音响放大器实验报告.doc
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1、东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称: 电子线路实践 第五次实验(仅供参考) 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THD10%)负载阻抗10频率响应fL50HzfH20kHz输入阻抗20k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THD10%)负载阻抗10频率响应fL50HzfH20kHz输入阻抗20k话音输入灵敏度5mV2. 提高要
2、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。电路分四级,电路总增益大约为9001000,需要合理分配每级增益,其中话放增益设
3、计为10倍左右、混音放大一般为35倍左右、音调调试电路放大倍数约为1,功放级的增益30倍左右。1.话放电路: 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20k(也有低输出阻抗的话筒,如20,200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其放大倍数AV1为:AV1=1+R4/R1
4、=8.5 取R4=75K,R1=10 K电路中的电容均用来滤波。2.混合前置放大器: 混合前置放大器的作用是将mp3输出的音乐信号与话筒放大器输出信号混响后的声音信号进行混合放大。其电路如图所示,这是一个反相加法器电路,输出与输人电压间的关系为 其中R1=R1+R2式中u1为话筒放大器输出电压,u2为音乐播放器输出电压。讲话时,扬声器传出的声音应清晰,改变音量电位器,可控制声音大小。为使得话筒信号放大倍数足够,这里取Rf=100 k。如图所示电路状态时,Uo= -(100/35*U1+10U2)。电路中的电容C1、C2、C3、C4用于滤除输入输出波形中的低频段多余干扰信号。3.音调电路: 图a
5、.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。4.功放电路:(1) 电路工作原理三极管T1、T3为相同类型的NPN管,所组成的复合管仍为NPN型。T2、T4为不同类型的晶体管,所组成的复合管的导电极性由第一只管决定,即为PNP型。R4、R5、RP2及二极管D1、D2所组成的支路是两对复合管的基极偏置电路,静态时支路电流I0可由下式计算:式中,VD为二极管的正向压降为减小静态功耗和克服交越失真,静态时T1、T2应工作
6、在微导通状态,即满足下列关系: VAB VD1 + VD2 VBE1 + VBE2称此状态为有甲乙类状态。二极管D1、D2与三极管T1、T2应为相同类型的半导体材料。RP2用于调整复合管的微导通状态,其调节范围不能太大,一般采用几百欧姆或1K电位器(最好采用精密可调电位器)。搭装电路时首先应使RP2的阻值为零,在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。否则会因RP2的阻值较大而使复合管损坏。R6、R7用于减小复合管的穿透电流,提高电路的稳定性,一般为几十欧姆至几百欧姆。R8、R9为负反馈电阻,可以改善功率放大器的性能,一般为几欧姆。R10、R11称为平衡电阻,使T1、T2的
7、输出对称,一般为几十欧姆至几百欧姆。R12、C3称为消振网络,可改善负载为扬声器时的高频特性,因扬声器呈感性,易引起高频自激,并入此容性网络可使等效负载呈阻性。此外,感性负载易产生瞬时过压,有可能损坏晶体三极管T3、T4。R12、C3的取值视扬声器的频率响应而定,以效果最佳为好。一般R12为几十欧姆,C3为几千皮法至0.1微法。功放在交流信号输入时的工作过程如下:当音频信号Vi为正半周时,运放的输出电压VC上升,VB亦上升,结果T2、T4截止,T1、T3导通,负载RL中只有正向电流IL,且随Vi增加而增加。反之,当Vi为负半周时,负载RL中只有负向电流I L且随Vi的负向增加而增加。只有当Vi
8、变化一周时负载RL才获得一个完整的交流信号。(2) 静态工作点设置设电路参数完全对称。静态时功放的输出端O点对地的电位应为零,即VO=0,常称0点位“交流零点”。电阻R1接地,一方面决定了同相放大器的输入电阻,另一方面保证了静态时同相端电位为零,即V+=0 。由于运放的反相端经R3、RP1接交流零点,所以V-=0 。故静态时运放的输出Vo=0 。调节RP1电位器可改变功放的负反馈深度。电路的静态工作点主要由I0决定,I0过小会使晶体管T3、T4工作在乙类状态,输出信号会出现交越失真,I0过大会增加静态功耗使功放的效率降低。综合考虑,对于数瓦的功放,一般取I0 = 1mA 3mA,以使T3、T4
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