1 音响放大器的设计制作--杭州精灵电子
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题目:设计一音响放大器,要求具有电子混响延时,音调输出控制、卡拉OK伴唱,对话筒与放音机的输出信号进行扩音。
    已知条件:+VCC=+9V,话筒(低阻20Ω)的输出电压5mV,录音机的输出信号100mV,电子混响延时模块 1个,集成运放块LA4102 1块,8Ω/2W 负载电阻RL 1只,8Ω/4W扬声器 1只,集成运放LM324 1块。
    主要技术指标:
    额定功率    PO≤1W(<3%);
    负载阻抗    RL=8Ω;
    频率响应    fL~fH=40Hz~10kHz;
    音调控制特性    1kHz处增益为0dB,100Hz和10kHz处有 12dB的调节范围,AvL=AvH≥+20dB;
    输入阻抗   Ri 20Ω。
    设计:本题的设计过程为:首先确定整机电路的级数,在根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益,然后分别计算各级电路参数,通常从功放级开始向前级逐级计算。本题已经给定了电子混响器电路模块,需要设计的电路为话筒放大器,混合前置放大器,音调控制器及功率放大器。根据题意要求,输入信号为5mV时输出功率的最大值为1W,因此电路系统的总电压增益,由于实际电路中会有损耗,故取,各级增益分配如图 1-1所示。功放级增益Av4由集成功放块决定,取Av4=100(40dB),音调控制级在f0=1kHz时,增益应为1(0dB),但实际电路有可能产生衰减,取Av3=0.8(-2dB)。话放级与混合级一般采用运算放大器,但会受到增益带宽积的限制,各级增益不宜太大,取Av1=7.5(17.5dB),Av2=1(0dB)。上述分配方案还可以在实验中适当变动。

音响放大器

 



    (1)功率放大器设计
    由于采用集成功率放大器,电路设计变得十分简单,只要查阅手册便可得到功放块外围电路的元件值,如图1-2所示。由此可得功放级的电压增益Av4
         Av4=R11/RF=100
    R11是LA4102内部反馈电阻R11=20kΩ,如果输出波形出现高频自激(叠加毛刺),可以在(13)脚与(14)脚之间加0.15μF的电容。

音响放大器

    (2)音调控制器(含音量控制)设计
    音调控制器的电路如图1-3所示。运算放大器选用单电源供电的四运放LM324,其中RP33称为音量控制电位器,其滑臂在最上端时,音箱放大器输出最大功率。
    根据低频区fLX与高频区fHX处提升量或衰减量x(dB)与转折频率关系得到转折率fL2及fH1
      
   则  
     
则    
     当f<fL1C32可视开路
AvL=(RP31+R32)/R31≥20dB
R31R32RP31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。一般取几千欧~几百千欧。现取RP31=470kΩ,R31=R32=47kΩ
则   AvL=(RP31+R32)/R31=1+RP31R31=11(20.8dB)
根据式
                             fL1=1/2πRP31C32
可得                   
取标称值0.01μF,即C31=C320.01μF。
根据
                         Ra=Rb=Rc=3R1=3R2=3R4
所以对等效电路    R34=R31=R32=47kΩ               Ra=3R34=141kΩ
因为           AvH=(Ra+R33)/R33≥20dB
所以           R33=Ra/10=14.1kΩ        取标称值13kΩ
因为           
所以                取标称值510pF
取    RP32=RP31=470kΩ,RP33=10kΩ,级间耦合与隔直电容C34=C35=10μF
  音响放大器

    (3)话筒放大器与混合前置放大器设计
     图1-4所示电路由话筒放大与混合前置放大两级电路组成。其中A1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Av1
                     Av1=1+ R12/R11=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fH= 10kHz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V02的表达式为                 
根据图1-1的增益分配,混合级的输出电压V02≥37.5mV,而话筒放大器的输出V01已经达到了V02的要求,即V01=Av1V11=39mV,所以取R21=R22。录音机输出插孔的信号V12一般为100mV,已经远大于V02的要求,所以对V12要进行适当衰减,否则输出会产生失真。取R23=100kΩ,R22=R21=39kΩ,以使录音机输出经混合级后
音响放大器



也达到V02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RP11RP12(见图1-4),分别控制声音和音乐的音量。
    以上各单元电路的设计值还需要通过实验调整和修改,特别是在进行整机调试时,由于各级之间的相互影响,有些参数可能要进行较大变动,待整机调试完成后,再具体确定。

发布人:wujinlin 发布时间:2014年10月5日 已被浏览 4276
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