音响放大器设计与调试—P114第五阶段实验一、实验目的☐了解集成功率放大器内部电路工作原理，☐掌握其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法；☐掌握音响放大器的设计方法与电子线路系统的装调技术。

1. 话音放大器话音放大器的作用是不失真地放大声音信号。

采用同相放大器，其输入阻抗远大于话筒的输出阻抗，能与输出阻抗较高的话筒配接。

R2.混合前置放大器其作用是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。

1212)F FR R V V R R v v3.音调控制器（选做）音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性使声音变得更好听一些。

f 0（等于1kHz ）表示中音频率，要求增益A V0=0dBf L1表示低音频转折频率，一般为几十赫兹f L2(等于10f L1)表示低音频区的中音频转折频率f H1表示高音频区的中音频转折频率f H2(等于10f H1)表示高音频转折频率，一般为几十千赫兹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。

因此，音调控制器的电路可由低通滤波器与高通滤波器构成。

音调控制器的电路由低通滤波器与高通滤波器构成音调控制器①当f <f 0时当RP 1的滑臂在最左端时，对应于低频提升最大的情况。

(a)R 1RP 1R 2o30－3－－V /dB①当f <f 0时当RP 1滑臂在最右端时，对应于低频衰减最大的情况。

(b)R 1RP 1R 2v o30－3－－V /dB(5-5-2))π2/(1 )(/121L1211C RP f C RP 或 )π2/()( )(/)(22121L2221212C R RP R RP f C R RP R RP 或 R 1 RP 1 R 2v o响可以忽略，此时电压增益： 121VL /R R RP A v R 1 RP 1 R 2v o模此时电压增益相对A VL 下降3dB。

v o得j101j1121V2R R RP A VL121V214.0102A R R RP A 模此时电压增益相对A VL 下降17dB。

v o①当f <f 0时同理可以得出右图所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。

v R 1RP 1R 2o②当f > f 0时音调控制器的高频等效电路如图所示：v iR 1R 2v oRP 2C 1、C 2可视为短路，作为高通滤波器。

RP 2的滑臂在最右端时，对应于高频衰减最大的情况，等效电路见右图：43a b io /j 1/j 1)j ( R R V V A 式中，π2/1 /133a H133a 3C R R f C R R 或33H233421 /1C R f C R 或A V0在f=f H1时,因f H2=10f H1由V0V32A A 此时电压增益A V3相对于A V0提升了3dB 。

43a b io /j 1/j 1)j ( R R V V A 得V0V4210A A 此时电压增益A V4相对于A V0提升了17dB。

当f f H2时，Ｃ3视为短路，此时电压增益A VH = (R a ＋R 3)/R 3②当f > f 0时同理可以得出图(b)所示电路的相应表达式，其增益相对于中频增益为衰减量。

v ov iR 3C 36L L22x x f f 6H H12x x f f4.功率放大器功率放大器(简称功放)的作用是给音响放大器的负载RL (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LM386集成功率放大器LM386是广泛用于收录音机、对讲机、电视伴音等系统中的低电压通用型低频集成功放。

1、8 开路时，A V= 20(负反馈最强)1、8 交流短路A V= 200(负反馈最弱)电压串联负反馈镜像电流源+V CC接旁路电容复合管电路R5R为外接电阻。

三、设计举例☐例：设计一音响放大器，要求具有音调输出控制、卡拉OK伴唱，对话筒与录音机的输出信号进行扩音。

☐已知条件：⏹+V CC= +9V(单电源)⏹话筒(低阻20 )的输出电压为5mV⏹录音机的输出信号电压为100mV⏹集成功放LM386 1只⏹8 /2W负载电阻R L1只⏹8 /4W扬声器1只⏹集成运放NE5532 1只主要技术指标☐额定功率：P o ≥1W( <3%)；☐负载阻抗：R L =8 ；☐截止频率：f L =40Hz ，f H =10kHz ；☐音调控制特性：1kHz 处增益为0dB ，100Hz 和10kHz 处有±12dB 的调节范围，A VL =A VH ≥20dB ；☐话放级输入灵敏度：5mV ；☐输入阻抗：R i >>20 。

设计过程（1）☐确定整机电路的级数☐根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益☐分别计算各级电路参数，通常从后向前级逐级计算☐根据技术指标要求音响放大器输入为5mV 时，P O >1W ，则输出电压V o >2.8V 。

总电压增益A VΣ=V o /V i >560倍(55dB )。

话放级混放级音调级18.5dB9.5dB–2dB29.5dB功放级功率放大器设计功放级的电压增益：v2250 FL2.31//26574V RR R R A音调控制器(含音量控制)设计（1）v iR 3147kR 3247k RP 31470k470kv o☐已知f L x =100Hz ，f H x =10kHz ，x =12dB 。

☐由式(5-5-16)、(5-5-17)得到转折频率f L2及f H1；⏹f L2= f L x *2x/6=400Hz ，f L1=f L2/10=40Hz ；⏹f H1= f H x /2x/6=2.5kHz ，f H2= 10f H1=25kHz 。

音调控制器(含音量控制)设计（2）由式(5-5-5)得A VL =(RP 31+R 32)/R 31≥20dB 。

其中，R 31、R 32、RP 31一般取几千欧姆至几百千欧姆。

现取RP 31=470k ，R 31=R 32=47k ，则dB 8.2011313231VL R R RP A音调控制器(含音量控制)设计（3）由式(5-5-3)得uF f RP C 0.00821L13132取标称值0.01 F ，即C 31=C 32=0.01 F 。

由式(5-5-9)得R 34=R 31=R 32=47k ，则R a =3R 4=141k音调控制器(含音量控制)设计（4）由式(5-5-15)得R 33=R a /10=14.1k 取标称值13k由式(5-7-12)得pF 490π21H23333f R C 取标称值470pF取RP 32=RP 31=470k ，RP 33=10k ，级间耦合与隔直电容C 34=C 35=10 F 。

话音放大器与混合前置放大器设计图中电路由话音放大与混合前置放大电路组成。

A 1组成同相放大器，其放大倍数dB 5.185.811112Vl R R A整机框图R 12四.电路安装与调试技术（Ⅰ）（1）合理布局，分级装调☐音响放大器是一个小型电路系统，安装前要对整机线路进行合理布局☐一般按照电路的顺序一级一级地布线☐功放级应远离输入级☐每一级的地线尽量接在一起☐连线尽可能短，否则很容易产生自激。

（1）合理布局，分级装调☐安装前应检查元器件的质量☐安装时特别要注意功放块、运算放大器、电解电容等主要器件的引脚和极性，不能接错☐从输入级开始向后级安装，也可以从功放级开始向前逐级安装。

☐安装一级调试一级，安装两级要进行级联调试，直到整机安装与调试完成。

（2）电路调试技术☐电路的调试过程一般是先分级调试，再级联调试，最后进行整机调试与性能指标测试。

☐分级调试又分为静态调试与动态调试。

静态调试时，将输入端对地短路，用万用表测该级输出端对地的直流电压。

话放、混放、音调电路均由运放组成，若运放是单电源供电，其静态输出直流电压均为VCC /2，功放级的输出(OTL电路)也为V CC /2，且输出电容CC两端充电电压也应为VCC/2。

若是双电源供电，直流电压均为0。

（2）电路调试技术动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该级输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接错，元器件数值是否合乎要求，否则是不会出现很大偏差的。

五.设计任务（P128）☐功能要求：⏹具有话音放大、音调控制（选做）、音量控制等、卡拉OK伴唱等功能☐已知条件：⏹集成功放LM386⏹高阻话筒20kΩ，输出信号5mV⏹集成功放NE5532⏹10Ω/2W负载电阻1只⏹8Ω/4W扬声器1只⏹音源（MP3 or PC）⏹电源电压±9V(双电源)☐技术指标要求：⏹额定功率：P o≥0.3W（ 3%）⏹负载阻抗：R L=10Ω⏹频率响应：f L=50Hz，f H=20kHz⏹输入阻抗：R i>>20kΩ⏹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，输入灵敏度5mV。

（选做）☐测量内容⏹测量音调控制特性，填入表5.5.4，并绘制音调控制特性曲线。

（包括仿真和实验）（选做）⏹测量频率为1kHz时的输出功率P o及整机电压增益A v，绘制1kHz时的整机输入输出波形⏹测量幅频特性⏹输出效率⏹输入阻抗Ri☐绘制波形⏹1kHz时的各级输入输出波形、整机输入输出波形⏹测试Ri时的Vs和Vi波形⏹整机幅频特性曲线⏹音调控制特性曲线（选做）时间安排16、17、18周16周：话放、混合放大17周：功放音调控制（选作）级联18周：整机指标测量、验收、试听要求写报告六.音响放大器主要技术指标及测试方法•额定功率音响放大器输出失真度小于某一数值(如 <5%)时的最大功率称为额定功率。

其表达式为：L2o o R V P 式中，R L 为额定负载阻抗；V o (有效值)为R L 两端的最大不失真电压。

V o 常用来选定电源电压V CCocc 22V V•额定功率测量P o 的条件如下：☐音响放大器的输入信号为频率f i =1kHz ，电压V i =5mV 的正弦波。

☐音调控制器的两个电位器RP 1、RP 2置于中间位置，音量控制电位器置于最大值。

☐用双踪示波器观测V i 及V o 的波形，用示波器监测V o 的波形失真。

注意在最大输出电压测量完成后应迅速减小V i ，否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。

•额定功率测量P o 的步骤是：☐功率放大器的输出端接额定负载电阻R L (代替扬声器)☐逐渐增大输入电压V i ，直到V o 的波形刚好不出现削波失真，此时对应的输出电压为最大输出电压☐由式(5-5-22)即可算出额定功率P o 。