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R_L=8Ω

（3） 频率响应f_L=50Hz，f_H=20KHz。

（4） 输入阻抗R_i＞＞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，A_VL=A_VH≥20dB。

给定条件 

（1）电源电压V_CC=+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 为 

  =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 及

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 .

则    = =0.007μF

取标称值0．01μF，即    =  =O．0lμF

= = =3 =3 =3

则    = = =47kΩ  Ra=3 =141kΩ

=( + )／ ≥20dB

= /10=14．1kΩ  取标称值13kΩ

=1／(2  . . )

则    = =612pF  取标称值620pF

取 = =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