音响设备销售和安装合同 页脚内容14 音响电路设计

课程名称：音响放大器设计 内容摘要：(1)了解音响放大器的基本组成和总体设计 (2)了解音响放大器各组成部分的具体设计 (3)了解其安装及调试过程 设计要求： 1设计一个音响放大器，要求具有音调控制、音量控制等功能，可接入电脑音频信号、录音机线路输出信号等扩音，或作为有源音箱等； 2电路基本要求内含前置放大、音调控制、功率放大等； 3画出音响放大器的电路原理图，分析各部分电路的工作原理； 4电路制作与调试； 5简易故障的判定及排除。 一、设计的作用和目的以及意义 在很多电气设备中都有音响功率放大器，集成音响功率放大器具有工作稳定、性能好、易于安装调试、成本低等优点。集成功放加上前置放大器、音调控制电路就可构成音响放大器。前置放大主要完成对输入信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出电阻低，频带宽，噪声小；音调控制主要实现对输入信号高、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，要求功率高、失真尽可能小、输出功率大。 目的： 1．通过多语音放大器的设计，掌握低频小信号放大电路的工作原理和设计方法。 2．进一步理解集成运算放大器和集成功放的工作原理，掌握有源滤波器和功放电路的设计过程。 3．了解一般电子电路的设计过程和装配与调试方法。 设计意义： 1. 音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。 2. 通过音响放大器设计，使我们认识到一个简单的模拟电路系统，应当包括信号源、输入级、中间级、输出级和执行机构。信号源的作用是提供待放大的 电信号，如果信号是非电量，还须把非电量转换为电信号，然后进入输入级，中间级进行电流或电压放大，再进入输出级进行功率放大，最后去推动执行机构做某项工作。 音响设备销售和安装合同 页脚内容14 二、设计方案 1、设计内容 1. 设计一个满足30平方米左右房间的家庭功放，要求具有音调输出控制，对音频信号的输入信号进行扩音。 2、总体方案论证 系统原理方框图如图1所示。根据题目任务, 我们设计有五个基本电路 1) 前置放大电路 2) 调音电路 3) 声道后级放大电路 4) 重低音放大电路 5) 电源电路

图1系统原理框图

其中前置级主要完成小信号的电压放大任务；音调调节完成音量大小、高低音、平衡调节；左右声道功率放大级和重低音放大级则实现对信号的电压和电流放大任务；电源部分则为整个功放电路提供能量． 该系统是一个高增益、高保真、高效率、低噪声、宽频带、快响应的音响与脉冲传输、放大兼容的实用电路。下面对每个单元电路分别进行论证。

单元模块方案论证： 弱信号前置放大级电路： 弱信号前置放大电路必须由低噪声、高保真、高增益、快响应、宽带音响

信号源

前置放大电路 重低音放大电音调调节电路 后级放大

电 源 音响设备销售和安装合同

页脚内容14 集成电路构成。符合上述条件的集成电路有：M5212、LM5213、LLM1875、TDA1514、NE5532、NE5534等。 本系统设计选用NE5532，因为同众多的运放相比, NE5532具有高精度、低噪音、高阻抗、高速、宽频带等优良性能, 被称为“ 运放之皇” 。这种运放的高速转换性能可大大改善电路的瞬态性能, 较宽的带宽能保证信号在低、中、高频段均能不失真输出, 使电路的整体指标大大提高。

调音电路： 调音电路主要实现音量调节、高音调节、低音调节、平衡调节。能达到以上要求的电路有:LM1036、LM4610、NE5532、TA7630等。 本系统设计选用TA7630，因为和其它调音电路相比，TA7630具有电路简单、温度漂移小、音量控制范围、易调试等特点。

功率放大级： 方案一： 功率放大输出级采用分立元件构成的OCL电路，驱动级采用集成芯片，整个功放级采用大环电压负反馈。这种方案的优点是：由于反馈深度容易控制，故放大倍数容易控制。且失真度可以做到很小，使音质很纯净。但外围元器件较多，调试要困难一些。 方案二：采用专用的功放集成芯片。LM3886是一款功率放大集成块， 体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。 根据题目设计要求，可供选择的功率放大器可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择得好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试得好，则性能很可能高过较好的集成功放。许多优质功放均是分立功放。但其中只要有一个环节出现问题或者搭配不当，则性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载、过流、过热等损坏还得加复杂的保护电路。现在市场上有许多性能优异的集成功放芯片，如TDA2040A、LM1875、TDA1514等。集成功放具有工作可靠，外围电路简单，保护功能较完善，易制作调试等优点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设计的要求是没有问题的。另外集成运放还有性价比高的特点。故本系统设计选用方案二。该方案的优点是：技术成熟，外围元器件少，保护功能较完善，调试简单，便于扩功等。 重低音放大级： 方案一：采用LM4558作重低音滤波，LM3886作重低音后级放大。 方案二：采用NE5532作重低音滤波，LM3886作重低音后级放大。 通过上网查资料，咨询指导老师，首先采用了方案二，确定原理图，画出PCB图，但是通电测试之后，发现低音呈现很浑浊，不厚重。然后采用第二种方音响设备销售和安装合同 页脚内容14 案测试，画出原理图，做出PCB测试之后发现重低音有明显变化，变得厚重。之后通过分析NE5532和LM4558性能参数，NE5532在性能参数上远 胜于LM4458，但是在此电路上的差异却不相符。根据测试效果最终选定方案一做重低音放大。只是最后没有找出差异不符的原因，确实是一大遗憾。 电源电路： 本系统电源设计采用RS808作整流，10000uF的铝电解电容作滤波，LM1812、LM1912作稳压。 方案选择： 由前面的方案论证得知，设计本系统有两种方案，一种方案是采用集成电路与分立元件相结合的方案，另一种是全部采用集成芯片的方案。 为尽可能的降低噪声影响，减小非线性失真，以及考虑到外围元器件过多会给系统引入噪声等干扰因素造成不利影响，本设计采用方案二：全部采用集成运放芯片搭建电路。 为了得到较好的音质效果我们决定在前置放大级电路中采用集成双运放NE5532,音调调节TA7630P,重低音滤波LM4558，功率放大级中LM3886。 三、音响的设计与制作 第一步:接受设计任务，查找资料 一.设计任务： 设计一个音响，我们组要求使用独立元件。 二. 首先我们在网上查找了很多关于音响的设计书，但由于很多资料在分析电路时就遇到了理论性的错误，而且由于资源的局部性，使我们选择有了很大的障碍。但通过我们组成员共同的努力，最后我们决定采用一下设计方案。 第二步：电路分析 （1） 直流稳压电源电路 本方案选用了±12V的CCV电压。 为了得到稳定的±12V电源，电源部分将由三部分组成：由于需得到±12V的稳定电压，所以输入稳压电路的电压需略高于±12V。本方案采用±15.5V输出的变压器。 (1)整流部分：采用单相桥式整流电路，可选用四个1N4007二极管或桥堆，最大整流电流1A即可。 (2)滤波部分：采用常用的电容滤波，取值4700μF。此4700μF只要高于12V就可以。由于稳压芯片输出可能略高于12V，所以本方案采用25V耐压的电容。 (3) 稳压部分：为得到稳定的±12V电源，稳压部分采用LM317与LM337的集成三端稳压芯片，输入端并接一个4700μF电解电容，以改善纹波与抑制输音响设备销售和安装合同 页脚内容14 入的过电压；输出端并接一个0.1μF电解电容，以改善负载的瞬态响应。值得注意的是，输入端的4700μF电解电容会由于变压器输出的瞬间电压过高而报废。所以本方案选用50V耐压的电容。 直流电源原理图如下：

（2）功放部分 电路图如图： 音响设备销售和安装合同

页脚内容14 由两部分构成，前级采用集成运算放大器构成的比例放大电路，对输入的信号进行电压放大，输出级采用OCL互补输出结构的功率放大电路，对经过前级放大的信号进行功率放大。 晶体管VT4～VT7组成复合式晶体管互补对称电路。VT4、VT6为相同类型的晶体管，组成复合式的NPN管；VT5、VT7为同类型的晶体管，组成复合式的PNP管，用于多级放大。 1）对于集成运放电压放大倍数的选取： 放大倍数决定于R14和R13的选取。由公式 A=1+R13/R14决定。 可通过调节调节VR1和VR2控制输入输出信号的大小，以达到控制音量的目的。 OCL两功率管的选取： 功率放大管的选择决定于管子的极间反向击穿电压，集电极最大电流与集电极最大功耗。 极间反向击穿电压CBOU=CCV2=24V。

集电极最大电流LCESCCECRUVII)(maxmax，考虑留有一定余地，一般取