模拟电路课程设计报告
设计课题：
音响放大器设计
专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 设计时间：
音响放大器设计
一、任务与要求
设计一音响放大器，要求具有话筒扩音、混合前置放大、音调输出控制、音 量控制，功率放大等功能。
各级主要作用
话音放大级：话音放大器的作用是不失真地放大声音信号。 混合前置放大级：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。 音调控制放大级：主要是控制、调节音响放大器的幅频特性，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。 功率放大级(简称功放)：给音响放大器的负载(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。
根据整机增益分配可知，要使话筒与录音机输出经混响级后的输出基本相 等，要求 R22/R21=3，R22/R23=1，所以选择 R22=30K，R21=10K，R23=30K 耦 合电容 C21、C22，C23 采用 10uF 的极性电容。
3、音调控制器
常用的单调控制电路有三种：（1）衰减式 RC 音调控制电路，基调范围较 宽，但容易产生失真；（2）反馈型电路，其调节范围小一些，但失真小；（3）混 合式音调控制电路，其电路较复杂，多用于高级收录机中。为了使电路简单、信 号失真小、我们采用反馈型音调控制电路。
在 f=fL2 时，由式(1—1)得
A V2
RP1 R2 R1
1 j 110 j
模
AV2
RP1 R1
R2
2 10
0.14AVL
此时电压增益相对 AVL 下降 17dB。
低音电大提升量为
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，最大衰减量为
（2）对于高频区，C1、C2 可视为短路，作为高通滤波器，等效电路为
R1
R2
R4
－
vi
C3
vo
＋
R3
C3 R3
vi Ra
RP2
Rb
－ ＋
Ra vi vo
C3
R3
Rb
－ vo
＋
(c)
(d)
图(c)为 RP2 的滑臂在最左端时，对应于高频提升最大的情况；图(d)为 RP2
的滑臂在最右端时，对应于高频衰减最大的情况。
分析表明，图(c)所示电路为一阶有源高通滤波器，其增益函数的表达式为
反馈型音调控制电路原理图如下：
Zf
Vi
Zi
9
10
U1C 8 Vo
LM3 2 4
11 4
图中，Zi 和 Zf 是由 RC 组成的网络，因为集成运放的开环增益很大，所以
11 4
当信号频率不同时，Zi 和 Zf 的阻抗值也不同，所以 Af 随频率的变化而变 化。假设 Zi 和 Zf 包含的 RC 元件不同，可以组成四种不同形式的电路，如下图 所示
设计过程
整机电路由话音放大器、混合前置放大器、音调控制放大器、功率放大器组
成，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 常从功放级开始向前级逐级计算 ，根据技术指标要求，音响放大器的输入为 5mV 时，输出功率大于 1W，则输出电压 Vo>=2.8V。总电压增益 AvΣ=Vo/Vi>560 倍(55dB)。各级放大倍数如下图所示：
可以得到高音的提升；图 D 中可以得到高音的衰减。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。将这四种电路形式组合在一起就可
以得到一个完整的反馈型音调控制电路，如下图所示
图1 音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性
AV /dB
20 17
20dB/10 倍频
3 0 －3
－17 －20
fLx
f0
fHx
f/Hz
(1kHz)
fL1
fL2
fH1
fH2
图2
fL1 表示低音频转折频率，一般为几十赫兹；fL2(等于 10fL1)表示低音频区的中
音频转折频率；f0（等于 1kHz）表示中音频率，要求增益 AV0=0dB；fH1 表示
R2
C1
R2
Vi
R1
9
10
U1C 8
Vi R1 Vo
LM3 2 4
9 C2 10
U1C 8 Vo
LM3 2 4
11 4
11 4
11 4
（A）
C3
Vi
R1
9
10
R2
U1 C
8
Vo
LM3 2 4
Vi
R1
（B）
C4 R2
9
U1C
8
Hale Waihona Puke Vo10LM3 2 4
（C）
（D）
在图 A 中，可以得到低音的提升；在图 B 中可以得到低音衰减；在图 C 中
(1—1)
当 f<fL1 时，C2 可视为开路，运算放大器的反向输入端视为虚地，R4 的影响可 以忽略，此时电压增益
在 f=fL1 时，因为 fL2 =10fL1 ，故可由式
得 AVL RP1 R2 / R1
模 AV1 (RP1 R 2 ) /
此时电压增益相对 AVL 下降 3dB。
2R 1
的升高而减小。C3、C4 可滤除纹波，一般取几十微法至几百微法。C2 为电源退
耦滤波，可消除低频自激。综合有关资料可按下面电路图中各元件的参数选择各
元件参数。
AVF 1 R11 RF R11 / RF
但在本组的调试过程中发现单级电路调试时的技术指标较容易达到，但进行级联 时，由于级间相互影响，可能使单级的技术指标发生很大变化，甚至两级不能进 行级联。产生的主要原因：由于功放级输出信号较大，对前级容易产生影响，引 起自激。集成块内部电路多极点引起的正反馈易产生高频自激，加强外部电路的 负反馈予以抵消，可以在 13 脚与 14 脚之间加 0.15uF 的电容，或减小 CD 的值。 而增大 C42 可以更好也消除低频自激。经本小组的调试最终的电路原理图如下
四、理图及元器件清单：
元件清单
元件序号
型号
Ra、Rb、R11， R21、
R12 R22、R23
R31、R32、R34
话放级
混放级
音调级
功放级
5mV
AV1 42mV
AV2 125mV
AV3 100mV
AV4 3V
8.5 倍
3倍
0.8 倍
30 倍
18.5dB
9.5dB
–2dB
29.5dB
AV=612 倍(56dB)
二、设计与论证
方案一：话音放大级、混合前置放大级、音调控制放大级各用一个 UA741， 功率放大级用 LA4102。
－
＋
C1
R4
－
vo
vo ＋
(b)
(a)
图（a）为当 RP1 的滑臂在最左端低频时，对应于提升最大的情况 ；图（b)为当 RP1 滑臂在最右端时，对应于低频衰减最大的情况，分析表明，图(a)所示电路是 一个一阶有源低通滤波器，其增益函数的表达式为
式中，
A
j
Vo Vi
RP1 R2 R1
1 (j) / 2 1 (j) / 1
C41
＋
14 9 5＋ A44 10
T14
＋
12 13
CH 220F
＋
3
4.7F
LA4102
RF、CF
与内部电阻6
1 R1－1 组成交流负反馈支路，控制功放级的电＋ 压增C益C
AVF，
即600RF*
43 5 CB
470F/ 25V
由其内部＋电路知
为相位补C偿F电容。CB 33F
R11=20K，按性能指标 AVF=30 倍，所以
13
R12
12
100
R10
14
R3 5.1k T3
R6 100
R8 3k
R9 510
100 T12
R4
T4
10 9
8.8k
C42 R1
2202F0k
T1
T2
＋
R5
+9V T8 T9
T10
C43
C T11
R11
44
T7220F 20k100F
T13 1
8
10k
6
vi
R2 5.1k
T6
T5
＋ R1570k
A (
j )
Vo Vi
Rb Ra
1 1
j j
/ /
3 4
式中，3 1/Ra R3 C3 或 fH1 1/2π Ra R3 C3
4 1 /R3C3 或 f H2 1 2R3C3
当 f<fH1（ < 3）时，C3 视为开路，此时电压增益 AV0=-1(0dB) 。
A在(f=jfH1 时),因fH2V =V10oifH1
4、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。
功率放大器的核心是 LA4102，查有间资料，其内部电路如图所示 LA4102 接成 OTL 典型应用电路如下图所示
高音频区的中音频转折频率；fH2(等于 10fH1)表示高音频转折频率，一般为几
十千赫兹。 图 1 中 RP1 是为低音调节，RP2 为高音调节，通过运放 LM324 的负反馈，
实现高音和低音最大正负 20dB 调节。 功能说明 （1）对于低频区，等效电路图为