音响放大器电路的设计

内蒙古机电职业技术学院2016届毕业生毕业综合实训报告题目：音响放大器电路的设计系部名称：机电工程系专业班级：机电1310班学生姓名：白向霆学号：1010213011指导教师：牛海霞温玉春二〇一五年七月日目录一、任务书...................................................................3二、摘要.....................................................................6三、项目实施的目的与要求.....................................................8（一）项目实施目的及意义.................................................8（二）项目要求...........................................................8四、项目报告的内容...........................................................8（一）项目原理分析及其技术要求...........................................8（二）项目实施方案的选择................................................10（三）项目实施方案的制定................................................12（四）拓展..............................................................16（五）项目成果检验......................................................18五、项目实施的体会与收获....................................................19六、参考文献................................................................20一、任务书校内毕业综合实训任务书一、项目题目：音响放大器加深三极管电路放大特性的理解，放大电路的原理及工作过程。2.设计任务(1)根据控制要求，进行音响放大器设计与制作。(2)根据控制要求，进行对前置放大级、功放输出级电路图设计。(3)撰写项目实训报告二、进程安排周数内容8～101下达任务书，搜集整理资料，对项目进行分析2选择项目实施方案3制定项目实施计划4依据实施计划完成项目内容5对照项目技术要求，对项目成果进行检验6学生和指导教师分别对项目成果进行评价7小组答辩说明：1.在教师的指导下，以小组为单位进行项目分析、方案制定、项目实施、项目检查及评价；2.提前离校上岗的学生，必须在规定时间内完成校内毕业综合实训的各项任务，及时与指导教师联系，按时返校参加答辩。三、提交成果1.校内毕业综合实训项目报告（纸质版、电子版各1份）2.前置放大级、功能输出级电路图。（A3图纸）四、项目报告的格式要求1.报告的纸型及页边距⑴报告纸型项目报告一律用国际标准A4型纸（297mm×210mm）打印。页面分图文区与白边区两部分，所有的文字、图形、其他符号只能出现在图文区内。白边区的尺寸（页边距）为：天头（上）25mm，地脚（下）25mm，订口（左）30mm，翻口（右）25mm。⑵正文页码添加在每页中间2.项目报告首页格式毕业综合实训设计题目用黑体二号字，其余用宋体四号字。3.项目报告正文格式4.目录格式“目录”两字要求宋体二号、居中，两个字间隔三个字符；目录内容要求黑体小四、1.5倍行间距。5.正文排版要求⑴正文书写规范正文一级大标题用宋体四号字加粗，二级标题用宋体小四号字加粗，正文统一用宋体小四号字，行距为20磅。正文字数控制在4000字至6000字之间。⑵正文序号规范正文二级标题之后，标题序号从大到小的顺序为1．、⑴①……；正文中的公式编号，用括弧括起写在右边行末，其间不加虚线。⑶正文图表规范①文中需要的插图居中，按顺序编号，图标题用宋体五号字，置于图下方；②若插图是屏幕截图，需适当缩放；③表格序号及表格名用宋体五号字，置于表格的上方。⑷引注规范文中内容涉及到的计算公式要注明出处，计算数据要求准确。6.装订顺序一、项目实施的目的与要求二、项目报告的内容（一）项目及其技术要求（二）项目实施方案的选择（三）项目实施计划的制定（四）项目实施步骤（五）项目成果检验（六）项目成果评价三、项目成果实物图（作品图）四、项目实施的体会与收获封面——任务书——目录——正文7.输出样式计算机单面打印输出。二、摘要音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。通过音响放大器的设计，使我们认识到一个简单的模拟电路系统，应当包括信号源、输入级、中间级、输出级和执行机构。信号源的作用是提供待放大的电信号，如果信号是非电量，还须把非电量转为电信号，然后进入输入级，中间级进行电流或电压放大，再进入输出级进行功率放大，最后去推动执行机构做某项工作。三、项目实施的目的与要求（一）项目实施目的及意义在音响放大器的制作过程中，控制该电路的主要核心电路是几个放大器的设计，其中主要包括：话音放大器，混合前置放大器，音调控制器，功率放大器等。随着电子技术的发展，话音放大器被广泛的应用到一系列放音设备中，混合前置放大器也在电路和数字电子电路的设计和制作过程中不可缺少的电路部分。功率放大器的运用使电子产品的成本大大减少，并且设计简单，易于操作，可靠性好的优点。熟悉和掌握放大电路的静态工作点的计算方法。熟悉多级放大电路的耦合方式及增益的计算方法。加深对三极管电路放大特性的理解、熟悉功率放大电路的工作原理的工作过程。通过设计安装和调试掌握多级放大器的的一般设计方法。（二）项目要求设计一个音响放大器。要求具有电子混响延时，音调输出控制、卡拉OK伴唱，并对话筒与放音机的信号进行扩音。（1）前置放大级技术指标①电压放大倍数：AV=100;②最大输出电压：VO=1V;③频率响应：30HZ～30kHZ;④输入电阻：ri15kΩ;⑤失真度：γ10%；⑥电源电压：VCC=12V.（2）功率放大器（输出级）技术指导①最大输出功率：POM≥0.25W;②负载电阻：RL=8Ω;③失真度：γ≤5%；④效率：η≥50%；⑤输入阻抗：Ri≥100kΩ。（3）进行元器件及参数选择；画出电路原理图（或仿真电路图）；进行电路调试。四、项目报告的内容（一）项目原理分析及其技术要求1.各模块的功能作用(1)话筒放大器：由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号，并保证其输入阻抗远大于话筒的输出阻抗。(2)电子混响器：电子混响器的作用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。在“卡拉OK”伴唱机中，都带有电子混响器。电子混响器的组成框图如下；其中BBD器件称为模拟延时集成电路，其内部由场效应管构成多级电子开关和高精度存储器，在外加时钟脉冲作用下，对输入信号进行取样，保持并向后级传递，从而使BBD的输出信号相对输入信号延时了一段时间。BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延时的时间就越长。(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合后的声音信号进行混合放大。音响放大的性能主要由音调控制器与功率放大器决定。(4)音调控制器：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。音调控制只对低音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和高通滤波器共同组成。(5)功率放大器：功率放大器的作用是给音响放大器的负载（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小，效率尽可能的高。由于集成功率放大器具有性能稳定、工作可靠及安装调试简单，故而被采用。2.工作原理放大器由于具有对微弱信号进行放大的功能，所以得到了广泛的应用，但因单级放大器的增益不高，实用的放大器一般均由多级放大器构成。多级放大器的组成如图1所示。图1多级放大器组成图双向语音放大工作原理如图2所示，放大器是核心部分。它的作用是把话筒送来的微弱信号放大到足以使扬声器发出声音。Y1、Y2为扬声器，K为双刀双掷开关，利用开关K的切换作用，可以改变Y1Y2与放大电路连接的位置，使Y1、Y2话筒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交替作为话筒和扬声器使用。Y2通过K接到放大器的输入端成为话筒，Y1则接到输出端为扬声器。此时有人对着Y2讲话时，Y2把声音信号转化成电信号加到放大器的输入端，经放大器放大后可带动扬声器Y1发出声音，从而可以在Y1处听到Y2处的讲话。当K拨到另一位置时，则可以在Y1出讲话，Y2处收听。通过K的开关控制，能够实现双向有线电话。图2双向语音放大工作原理图语音放大器的电路由输出级、中间级、输出级构成。前置级由两级放大器组成，放大器第一级输入端与传感器相连(作为话筒时的Y1和Y2)，故也称输入级，放大器的第二级将前一级输出的电压信号进行放大再传给输出级，这一级也称做中间级。输出级由OTL功率放大器组成，把前置级的电压信号进行功率放大，带动扬声器。（二）项目实施方案的选择（1）前置放大级电路方案前置放大级耦合方式有三种：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合，我们设计中电路级间耦合采用阻容耦合方式。根据总得电压放大倍数，确定放大电路的级数，实际电路中，为使放大电路的性能稳定，引入一定深的负反馈，所以，放大倍数应留有一定的余量。根据输入、输出阻抗及频率响应等方面的要求，确定晶体管的组态（共射、共基、共集)及静态偏置电路。本电路电压增益为100倍，考虑到电路的输入电阻不很高（ri＞15kΩ），输出阻抗也不太低，负载取的电流不大，因此前置级电路采用共射电路。由于单级放大器的电压增益为35dB左右，两级放大器的增益为65dB左右，考虑导引入一定深度的负反馈（一般为1+AF=10左右），而电路的增益要求为100倍，所以前置级用两级共射电路组成。静态偏置采用典型的工作点稳定电路。根据三种耦合方式（阻容耦合、变压器耦合、直接耦合）的不同特点，选用适当的耦合方式。实训设计中电路级间耦合采用阻容耦合方式，前置放大原理图3所示。图3前置放大器原理图（2）功率放大电路方案功率放大器的电路形式很多，有双电源的OTL互补对称功放电路、单电源的OTL功放电路、BTL桥式推挽攻电路和变压耦合功放电路等。这些电路各有特点，可根据要求和具备的实验条件综合考虑，做出选择。本方案的输出功率较小，可采用单点供电的OTL功放电路，OTL功率放大器由推动级、输出级组成。推动级采用普通的共射极放大电路，输出级由互补电路输出，工作在甲乙类状态下，得到放大的输出功率。图4是一个OTL功放电路，T4是前置放大级，只要适当调节RP,就可使用IR11、VB5和VB6达到所需数值，给T5、T6提供一个合适的偏置，从而使A点电位VA=VCC/2。图4功放输出级原理图当υi=Vsinωt时，在信号的负半周，经T4反向放大后加到T5、T6基极，使T6截止、T5导通，这时有电流通过RL，同时电容C5被充电，形成输出电压VO的正半周波形，在信号的正半周，经T4放大后加到T5、T6基极，使T5导通、T6截止，则已充电的电容C5起着电源的作用，并通过RL和T5放电，形成输出电压υo的负半周波形。当υi周而复始变化时，T5、T6交替工作，负载RL上就可以得到完整的正弦波。为使输出电压达到最大峰值VCC/2，采用自举电路的OTL功放电路。当υi=0时，VA=VCC/2，VB=VCC-iR11R11，电容C4端电压VC=V