于话筒的输出阻抗。
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 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]。
该音调控制放大器是由一个音调控制网络和运算放大器所组成的负反馈放大器，其中 和 是分别调节高音和低音的两个电位器，调节 和 两个电位器以改变反馈系数，从而改变放大器的幅频特性，以达到音调控制作用[7]。
3.4功率放大器
对功率放大器的要求除了输出功率满足指标外，还要求效率高，非线性失真小，以及输入端与音调控制放大器匹配，输出端与音箱负载匹配，否则将会影响放音效果。与负载匹配主要指三个方面，即阻抗匹配、功率匹配和阻尼系数匹[8]。
7.共模范围扩展到负电源
8.行业标准的引脚排列
9.输入端具有静电保护功能
3.2话筒放大器
根据技术Байду номын сангаас标的要求，已知话筒放大器的输入灵敏度5mV，音调控制放大器的输入灵敏度100mV，而输出功率P。＝10W，则可确定总的增益和各放大器的增益。
输出电压有效为：
为留有一定的余量，确定总电压增益为1400，即63dB。
关键词音响；话筒放大器；音调控制放大器；功率放大器；扬声器
1概述
音响放大器在国内外中，无论是工农业生产，通信技术，家用电器，多媒体教学等多种领域中得到了广泛的应用，特别是在汽车音响系统中的应用，更加受到了人们的关注。音响放大器作为一种高科技产品，在很多领域已成为主导产品，现在它正以飞快的速度融入人们生活的方方面面，因此设计出实用简洁价格低廉的音响放大器是未来音响放大器发展的必然趋势。
设计一个音响系统放大器。具体要求如下：
⑴负载阻抗 ；
⑵额定功率 ；
⑶带宽 ≥ ；
⑷失真度 ；
⑸音调控制低音（100Hz）±12dB；
高音（10kHz）±12dB；
音响放大器
⑹频率均衡特性符合RIAA标准；
⑺输入灵敏度话筒输入端≤5mV；
调谐器输入端≤100mV；
⑻输入阻抗 ≥500kΩ；
⑼整机效率η≥50%；
电源电压最大：32V
电源电压最小：3V
表面安装器件：表面安装
输入偏移电压最大：7mV
运放特点：高增益频率补偿运算
逻辑功能号：324
额定电源电压：+15V
LM324的特点：
1.短路保护输出
2.真差动输入级
3.可单电源工作：3V-32V
4.低偏置电流：最大100nA
5.每封装含四个运算放大器
6.具有内部补偿的功能
图3-6功率放大器
因为本任务要求负载阻抗为4Ω，输出额定功率为10W。通常为保证工作可靠，可选集成块的额定输出功率比实际要求功率大一些，例如1.5倍左右，因此上述的LA4102是比较合适的[12]。常用的电路程式有OTL和OCL两种，为提高效率，一般工作于接近乙类。由于OTL电路可用单电源供电，因此为了供电方便，采用单电源供电的OTL电路，其电路如图3-6所示[11]。
图3-2话筒放大器
其中A1组成同相放大器，具有很高的输入阻抗，能与高阻话筒配接作为话音放大器电路，其放大倍数A1为四运放LM324的频带虽然很窄（增益为1时，带宽为1MHz），但这里放大陪数不高，故能达到10kHz的频响要求
根据前面论述，话筒放大器的增益分配为20倍，并希望输入阻抗高、输出阻抗低，以减少对音调控制放大器的影响，同时要求噪声应尽量小。为此本级可选用低噪声运算放大器如图3-2所示。
图3-1LM324管脚图
表3-1LM324参数描述
运放类型：低功率
放大器数目：4
带宽：1.2MHz
针脚数：14
工作温度范围：0°C～+70°C
封装类型：SOIC
3dB带宽增益乘积：1.2MHz
变化斜率：0.5V/μs
器件标号：324
器件标记：LM324AD
增益带宽：1.2MHz
放大器类型：低功耗
温度范围：商用
图3-3音调控制曲线
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]。
注意：在最大输出电压测量完成后应迅速减小Vi,此时会损坏功率放大器。
这里采用了同相输入，由于LA4102芯片的开环增益一般为90dB，因此是工作在深度负反馈条件下，故其中频增益近似为：
Au=1+
此外由于扬声器的音圈是线圈，具有一定的电感量，因此采用C5、R7组成一补偿网络，其作用是把扬声器的电感性负载补偿成接近纯电阻性。此网络在小功率放大电路中也可不用或只用一个电容近似补偿，但在大功率电路中必须采用，以防止扬声器音圈的反电势击穿输出管，并有抑制高频自激作用。一般取 ， 可取为0.1～0.01uF[12]。
音响放大器输出失真度小于某一数值（如γ＜5%)时的最大功率称为额定功率，其表达式为：
P0=V0²/RL
式中， 为额定负载阻抗； （有效值）为 两端的最大不失真电压。VO常用来选定电源电压 （ ≥2V0）。
测量 的条件如下:信号发生器的输出信号(音响放大器的输入信号)的频率 =1KHz,电压 =5mV,音调控制器的两个电位器 、 置于中间位置,音量控制电位器置于最大值,用双踪示波器观测Vi及Vo的波形,失真度测量仪监测Vo的波形失真。测量Po的步骤是:功率放大器的输出端接额定负载电阻 (代替扬声器),逐渐增大输入电压Vi,直到Vo的波形刚好不出现削波失真,此时对应的输出电压为最大输出电压,由式即可算出额定功率Po。
设计一个音响放大器，使其具有话筒扩音、音量控制、音调控制、电子混响、卡拉OK伴唱等功能。音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。
前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号作为功率放大以推动扬声器。
LM324系列器件为价格便宜的带有动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-1所示[3]。
常用的音调控制电路有衰减式音调控制电路和反馈式音调控制电路两类，由于后者失真较小，所以应用较广。本系统采用反馈式音调控制电路如图3-4所示。
图3-4音调控制放大电路
音调控制器只对低音的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持0dB不变。因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。由运算放大器构成的音调控制器，图3-4所示。这种电路调节方面，元器件较少，在一般收音机，音响放大器中应用较多。
设电容 ，在中、低音频区， 可视为开路，作为低通滤波器；在中、高音频区， 、 可视为短路，作为高通滤波器。输入信号 (=100mV)从音调控制级输入端的耦合电容加入,输出信号 从输出的耦合电容引出.先测1KHz处的电压增益Avo(Avo≈0dB),再分别测低频特性和高频特性.测量方法如下:将RP1的滑臂置于最左端,当频率从20Hz至50KHz变化时记下对应的电压增益；再将 的滑臂分别置于最右端, 的滑臂置于最左端,当频率20Hz至50KHz变化时记下对应的电压增益。最后绘制音调控制特性曲线,并标注与等频率对应的电压增益。
音响系统放大器设计
甄剑
摘要本设计是音响放大器系统，它主要由话筒放大器，音调控制放大器，功率放大器三部分组成。当语音信号由话筒输出后，进入语音放大器放大并传入电子混响器产生混响效果。混响后的信号连同磁带放音机产生的信号一同进入混合前置放大器，并进行放大。放大后的信号进入音调控制器，然后进入功率放大器进行功率放大后，由扬声器输出声音。此设计具有使用元器件少，电路简单明了，成本低，性能稳定等特点。
3.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，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真度尽可能小，效率尽可能打。功率放大器有常见的单电源供电的TTL电路和正负双电源供电的OCL电路。有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。
晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点，因此本设计采用晶体管件设计放大器。还可以配合来自声源特别是数码声源的音质而设计和使用。它不会使声音降级。此外它还具有效率高，电力损失小等优点。
2.2总体方案框图
图2-2总体方案图
2.3音响放大器各部分的作用
1.话筒放大器：由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号，其输入阻抗应该远大于话筒的输出阻抗。
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 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]。
该音调控制放大器是由一个音调控制网络和运算放大器所组成的负反馈放大器，其中 和 是分别调节高音和低音的两个电位器，调节 和 两个电位器以改变反馈系数，从而改变放大器的幅频特性，以达到音调控制作用[7]。
3.4功率放大器
对功率放大器的要求除了输出功率满足指标外，还要求效率高，非线性失真小，以及输入端与音调控制放大器匹配，输出端与音箱负载匹配，否则将会影响放音效果。与负载匹配主要指三个方面，即阻抗匹配、功率匹配和阻尼系数匹[8]。
7.共模范围扩展到负电源
8.行业标准的引脚排列
9.输入端具有静电保护功能
3.2话筒放大器
根据技术Байду номын сангаас标的要求，已知话筒放大器的输入灵敏度5mV，音调控制放大器的输入灵敏度100mV，而输出功率P。＝10W，则可确定总的增益和各放大器的增益。
输出电压有效为：
为留有一定的余量，确定总电压增益为1400，即63dB。
关键词音响；话筒放大器；音调控制放大器；功率放大器；扬声器
1概述
音响放大器在国内外中，无论是工农业生产，通信技术，家用电器，多媒体教学等多种领域中得到了广泛的应用，特别是在汽车音响系统中的应用，更加受到了人们的关注。音响放大器作为一种高科技产品，在很多领域已成为主导产品，现在它正以飞快的速度融入人们生活的方方面面，因此设计出实用简洁价格低廉的音响放大器是未来音响放大器发展的必然趋势。
设计一个音响系统放大器。具体要求如下：
⑴负载阻抗 ；
⑵额定功率 ；
⑶带宽 ≥ ；
⑷失真度 ；
⑸音调控制低音（100Hz）±12dB；
高音（10kHz）±12dB；
音响放大器
⑹频率均衡特性符合RIAA标准；
⑺输入灵敏度话筒输入端≤5mV；
调谐器输入端≤100mV；
⑻输入阻抗 ≥500kΩ；
⑼整机效率η≥50%；
电源电压最大：32V
电源电压最小：3V
表面安装器件：表面安装
输入偏移电压最大：7mV
运放特点：高增益频率补偿运算
逻辑功能号：324
额定电源电压：+15V
LM324的特点：
1.短路保护输出
2.真差动输入级
3.可单电源工作：3V-32V
4.低偏置电流：最大100nA
5.每封装含四个运算放大器
6.具有内部补偿的功能
图3-6功率放大器
因为本任务要求负载阻抗为4Ω，输出额定功率为10W。通常为保证工作可靠，可选集成块的额定输出功率比实际要求功率大一些，例如1.5倍左右，因此上述的LA4102是比较合适的[12]。常用的电路程式有OTL和OCL两种，为提高效率，一般工作于接近乙类。由于OTL电路可用单电源供电，因此为了供电方便，采用单电源供电的OTL电路，其电路如图3-6所示[11]。
图3-2话筒放大器
其中A1组成同相放大器，具有很高的输入阻抗，能与高阻话筒配接作为话音放大器电路，其放大倍数A1为四运放LM324的频带虽然很窄（增益为1时，带宽为1MHz），但这里放大陪数不高，故能达到10kHz的频响要求
根据前面论述，话筒放大器的增益分配为20倍，并希望输入阻抗高、输出阻抗低，以减少对音调控制放大器的影响，同时要求噪声应尽量小。为此本级可选用低噪声运算放大器如图3-2所示。
图3-1LM324管脚图
表3-1LM324参数描述
运放类型：低功率
放大器数目：4
带宽：1.2MHz
针脚数：14
工作温度范围：0°C～+70°C
封装类型：SOIC
3dB带宽增益乘积：1.2MHz
变化斜率：0.5V/μs
器件标号：324
器件标记：LM324AD
增益带宽：1.2MHz
放大器类型：低功耗
温度范围：商用
图3-3音调控制曲线
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]。
注意：在最大输出电压测量完成后应迅速减小Vi,此时会损坏功率放大器。
这里采用了同相输入，由于LA4102芯片的开环增益一般为90dB，因此是工作在深度负反馈条件下，故其中频增益近似为：
Au=1+
此外由于扬声器的音圈是线圈，具有一定的电感量，因此采用C5、R7组成一补偿网络，其作用是把扬声器的电感性负载补偿成接近纯电阻性。此网络在小功率放大电路中也可不用或只用一个电容近似补偿，但在大功率电路中必须采用，以防止扬声器音圈的反电势击穿输出管，并有抑制高频自激作用。一般取 ， 可取为0.1～0.01uF[12]。
音响放大器输出失真度小于某一数值（如γ＜5%)时的最大功率称为额定功率，其表达式为：
P0=V0²/RL
式中， 为额定负载阻抗； （有效值）为 两端的最大不失真电压。VO常用来选定电源电压 （ ≥2V0）。
测量 的条件如下:信号发生器的输出信号(音响放大器的输入信号)的频率 =1KHz,电压 =5mV,音调控制器的两个电位器 、 置于中间位置,音量控制电位器置于最大值,用双踪示波器观测Vi及Vo的波形,失真度测量仪监测Vo的波形失真。测量Po的步骤是:功率放大器的输出端接额定负载电阻 (代替扬声器),逐渐增大输入电压Vi,直到Vo的波形刚好不出现削波失真,此时对应的输出电压为最大输出电压,由式即可算出额定功率Po。
设计一个音响放大器，使其具有话筒扩音、音量控制、音调控制、电子混响、卡拉OK伴唱等功能。音响系统中的放大器决定了整个音响系统放音的音质、信噪比、频率响应以及音响输出功率的大小。高级音响中的放大器通常分为前置放大器和功率放大及电源等两大部分。
前置放大器又可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号作为功率放大以推动扬声器。
LM324系列器件为价格便宜的带有动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-1所示[3]。
常用的音调控制电路有衰减式音调控制电路和反馈式音调控制电路两类，由于后者失真较小，所以应用较广。本系统采用反馈式音调控制电路如图3-4所示。
图3-4音调控制放大电路
音调控制器只对低音的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持0dB不变。因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。由运算放大器构成的音调控制器，图3-4所示。这种电路调节方面，元器件较少，在一般收音机，音响放大器中应用较多。
设电容 ，在中、低音频区， 可视为开路，作为低通滤波器；在中、高音频区， 、 可视为短路，作为高通滤波器。输入信号 (=100mV)从音调控制级输入端的耦合电容加入,输出信号 从输出的耦合电容引出.先测1KHz处的电压增益Avo(Avo≈0dB),再分别测低频特性和高频特性.测量方法如下:将RP1的滑臂置于最左端,当频率从20Hz至50KHz变化时记下对应的电压增益；再将 的滑臂分别置于最右端, 的滑臂置于最左端,当频率20Hz至50KHz变化时记下对应的电压增益。最后绘制音调控制特性曲线,并标注与等频率对应的电压增益。
音响系统放大器设计
甄剑
摘要本设计是音响放大器系统，它主要由话筒放大器，音调控制放大器，功率放大器三部分组成。当语音信号由话筒输出后，进入语音放大器放大并传入电子混响器产生混响效果。混响后的信号连同磁带放音机产生的信号一同进入混合前置放大器，并进行放大。放大后的信号进入音调控制器，然后进入功率放大器进行功率放大后，由扬声器输出声音。此设计具有使用元器件少，电路简单明了，成本低，性能稳定等特点。
