课程设计说明书

湖北工业大学课程设计说明书课程设计说明书设计题目音响放大器设计课程模拟电子技术学院电气与电子工程班级学号姓名陈指导教师二〇一五年十二月三十日湖北工业大学课程设计说明书目录1.设计目的内容·····················41.1.题目·······················41.2.设计目的·····················41.3.课程设计内容···················42.绪论·························52.1.历史发展·····················52.2.国内外发展状况··················63.音响放大器的组成框图·················74.单元电路设计·····················74.1.话音放大器····················84.2.电子混响器····················94.3.混合前置放大器··················104.4.音调控制器····················114.5.功率放大器····················85主要技术指标参数计算与相应电路图设计········135.1.混合前置放大器设计···············135.2.话音放大器的设计················135.3.话音放大器与混合前置放大器的设计········145.4.音调控制器的设计················14湖北工业大学课程设计说明书5.5.功率放大器的设计················176.音响放大器的测试方法················187.实验总结与设计心得··················237.1.实验总结·····················237.2.设计心得·····················238.参考文献·······················24湖北工业大学课程设计说明书1．设计目的内容1.题目音响放大器设计2.课程设计目的本课程设计是专业课学习过程中一个非常重要的实践性环节，为综合应用所学的专业知识提供了一次很好的实践机会。通过课程设计培养学生现状调研与分析能力、问题发现与解决能力、书面表达与口头答辩能力、个人分工与团队合作能力。3.课程设计任务（内容）(1)设计内容设计一种具有音调控制、卡拉OK伴唱的音响放大器。包括话筒放大、混合前置放大、音调控制和功率放大等几个模块。(2)设计技术指标额定功率：Po≤1W功放增益：40频率响应：40Hz～10KHz音调控制：100Hz和10KHz处有±10dB调节范围输入阻抗：Ri≥20Ω负载阻抗：RL=8Ω（3）查阅5~10篇相关文献资料，论述国内外音响放大器的现状和发展，以及最新技术。（4）运用所学课程知识，提出音响放大器设计方案并进行方案比较，确定技术方案。同时进行技术经济比较，市场竞争力分析。湖北工业大学课程设计说明书（5）选择使用恰当的现代工程工具，对设计结果进行分析和总结，考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。（6）结果分析，对设计结果进行分析和总结。（7）根据以上内容撰写课程设计说明书并参加课程设计答辩。2.绪论2.1历史发展音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。电子管1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开人类电声技术的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后，使音响技术进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如威廉逊放大器，较成功的运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低，至50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。由于电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱。晶体管上世纪60年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。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。集成电路在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员--集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。场效应管70年代的中期，日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色，以及动态范围达90dB、THD0.01%（100kHz时）的特点，很快在音响界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。湖北工业大学课程设计说明书2.2国内外发展状况国产音响，大家熟悉的品牌其实不多，从早期的飞达，到LAX、宏志、镭克、IBO等等，都代表着国内专业音响产品生产技术能力，这些厂家的技术不断革新为国产化的专业音响产品走向市场打下了坚实的基础。众所周知，国产专业音响设备要打入国内市场不是那么容易让专业人士与使用者接受，挂“洋”头卖“国”肉的贴牌低档音响产品让国内专业市场一片混乱，品质做得相对好的产品纷纷以OEM的方式走向国际，更多曾经的国外品牌在国内生产已成为事实，中国将成为全球最大的音响生产基地之一也不是空谈.专业音响国产化是一种趋势，但它的市场将有一定的局限性与选择性。仅从技术角度来说，国内有音箱生产能力，电子设计生产能力，当产品开发投入市场前，必然有一个评估，往往这个评估就从某种方面限制住了产品的技术发展。很多国内厂家，以价位为市场针对性生产目的，以少投入高回报回经营目的，在这样的情况下，品质无法保证。行内人士心里都明白，问题是，品质与价位对于中国市场来说本来就是一个矛盾。而这个矛盾一直在影响着国内音响技术的发展。2.3最新技术微型化、数字化、专业化、影视化是家庭音响必然的发展趋势。微型化音响。微型台式组合音响已有较长的发展史，在10多年前就已经出现高级超小型组合音响。但由于听音喇叭、立体声电唱机、录音卡座没有很好解决，所以一直停留在较低的档次上。为了创造小巧的音响世界，不但要从放大器、控制部件、左右音箱上下功夫，还得从调谐器、CD唱机和录音卡座方面一起考虑。数字化音响。数字技术是一种新技术，所以数字音响在解决模拟音响噪声的失真问题时发展而成。音响采用了数字技术之后，记录的数字信号从取样频率到量化特性，有清晰的解像度，没有色抖动，得到是非常清晰的图像。而且可以和上位机互换，这与模拟录放像设备无法比拟。数字录音可以把时间、人名、地址一起录入带中，采用微型键盘来完成编目工作，更换曲目编号，再加上遥控功能，使你能够自动地搜索需要的曲目，使用方便。影视听设备一体化。数字音响随着电声技术、影视技术、计算机技术的发展，它们在家庭中可以构成混然一体的多媒体影视音频系统。这样的系统，能听到各种在输入端增添各种需要的信号输入和功能转换，通过电脑处理就能使受众看到各种图像和听到各种声音。湖北工业大学课程设计说明书3.音响放大器的组成框图音响放大器的作用是对于微弱信号进行电压放大和功率放大，推动负载工作，同时需要对音调和音量的调节。音响放大器由话筒、话音放大器、电子混响器、混合前置放大器、音调控制器、功率放大器这几个部分组成。其中话音放大器是不失真的放大话筒输出的声音信号，电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使人听起来具有一定的深度感和立体空间感，混合前置放大器是将话筒传输的声音信号与放音机输出的音乐信号相混合并放大，音调控制器是控制和调节音响放大器的幅频特性，功率放大器是给音响放大器的负载提供一定的输出功率。音响放大器的基本组成框图如图所示：话音放大器电子混响器械磁带放音机混合前置放大器音调控制器功率放大器扬声器话筒音响放大器组成框图4.单元电路设计4.1.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。由于要求语音放大级的放大倍数为7.5，所以选择iR10K，fR采用阻值为100K的电位器，使放大器可以根据需要调整。湖北工业大学课程设计说明书根据分压原理可得反馈电压VA，ofAVRRRV22放大器的电压放大倍数VFA为:21RRAfVF同相交流电压放大器所以BfifOVRRRVRRV2221由此可得反馈电压VA等于输入电压VB,故R1两端电压相等,称R1为自举电阻,通过电阻R1的电流可视为0,因此提高了交流放大器的输入电阻Ri)1)(||(FArRRVFiciF反馈系数为：4.2.电子混响器电子混响器是用来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。在“卡拉OK”（不需乐队，利用磁带伴奏歌湖北工业大学课程设计说明书唱）伴唱机中，都带有电子混响器，其组成框图如下图所示。其中，集成电路BBD成为模拟延时器，其内容含有由场效应管构成的多级电子开关和高精度存储器。在外加时钟脉冲作用下，这些电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行取样，保持并向后级传递，从而使BBD的输出信号相对于输入信号延迟了一段时间。BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延迟时间越长。BBD配有专用时钟电路，如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD配套。电子混响器构成框图4.3.混合前置放大器混合前置放大器的作用是将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合放大。R1RFVi1为话筒放大器输出的电压，Vi2为放音机输出的电压，Vo为混合后输出的电湖北工业大学课程设计说明书压。三者之间的关系为)(2211vRRvRRvFFo4.4.音调控制器：音频控制器主要是控制，调节音响放大器的幅频特性，对低音频和高音频的增益进行提升与衰减，中音频保持0dB不变，音频控制器的电路由低通和高通滤波器构成，如下图所示：音调控制器常用的音调控制电路有三种：（1）衰减式RC音调控制电路，其调节范围较宽，但容易产生失真；（2）反馈型电路，其调节范围小一些，但失真小；（3）混合式音调控制电路，其电路较复杂，多用于高级收录机中。为了使电路简单、信号失真小，我们采用反馈型音调控制电路。设电容C1＝C2C3,则，在中、低音频区，C3可视为开路；在中、高音频区，C1、C2可视为短路。幅频特性如图4-32所示湖北工业大学课程设计说明书音调控制曲线图根据音响放大器的设计技术指标，要使VLVHAA20dB，结合VLA的表达式可知，1R、2R、1PR的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取1PR470K，有21110.0082LCFfPR，1221PR521LLRKff。取标称值，则20.01CF，251RK。由前述的假设条件可得，12351RRRRK，12PR=PR470K，120.01CCF，413151010aRRRK，3470CpF由于在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为1R，所以级间耦合电容可取10ioCCF。4.5.功率放大器功率放大器(简称功放)的作用是给音响放大器的负载RL(扬声器)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大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。湖北工业大学课程设计说明书LA4102集成功率放大器内部电路各引脚功用如下：1输出端；2接地；4,5消振；6反相输入端；9同相输入端；10,12退耦滤波；8公共射极电位；13接自举电容；14正电源；3,7,11空脚。5.主要技术指标参数计算与相应电路图设计根据技术指标要求，首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。各级增益分配如下所示话语级7.5湖北工业大学课程设计说明书混合级1音调级0.8功放级405mv-37.5mv-37.5mv-1.2v5.1.混合前置放大器的设计根据2211ififOVRRVRRVVi1为话筒放大器输出的电压，Vi2为放音