电子电工课程设计音响放大电路设计.doc

电子电工课程设计班级：05环工（2）班 学号： 姓名： 指导老师： 目录1、明确设计任务1.1音响放大器的设计1.2主要技术指标2、总电路图及原理3、音响放大器的基本组成框图4、音响放大器各部分的作用4.1话筒放大器4.2电子混响器4.3功率放大器5、设计过程6、电路调试技术6.1.1静态值的调试6.1.2电压放大倍数的测量6.1.3测量输入电阻Rf6.2混合前置放大级的调试6.2.1测量静态值Up、Un、Uo的值（4.5V左右）6.2.2电压放大倍数的测量6.2.3级联调试6.3音调控制级的测试6.3.1测量静态值Up、Un、Uo的值（4.5V左右）6.3.2测量音调控制级的特性6.4功放级的调试6.4.1测量静态值Up、Un、Uo的值（4.5V左右）6.4.2电压放大倍数的测量6.4.3测量输出功率7、整机功能试听电工电子技术课程设计任务书姓名：刘衍斌 班级：05 环境工程（2） 指导老师：徐琼琼题目：音响放大器电路的设计课题的任务和要求 用前置放大器、音调控制器、功率放大器、扬声器以及电源来构成音响放大器电路，以上电路由集成块、电阻、电容、三极管及二极管组成。要求：1、 放大器采用20电流，此电源是15交流电经过整流而得到。2、 放大器输出功率为22，负载阻抗为8欧姆。3、 前置放大器采用328双前置集成放大器，功率放大器采用13204双集成功率放大器。设计步骤1、 阅读相关材料；2、 进行总体方案设计与论证，画框图；3、 进行单元电路的设计；4、 元器件选择与参数计算；5、 用四号图纸绘制原理图；6、 撰写设计说明书，字数不得少与2000字；7、 参考文献。参考文献1、 曾建堂、谢荣祖主编电工电子基础实践教程。北京机械工业出版社。20022、 师弈兵、李玉柏主编实用电工电器全书。成都电子科技大学出版社。1202073、 郭永贞主编电子实习教程。北京机械工业出版社。1202020教研室主任： 时间：1、明确设计任务1.1音响放大器的设计：要求具有电子混响延时，音调输控制，卡拉!伴唱，对话筒与录音机的输出信号进行扩音。已知条件:+Vcc=20V,话筒（低阻20欧）输出电压至5mV，录音机的输出信号100mV。电子混响延时模块一个，集成功放块13204双OTL一块，8欧/2W负载电阻RL一只，8欧/4W扬声器一只，集成运放BA328一块。1.2主要技术指标额定功率Pcmax=1W负载阻抗RL=8欧输入阻抗RL>>20K欧频率响应fl-fH=40HZ-10KHZ音响控制特性1KHZ处的增益为0db,100HZ和10kHZ处有20db的调节范围AVL=AVH>=+20db2、总电路图及原理功放级的增益所以Rf=20K/100=200欧，CB为相位补偿，CB减小，频带增加，可消除高频自激。CB一般取几十至几百皮法。Cc为OTL电路的输出端电容，两端的充电电压为Vcc/2,一般取耐压大于Vcc/2的几百微法电容。Cd为反馈电容，消除自激振荡，Cd一般取几十皮法。Ch为自举电容，Ch与电路中的R10组成自举电路。使复合管T12,T13的导通电流不随输出电压的升高而减小。C43,C44消除纹波，一般取几十至几百微法。C42是电源退耦滤波，可消除低频自激。以上单元电路的设计值还需要通过实验调整和修改，特别是在进行整机调试时，由于各级之间的相互影响，有些参数可能要进行较大变动。3、音响放大器的基本组成框图（如图所示）4、音响放大器各部分的作用4.1话筒放大器：由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，所以话筒放大的作用是不失真地放大声音信号（最高频率达10KHZ）其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。4.2电子混响器：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图所示：图中BBD器件称为模拟延时集成电路，内部由场效应管构成多级电子开关和高精度存储器。在外加时钟脉冲的作用下，这些电子开关不断的接通和断开，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，时钟脉冲的频率越多，延迟时间就越长。4.3功率放大器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，效率尽可能大。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。在此设计制作中采用13204双OTL型集成音频功率放大器。5、设计过程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逐级计算。本设计已给定了电子混响器电路模块，需要设计的电路为话筒放大器，混合前置放大器、音调控制器及功率放大器。根据题意要求，输入信号为5mV时输出功率的最大值为1W，因此电路系统的输出电压Uo为2.83V（根Po=Io*Uo=Uo2/R=1,可算得）总的电压增益，由于实际电路中会有损耗，故取Au=600,各级增益分配如下图所示：功放级增益Au4由集成功放块决定，取值为100，音调控制级在f=1KHZ时，应为1（0db），但实际电路有可能产生衰减，取Au3=0.8。话放级与混合级一般采用运算放大器，但会受到增益带宽积的限制，各级增益不宜太长，取Au1=7.5，Au2=1。当然上述分配可在设计中适当变动。6、电路调试技术电路调试过程一般是先分级调试，再级联调试，最后整机调试与性能指标测试。分级调试又分为静态调试与动态调试。静态调试将输入端对地短路。用万用表测该级输出端对地的直流电压。话筒级、混和级、音调级都是由运放组成的，其静态直流电压均为Vcc/2,功放级（OTL电路）也为Vcc/2,且输出电容Cc两端充电电压也应为Vcc/2。动态测试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该级输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接错，元器件数值是否合乎要求，否则是不会出现很大偏差的，因为集成运放内部电路已经确定，主要是外部元件参数的影响。单级电路调试时的技术指标较容易达到，但进行级联时，由于级间相互影响，可能使单级的技术指标发生很大的变化，甚至两级不能进行级联。产生的主要原因是布线不太合理，连接线太长，使级间影响较大，阻抗不匹配。如果重新布线还有影响，可在每一级的电源间接入RC去耦滤波电路，电阻一般取几十欧，电容一般取几百皮法。特别是与功放级进行级联时，由于功放级输入功率较大，对前级容易产生影响，产生自激。产生的主要原因是集成块内部电路引起的正反馈，可以加强外部电路的负反馈予以抵消，如功放级5脚与1脚之间接入几百皮法的电容，形成电压并联负反馈，可消除迭加的高频毛刺。常见的低频自激振荡现象是电源电流表有规则地左右摆动，或示波器上的输出波形上下抖动。常见的主要原因是输出信号通过电源及地线产生了正反馈。可以接入RC去耦滤波电路消除。为了满足整机电路指标要求，可以适当修改单元电路的技术指标。6.1话放级的调试6.1.1静态值的调试：接通直流电源后，用直流电压表测量Up,Un,Uo的值。（应为Vcc/2左右）6.1.2电压放大倍数的测量：在输入端加上f=1kHZ、有效值U1=100mV的正弦交流信号。用电子毫伏表测量输出电压的有效值Uo，则Au=Uo/U1,与理论值进行比较，看是否满足要求，同时用示波器观察Uo的波形。6.3.1测量输入电阻4B：输入电阻的测试方法与放大器输入电阻的测试方法相同。6.2混合前置放大级的调试6.2.1测量静态值Up,Un,Uo的值（4.5V左右）6.2.2电压放大倍数的测量：分别在两输入端加上f=1Khz,有效值U1=200mV的正弦交流信号，测出Uo。计算As并与理论值进行比较，同时用示波器观察Uo的波形。6.2.3级联调试：把话放级的输出加到混合级的输入端，在话放级端加入f=1Khz,U1=50mV正弦交流信号，测量混合级的输出Uo，计算As。并与理论值相比较，同时用示波器观察Uo的波形，看是否失真？6.3音调控制级的测试6.3.1测量静态值Up,Un,Uo的值（4.5V左右）6.3.2测量音调控制级的特性6.4功放级的调试6.4.1测量静态值Up,Un,Uo的值（4.5V左右）6.4.2电压放大倍数的测量：分别在输入端加上f=1Khz有效值U1=20mV的正弦交流信号，测出Uo。计算Au=Uo/U1并与理论值进行比较。注意用示波器观察的波形，看是否失真？若产生失真，可适当减小输入信号的幅值。6.4.3测量输出功率7、整机功能试听用8欧/4瓦的扬声器代替负载电阻RL，进行以下功能试听：话筒打扩音：将低阴话筒接话筒放大器的输入端。应注意扬声器的方向与话筒方向相反，否则扬声器的输出声音经话筒输入后，会产生自激啸叫。讲话时扬声器发出的声音应清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。电子混响效果：将最子混响模块接话筒放大器的输出，用手轻拍话筒一次，扬声器发出多次重复的声音，微调时钟频率，可以改变混响延时时间。音乐欣尝：将录音机输出的音乐信号，接入混合前置放大器，改变音调控制级的高低音调控制电位器，扬声器的输出音调发生明显变化。卡拉OK伴唱：录音机输出卡拉OK磁带歌曲，手握话筒随歌曲歌唱，适当控制话筒放大器与录音机输出的音量电位器，可以控制歌唱声音量与音乐声音量之间的比例子，调节混响延迟时间可修饰、改善唱歌的声音。