1、 扩音机电路的设计扩音设备的作用是把从话筒、录放卡座、CD 机送出的微弱信号放大成能推动扬声器发声的大功率信号，主要采用运算放大器和集成音频功率放大电路来构成扩音机电路。1、电路的基本原理前置放大主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声要小，音调控制主要是实现对输入信号高、低音的提升和衰减；功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。设计时首先根据技术指标的要求，确定各级增益的分配，然后对各级电路进行具体的设计。若 P0max=2W,输出电压 U0= =4VRLPmax0要使输入为 5mv 的信号放大到输出的 4V，所需
2、的总放大倍数为 800。扩音机中各级增益的分配为：前置级的电压放大倍数为 100；音调控制中频电压放大倍数为 1；功率放大级电压放大倍数为 8。2、设计任务和要求采用运算放大器和集成音频功率放大电路设计一个对话筒输出信号具有放大能力的扩音电路，其要求如下：最大输出功率不小于 2w。负载阻抗为 8。具有音调控制功能，即用两个电位器分别调节高音和低音。当输入信号为 1kh 时，输出为 0db；当输入信号为 100hz 正弦时，调节低音电位器可以使输出功率变化12db；当输入信号为 10khz 正弦时，调节高音电位器也可以使输出功率变化6db。输出功率的大小连续可调，即用电位器可调节音量的大小。频率
3、响应：当高、低音调电位器处于不提升也不衰间的位置时，-3db 的频率范围是 80hz6khz,即 BW=6KHZ。输入端端路时，噪声输出电压的有效值不超过 10mv。3、主要电路设计、分析与计算3.1 前置放大器由于话筒提供的信号非常弱，一般在音调控制器前面加一个前置放大器。考虑到设计电路对频率响应及零输入时的噪声、电流、电压的要求，前置放大器选用集成运算放大器 LF353。LF353 是一种双路运算放大器，属于高输入阻抗前 置 放 大音 调 控 制功 率 放 大Ui话筒输入低噪声的集成器件。其输入阻抗达到 104M,输入偏置电流极为 50X10-12A,单位增益频率为 4MHZ，转换速率为
4、13V/us。前置放大电路由 LF353 组成的两级放大电路。第一级放大电路的 Au1=11,即1+R3/R2=10,取 R2=10K，R3=100K。取 Au2=11,同样 R5=10K，R6=100K。耦合电容 C1 与 C3 取 10f，C4，C5 取 100f，以保证扩音电路的低频响应。其他元器件的参数选择为 C3=100pf，R7=22K前置放大电路图3.2 音调控制器的设计音调控制器的功能是：根据需要按一定的规律控制、调节音响放大器的频率响应，更好的满足人耳的听觉特性。一般的音调控制器只对低音和高音的增益进行提升或衰减，而中音信号的增益不变。音调控制电路图 音调控制器的关键是电阻电
5、容网络的选频作用。输入信号是分成两个支路送到放大器的输入端的。一条是经 R8、RP1 、C6、R9 到输入端，并经过 C7、R10到输出端形成负反馈。另一条是经过 RP2、R11 、C5 到输入端，这两条支路的81432U2ALF353N81432U1ALF353N100KR610KR5100KR1100KR3100KR410KR2100ufC4100pFC210ufC510ufC310ufC122KR712V-12v+12vVCC23 184AU?ALF353NUi470KRp251KR851KR1151KR918KR10470K330pFC80.01ufC6 0.01ufC7Rp1A B+
6、12-12UoC D81432 U1ALF353NR8 R10UiU0电容容量相差很大，C6 、C7 容量大，对低频信号影响大， C5 容量小对高频信号起作用。中频段，此时 C6、C7 可视为短路，C5 视为开路，其等效电路为中频段等效电路此时的放大倍数为- R10/ R8=-1。1）信号在低频区低频时 C8 很小，C8 、R10 支路可视为开路.当 RP1 调置 A 端时 C6 被短路，等效电路为 a)图，可得到低音最大提升量AuA=(R9+RP1)/R8=(470+51)/51=10.21(约 20dB)低音转折频率 fL1= 34HZ；fL2= 346HZ712CRP7192CRP当 R
7、P1 调置 B 端时 C7 被短路, 等效电路为 B)图,低音最大衰减量：AuB= (约-20dB)08.4589fL1= fL1=34HZ；fL2= fL2=346HZ；随着低频区信号频率的提高低音提升和衰减量的幅度均减少。a) 低频提升电路 b)低频衰减电路 b）信号在高频区：高频时 C6 、C7 可视为短路，其等效电路如下图。为便于说明，将电路中接成 Y 型的 R8、R9、R11 电路接成 型的电路，这里 Ra=Rb=Rc=3R(当 R8=R9=R11=R 时)。51KR851KR9470KRp123 184AU?ALF353N0.01ufC7UiUo+12-1251KR1151KR85
8、1KR9470KRp123 184AU?ALF353N0.01ufC6UiUo+12-1251KR1118KR1051KR951KR11330pFC823 184A U?ALF353N51KR8470KRp2+12-12UiUo18KR1051KRb51KRa330pFC823 184A U?ALF353N51K Rc470KRp2+12-12UiUo3320lgAu/dBfL1fL2 fH1fH2 f/hz20-20RP1 RP2AB CD0 音 调 控 制 幅 频 特 性 曲 线调节 RP2 可使高音的放大倍数得到提升和衰减， RP2 旋到 C 点时高音提升，旋到 D 点时高音衰减,其最大
9、提升量和衰减量为：Auc= 9.5(约 20dB)185301/RabAuD= =0.105(约-20dB)高频转折频率：fH1 = =2.82KHZ1835(04.32)(82acfH2= 26.8k10CRa) 高频提升电路 b)高频衰减电路若将音调控制电路的高低音提升和衰减曲线画在一起可得到如下特性曲线。18KR10RbRa23 184AU?ALF353N330pfC8UiUo+12-1218KR10RbRa23 184AU?ALF353N330pfC8UiUo+12-1281432U3ALF353N81432 U1ALF353N10KR610KR510KR110KR310KR410KR
10、230pfC810pFC210ufC510ufC310ufC12KR7470kRp2470kRp151KR951KR818KR1051KR10.01ufC60.01ufC7+10V-10v+10v1ufC920ufC120ufC132ufC10 0.2ufC150.1ufC140.1ufC1213KR121R13680R17+10V-10VD11N401D21N401LS?Speaker+10V-10v-10VMK1Mic23.9kR158.2kR14+10v3.3KR1610KRP354312 U4TDA203084756U1BLF353DDCA B10ufC43.3 功率输出级的设计功率输
11、出及电路结构有许多种形式，这里选用 TDA2030A 型单片集成功率放大电路，其主要特点是 a、上升随率高、瞬态互调失真小。b、输出功率比较大，单片的 TDA2030A 的输出功率可达 18W。C、外围电路简单，使用方便。 d、采用 5 脚单列直插的封装形式，体积小。e、内含各种保护电路，工作安全可靠。参考电路如下：内含各种保护电路（短路、热保护、地线开路、电源反接） ，工作安全可靠 。 为提高电路的稳定性，减少输出波形失真，功放级引入了深度交直流电压串联负反馈，由于接入 C2，直流反馈系数 F=1。对于交流信号而言，因 C2 足够大，在通频带内可视为短路，交流反馈系数 F=R2/(R2+R1
12、),而该电路的电压增益Au=1/F,改变 R1、R2 可改变电路的增益。 R4、C7 为输出端校正网络以补偿电感性负载在高频时的特性。 、系统总体电路5、系统调测1) 电源电压 EC=10V，按前置级、音调控制级、功率放大级分块搭接电路。2) 在下列条件下测试前置级、音调控制级、功率输出级的电压增益和整机电压增益。a) 音量控制器 RP3 置于最大位置。b) 音调控制电位器置中心位置。c) 输入信号为频率 1KHZ前置级 音调控制级 功率放大级 整机 Ui Ui2 Ui3 UiUo1 Uo2 Uo UoAu1 Au2 Au3 Au3) 整机电路的频率响应在高低音不提升、不衰减时（即将音调控制电
13、位器 RP1、 RP2 处中心位置） ，保持输入信号幅度不变，并改变输入信号频率。随着频率的改变，测出当输出电压下降到中频（1KHZ ）输出电压 U0 的 0.707 倍所对应的频率 fL 和 fH。5）整机高低音控制特性先将 RP1、RP2 旋置中间位置，减小输入信号幅度 Vi=10mv（f=1khz） ，并保持 ui 的幅度不变，测出中频时的 Au。a) f=100hz 时的音调调控特性使 RP1 旋置两个极端位置，依次测出两种情况的电压增益，并由此计算出净提升和净衰减量，用分贝表示，即 20 和 20lgAulguBb) f=10kh 时的音调调控特性使 RP2 旋置两个极端位置依次测出两种情况的电压增益，并由此计算出净提升和净衰减量，用分贝表示，即 20 和 20lg 。ClD
