音响放大器的设计

一.课程设计内容

设计一个具有话筒扩音,音调控制,音量控制,电子混响,卡拉OK伴唱等功能的音响放大器

主要技术指标

(1) 额定功率Po≥1W(γ<3%)

(2) 负载阻抗RL=8Ω

(3) 频率响应fL=50Hz,fH=20KHz。

(4) 输入阻抗Ri>>20kΩ。

(5) 音调控制特性1kHz处增益为0dB、125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围,AVL=AVH≥20dB。

给定条件

(1)电源电压VCC=+9V。

(2)话筒输出信号电压为5mV。

(3)录音机的输出信号电压为100mV。

一、方案论证:

1.放大电路设计

采用LM324通用四运算放大器, LM324四运放大器具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,本设计放大倍数不高,LM324能达到fh=20KHz的频响要求,故选用LM324四运放大器。

2.音频放大电路设计

采用LA4422的BTL连接方式,该种方式充分利用了直流电源,使系统效率提高。而且在理想情况下,其输出是OTL输出的两倍,可提供足够大的输出功率。

整机框图设计

电子混响器

图1.11    音响放大器组成框图

二、各部分电路设计与制作

l        放大器输出电压为:

l        最小的话筒输入信号的总电压增益为:

,为留一定的余量,确定整机中频增益为600,折合56dB。

l        在中频段,音调控制器的增益一般为1,但考虑到实际情况可能有损耗,设为0.8倍(即-2dB)

故可粗略绘出增益分配图:

图1.12总体增益分配图

(1)话筒放大器与混合前置放大器设计

图1.13所示电路由话筒放大与混合前置放大两级电路组成。其中

,组成同相放大器,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,其放大倍数

=1+

/

=7.8(17.8dB)

四运放LM324的频带虽然很窄(增益为1时,带宽为1MHz),但这里放大倍数不高,故能达到

=20kHz的频响要求。

混合前置放大器的电路由运放A2组成,这是一个反向加法器电路,输出电压Uo2的表达式为

=-[(

)

+(

)

]

图1.13话筒放大与混合前置放大两级电路组成。

根据图1.12的增益分配,混合级的输出电压

≥37.5mV,而话筒放大器的输出

已经达到了

的要求,即

=

·

=39mV,所以取

=

。录音机输出插孔的信号

一般为100mV,已经远大于

的要求,所以对

要进行适当衰减,否则输出会产生失真。取

=100kΩ,

=

=39kΩ,以使录音机输出经混合级后也达到

的要求。如果要进行卡拉OK歌唱,可在话放输出端及录音机输出端接两个音量控制电位器

:(图1.13),分别控制声音和音乐的音量。

(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"(不需乐队,利用磁带伴奏歌唱)伴唱机中,都带有电子混响器。电子混响器的组成如图3—44所示,其中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贮器。在外加时钟脉冲作用下,这些电子开关不断地接通和断开,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人信号延迟了一段时间。BBD的级数越多,时钟脉冲的频率越高,延迟时间越长。BBD配有专用的时钟电路,如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD器件配套。

控制混响器的输入电压,

控制MN3207的输出平衡以减小失真,

控制延时时间,

控制混响器的输出电压。

图1.14  电子混响器

(3)音调控制器设计

音调控制器的电路如图1.15所示。运算放大器选用单电源供电的四运放LM324,其中

称为音量控制电位器,其滑臂在最上端时,音响放大器输出最大功率。转折频率

查得资料,有以下经验公式:

=125·

=500Hz

=

/10=50Hz

=8·

=2KHz

=10.

=20KHz

不能取得太大,否则运放漂移电流的影响不可忽略,但也不能太小,否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。

取几千欧至几百千欧。现取

=470kΩ,

=

=

=47kΩ,则

=(

+

)/

=1+

=11(20.8dB>20dB)

由公式

=1/2π

.

=

=0.007μF

取标称值0.01μF,即

=

=O.0lμF

=

=

=3

=3

=3

=

=

=47kΩ  Ra=3

=141kΩ

=(

+

)/

≥20dB

=

/10=14.1kΩ  取标称值13kΩ

=1/(2

.

.

)

=

=612pF  取标称值620pF

=

=470kΩ,

=10KΩ,级间耦合与隔直电容

=

=10μF。

1.15音调控制器

(3)功率放大器

集成功率放大器的电路如图1.16,

与内部电阻

组成交流负反馈支路,控制功放级的电压增益

,即

=1+

,由于该电路为BTL电路,当

=600Ω时,得功放级的电压增益

=2

=100。满足前面的总体设计要求。

图1.16功率放大器

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