东南大学电工电子实验中心
实验报告
课程名称：电子电路实践
第五次实验
实验名称：音响放大器设计
院（系）：电气工程专业：
姓名：学号：
实验室: 105 实验组别：
同组人员：实验时间：年评定成绩：审阅教师：
实验五音响放大器设计
【实验内容】
设计一个音响放大器，性能指标要求为：
功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调(选作)
额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)
负载阻抗10Ω
频率响应f L≤50Hz f H≥20kHz
输入阻抗≥20kΩ
话音输入灵敏度≤5mV
音调控制特性(扩展) 1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围
1.基本要求
功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能
额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)
负载阻抗10Ω
频率响应f L≤50Hz f H≥20kHz
输入阻抗≥20kΩ
话音输入灵敏度≤5mV
2.提高要求
音调控制特性1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围。
3.发挥部分
可自行设计实现一些附加功能
【实验目的】
1.了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。
2.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路的知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
3.通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。
【报告要求】
1.实验要求：
(1)根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。
话音放大器：
由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，而输出阻抗可能高达到20k 。
所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达到20kHz)。
其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
话筒接入后可能会啸叫，这一般是话筒外壳接地不善引起的。
在话筒输入和地直接接一47uF 电容，啸叫基本消除。
由于话筒的输出信号一般只有5mV 左右，而输出阻抗达到20k Ω（也有低输出阻抗的话筒，如20Ω，200Ω等），所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号（取频率lkHz)。
其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
话筒放大器由如图所示电路组成，即由A1组成的同相放大器，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。
满足：Uo=（1+R4/R1）Ui , 取RF=100K Ω,R1=20 K Ω 其放大倍数AV1为：AV1=1+RF/R1=6 电路中的电容均用来滤波。
混合前置放大器：
混合前置放大器的作用是将mp3输出的声音信号与话音信号混合放大，其电路如下图所示。
从图中可以看出，输出
电压与输入电压之间的关系为：1212f f o i i R R v v v R R ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭
，式中，1i v 为话筒放大器的输出信号，2i v 为放音机的输出信号。
在实验过程中可调节电位器R1和R2以调整增益。
音调控制器：
图a.音调控制曲线
音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，控制曲线如图a折线所示。
由图可见，音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。
所以音调控制器的电路由低通滤波器与高通滤波器共同组成。
因为电容C2=C3>>C4,所以在中、低音频区，C4可视为开路，而在中、高音频区，C2、C3可视为短路。
低音调节时，当Rp1滑到左端时，C2被短路，C3对低音信号容抗很大，可视为开路；低音信号经过R1、R3直接输入运放，输入量最大；而低音输出经过R2、Rp1、R3负反馈输入运放，负反馈量最小，因而低音提升最大；当Rp1滑到最右边时，与上述情形相反，因而低音衰减最大。
不论Rp怎样滑动，因为C2、C3对高音信号可视为短路，对高音信号无任何影响。
高音调节时，当Rp2滑到左端时，因C4对高音可视为短路，高音信号经R5、C4输入运放，输入量最大；而高音输出则经过Rp2，R5负反馈送入运放，负反馈量最小，因而高音提升最大；当Rp2滑臂滑到最右端时，则刚好相反，因而高音衰减最大。
不论Rp2滑臂怎样滑动，因为C4对中低音信号可视为是开路的，所以此时对中低音信号无任何影响。
功率放大器：功率放大器给音响放大器的负载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的大，输出信号的线性失真尽可能的小，效率尽可能的高。
功率放大器的常用形式有OTL电路和OCL电路等。
有用专用集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器。
此处采用OCL功率放大器电路。
功放的电压增益为：2
1
31R R R V R P V V
A P i
L o i
o V ++
==
= 若取R 2 = 1k Ω，则R 3 + R P1 = 19 k Ω.现取R 3 = 10 k Ω,R P1 = 100k Ω。
如果功放级前级是音量控制电位器（设 4.7 k Ω），则取R1 = 47k Ω以保证功放级的输入阻抗远大于前级的输出阻抗。
若取静态电流Io = 1mA ，因静态时Vo = 0，故可得
4
247.012R V
V RP R V V I D CC O -=+-≈
（设RP 2 = 0）
则 R 4 = 11.3 k Ω 取标称值 11 k Ω。
其他元件参数的取值如图所示。
(2) 利用EDA 软件进行仿真，并优化设计（对仿真结果进行分析）。
话音放大器：
分析：电压增益为6，与理论是一致的。
混音放大器：
Ui Uo
Ui=10mV ，Uo=59.9mV
Au=6
话放输入Ui1
分析：通过观察输入和输出的峰峰值可知，满足1212f f o i i R R v v v R R ⎛⎫
=-+ ⎪⎝⎭，与理论分析是一致的。
音调控制器：
当频率f=1K 时：
分析：当频率为1K 时，增益为0db ，达到要求。
当频率为125Hz 时： A ：放大：
B ：衰减：
分析：放大时：Au=20log （248/100）=8db ，小于要求的12db ，衰减时：
话放输入Ui1=100mV Mp3输入Ui2=100mV
混合放大后输出Uo=307mV
Mp3输入Ui2
混合放大输出Uo
Ui=100mv
Uo=100mV
Ui=100mv
Uo=248mV Ui=100mv
Uo=248mV
Au=20log（40/100）=-8db,大于要求的-12db，这是由于自己在音调电路中的R1和R2选择太大导致的。
当频率为8k时：
A：放大
Ui=100mv
Uo=373mV
B：衰减
Ui=100mv
Uo=27.2mV
分析：放大时：Au=20log（373/100）=11.4db,基本达到要求的12db
衰减时：Au=20log（27.2/100）=-11.3,基本达到要求的-12db
功率放大器：
Ui=100mv
Uo=5.2V
分析：Au=52，通过调节电位器Rp1可以实现增益的调节
话放电路：
混合加法：
功率放大：
说明：音调所有的输入均为100mV（峰峰值）1、当频率为1KHz时：
Uo=102mv
分析：Au=20log（107/100）=0.58db,略大于要求的0db，但基本达到要求。
2、当频率为125KHz时：
Uo=106mv
3、当频率f=8K时
Uo=95.6mv
11/ 11。