1、 0 低频电子线路课程设计课 题： 音响放大器的设计 学 院： 信息与通信工程学院 姓 名： 班 级： 学 号： 指导老师： 日 期： 2012/12/19 1 目 录一设计任务2二音箱放大器的基本组成2三各单元电路的设计方案及原理说明31、话音放大器32、混合前置放大器33、音调控制器44、功率放大器8四、电路布局、制版、安装与调试技术9五、性能测试与分析9六、PCB 及实物图10七、设计、安装及调试中的体会12八、参考文献12九、原件清单及芯片引脚图132 音响放大器设计一设计任务设计一个音响放大器，要求它具有话筒扩音、混合前置放大、音调输出控制、音量控制，功率放大等功能。二、音箱放大器的
2、基本组成如下图 1 所示：图 1 音响放大器的基本组成框图各级主要作用 话音放大级：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）。混合前置放大级：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。 音调控制放大级：主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，音调控制器只对低音频与高音频的增益进行提升与衰减，中音频的增益保持 0dB 不变。 功率放大级(简称功放)：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地小，效率尽可能高。 各级电压增益分配如图 2 所示：话 放 级 混 放 级 音 调 级5mVAV1
3、8.5倍18.5dB42mVAV23倍9.5dB125mVAV30.8倍2dB10mVAV430倍29.5dB3VAV=612倍 (56dB)功 放 级图 2 各级电压增益分配三各单元电路的设计方案及原理说明话音放大器 电子混响器（1K 电阻）话筒收音机 混合前置放大器 音调控制器 功率放大器扬声器3 1、话音放大器话音放大器话筒的输出信号一般只有 5mv，而输出信号为 42mV，输出阻抗达到 20k，所以其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。其放大倍数A=42mV/5mV=8.5=（R1+R2）/R2， C1、 C2、 C4 起隔直流的作用，R5 控制声音的音量，具体电路如图 3 所示：图 3
4、话音放大器2、混合前置放大器混合放大器是一个反向加法器电路，它的输入信号为 42mV,输出信号为大于等于 125mV，话筒输入 信号已经 42 mV，已经达到放大 3 倍的要求，录音机的输出信号为 100 mV，所以不需在放大，则取 R15=R22=3R10=30K，要控制音乐的音量可由滑动变阻器 R18 调节，具体电路如图 4 所示：4 图 4 混合前置放大器3、音调控制器音调控制器是对低音和高音的增益进行提升和衰减，中音频的增益保持不变。其电路可以用低通滤波器和高通滤波器构成 通过调节低通和高通的电阻 R达到调节增益的目的。图 5 中 f0（等于 1KHZ）表示中音频率，要求增益 Av0=
5、0dB; fL1 表示音频转折频率，一般为几十赫兹；fL2（等于 10 fL1）表示低音频区中中音频转折频率; fH1 表示高音频的中中音频转折频率；fH2（等于 fH1）表示高音频转折频率,一般为几十千赫兹。图 5 音调控制曲线20 17 3 0 3 17 20 fLx fL1 fL2 f0 (1kHz) fHx fH2 fH1 f/Hz 20dB/10倍 频 AV /dB 5 音调控制器电路见图 6，其中 C6 =C5 C10 在中 低频 C10 可以看作为开路作为低通滤波电路。在中 高频电路中 C5 和 C6 可以看作为短路 作为高通滤波电路。viR1 RP1 R2C1 C2R4C3R3
6、RP2C5voC4图 6 音调控制器电路（1)当 ff0 时音调控制器分Rp2 滑到最左端时等效电路图如图 c 所示。图为一阶高通滤波器电路，利用虚短虚断可以得到电压传递函数。其中 （2） 当 ffh1 时，C3 视为开路，电压增益v0Ra/Rb当 ffh1 时，可知道电压增益相对于提升了 3dB当 ffh2 时， V4=10/2-2 V0可知道电压增益相对于提升了 17dB当 f 当 ff h2 时，C3 视为短路，此时电压增益为 AVH=（Ra+R3）/R3 同理可得如图 d 所示综上只要调节 RP1 和 RP2 就可以控制音调。43abio /j1)j( RVA 2/ /13aH3a3
7、CfCR或 34 或 vi C3 R3 Ra Rb vo V0V3 2 AA 8 4、功率放大器功率放大器的作用是给音响放大器的负载 RL 提供一定的输出功率 ，本次实验采用 LM386 功率放大器。LM386 是一个单电源供电的音频功放，外部具有8 个引脚，其中 1、8 引脚为电压增益的设定端，2 引脚为反向输入端，3 引脚为同向输入端，5 引脚为输出端，使用时在 7 引脚和地之间接旁路电容，通常取 10uf。功率放大器的电路图如图 8 所示。图 8 功率放大器四、电路布局、制版、安装与调试技术1、电路的布局一个好的 PCB 板合理的布局是成功的关键，布局时应该要有模块型，电路的电源一般在右
8、上角，输入在左边，输出级在右边。2、制版首先将 PCB 图打印出来，然后将此图拓印在板子上，目的是用石墨盖住电路中的线路，防止其反应，再将其放入已配置好的溶液中，进行反应，大约为15 分钟左右，等电路板腐蚀完毕后，用砂纸洗干净上面的石墨，涂上松香。9 3、安装安装时要用正确的方法，焊接是要特别注意电容正负，还要注意安全，小心烫伤。焊接完以后要用万用表检查虚焊和铜丝的断路。4、电路的调试电路的调试采用先分级调试，再联级调试，最后进行整机性能测试，在进行测试前应该先测试各芯片的接入电源。分级调试采用静态和动态两种方式。测静态时，将输入接地，测量输出端、话放级、音调级功放级，可知其值均为 Vcc/2
9、 如表 1 所示。动态测试时，输入端接入确定信号（如正弦信号）并用示波器观测，观察输出波形是否符合要求。进行联级测试时，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，甚至多级不能共联。产生的原因：一是布线不合理，形成级间交叉耦合，应考虑重新布线；二是级联后各级电流都要流经电源内阻内阻压降对某一级可能形成正反馈，应接 RC 去滤波电路。另外，集成块内部多极点引起的正反馈易引起自激，增强外部电路的负反馈可消除这种现象。表 1 静态测试时 LM324 各管脚电压 VCC=9V管脚 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11电压（v） 4.5 4.5 4.5 9 4.5 4.5 4.5 4.5
10、 4.5 4.5五、性能测试与分析1、音调控制特性表 2 音调控制特性测量数据测量频率点 fL1 FLx1 FLx2 fL2 f0 fH1 fHx fH2 fH2频率大小 40HZ 100HZ 200HZ 400HZ 1KHZ 2.5KHZ 10KHZ 25KHZ 50KHZVi/v 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1Vo/v 1.500 0.450 0.250 0.160 0.112 0.082 0.053 0.026 0.012低频提高频衰 Av/dB 17.5 13.06 7.96 4.08 0.98 -1.72 -5.51 -11.7 18.40Vi
11、/v 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1低频衰高频提Vo/v 0.026 0.024 0.051 0.070 105 0.172 0.432 0.502 0.76610 Av/dB -17.72 -12.40 -5.85 -3.10 0.42 4.71 12.71 14.01 17.682.频率响应六、PCB 及实物图1、整机电路20 17 3 0 3 17 20 fLx 40HZ 400HZ f0 (1kHz) fHx 25KHZ 2.5KHZ f/Hz 20dB/10 倍频 A V /dB 11 2、PCB 图3、实物图（1）、正面图12 （2）、背面图
12、七、设计、安装及调试中的体会1、布线时应按照电路的功能一级一级地布线，输出级应远离输入级，连线间尽量短，以减少可能出现的自激，应该将电源和输出放入右边，输入放入左边。2、本实验由于制版的工艺，导线应该稍粗一点，地线和电源线中的电流较大，故要比一般的线更粗一点。13 3、库中的滑动变阻器不合适，所以应该自己画一个滑动变阻器，还应该将原件的封装该的稍大一点，以方便焊接。4、在制作印制电路板过程中，首先应将腐蚀液加热（加快腐蚀时的反应速率，节省制版时间）。5、腐蚀过程中每隔一段时间应检查腐蚀是否完毕。以避免过度腐蚀使电路板全部被腐蚀的现象。其次，要特别注意安全性操作。显影液和腐蚀液具有很强的腐蚀性，
13、应防止液体溅到皮肤上（若皮肤沾到液体，立即用清水冲洗）。6、钻孔时要小心一点，防止出现安全事故。八、参考文献1、电子线路设计实验测试（第四版） 罗美 谢自美 主编 电子工业出版社2、电子技术基础模拟部分（第五版） 康华光 主编 高等教育出版社3、电路（第 5 版） 丘关源 原著 高等教育出版社4、Protel DXP 2004 入门与提高刘祖明 周福明 黎小桃 主编 电子工业出版社九、原件清单及芯片引脚图1、原件清单型号 数量 型号 数量电容 10uf 有极性 12 个 电阻 10k 8 个0.01uf 无极性 2 个 75k 1 个0.1uf 有极性 1 个 1k 1 个470pf 无极性 1 个 30k 2 个220uf 有极性 1 个 47k 3 个LM386 1 片 13k 1 个LM3241 1 片 2k 1 个14 电容式麦克风 1 个 滑动变阻器 10k 3 个扬声器 1 个 470k 2 个双声道话筒插座 1 个 焊锡丝、导线 少许2、芯片引脚图（a）LM386 （b）LM324
