低频电子线路课程设计
课 题： 音响放大器的设计
学 院： 信息与通信工程学院
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学 号：
指导老师：
日 期： 2012/12/19
目 录
一．设计任务………………………………………………2
二．音箱放大器的基本组成………………………………2
三．各单元电路的设计方案及原理说明…………………3 1、话音放大器………………………………………………………3
2、混合前置放大器…………………………………………………3
3、音调控制器………………………………………………………4
4、功率放大器………………………………………………………8
四、电路布局、制版、安装与调试技术…………………9
五、性能测试与分析………………………………………9
六、PCB及实物图…………………………………………10
七、设计、安装及调试中的体会…………………………12
八、参考文献………………………………………………12
九、原件清单及芯片引脚图………………………………13
音响放大器设计
一．设计任务
设计一个音响放大器，要求它具有话筒扩音、混合前置放大、音调输出控制、音量控制，功率放大等功能。 二、音箱放大器的基本组成如下图1所示：
图1音响放大器的基本组成框图
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（最高频率达到10KHZ）。 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。
各级电压增益分配如图2所示：
图2各级电压增益分配
三．各单元电路的设计方案及原理说明
1、话音放大器
话音放大器话筒的输出信号一般只有5mv，而输出信号为42mV，输出阻抗达到20k，所以其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。其放大倍数A=42mV/5mV=8.5=（R1+R2）/R2， C1、 C2、 C4起隔直流的作用，R5控制声音的音量，具体电路如图3所示：
图3 话音放大器
2、混合前置放大器
混合放大器是一个反向加法器电路，它的输入信号为42mV,输出信号为大于等于125mV，话筒输入 信号已经42 mV，已经达到放大3倍的要求，录音机的输出信号为100 mV，所以不需在放大，则取R15=R22=3R10=30K，要控制音乐的音量可由滑动变阻器R18调节，具体电路如图4所示：
图4混合前置放大器
3、音调控制器
音调控制器是对低音和高音的增益进行提升和衰减，中音频的增益保持不变。其电路可以用低通滤波器和高通滤波器构成 通过调节低通和高通的电阻R达到调节增益的目的。
图5 中f0（等于1KHZ）表示中音频率，要求增益Av0=0dB; fL1表示音频转折频率，一般为几十赫兹；fL2（等于10 fL1）表示低音频区中中音频转折频率; fH1表示高音频的中中音频转折频率；fH2（等于fH1）表示高音频转折频率,一般为几十千赫兹。
图5音调控制曲线
音调控制器电路见图6，其中C6 =C5 >>C10 在中 重结晶碳化硅低频C10可以看作为开路作为低通滤波电路。在中 高频电路中C5和C6可以看作为短路 作为高通滤波电路。
图6音调控制器电路
（1)当f<f0时 ， C3看作开路（如图6a,b所示）
当RP1的滑臂滑到最左端时对应低频提升最大情况（如图a），它的电路增益表达式为：
（1）
其中
当f<fl1时，C2可以认为是开路，利用虚短虚断求出电压的增益为：
AVL=(RP1+R2)/R1
当f=fl1时 ， 因为fl2=10fl1 利用电路的电压增益公式（1）可以求出
此时电压增益Av1相对AvL于下降了3dB
(a)低频提升 (b) 低频衰减
图6 f<f0时音调控制器分析
当f=fl2时通过公式（1）同理可得
Av2=—（RP1+R2）/r1*(2-2/10)=0.41 AVL
电压相对于AvL下降了17dB
同理可得图b所示电路的相应表达式，其增益相对于种频增益为衰减量。
（2）当f﹥f0时
当f﹥f0时，原理图如图7(a)所示，可以转化为星行连接如图7（b）所示。如果我们取R１＝R２＝R４可以得到Rａ＝Rｂ＝Rｃ=3R１＝3R２＝3R４
(a) 音调控制器高频等效电路 (b) 图a等效电路
（c）高频提升 (d)高频衰减
图7 f>f0时音调控制器分
Rp2滑到最左端时等效电路图如图c所示。图为一阶高通滤波器电路，利用虚短虚断可以得到电压传递函数。
其中 （2）
当 f＜fh1时，C3视为开路，电压增益Ａv0＝Ra/Rb＝１
当 f＝fh1时，
可知道电压增益相对于提升了3dB
当f＝超声波探测fh2时，
Ａpop油墨v4=10/2-2Ａv0
可知道电压增益相对于提升了17dB
当f 当f>f h2时，C3视为短路，此时电压增益为AVH=（Ra+R3）/R3同理可得如图d所示
综上只要调节RP1和RP2就可以控制音调。
4、功率放大器
功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL提供一定的输出功率 ，本次实验采用LM386功率放大器。LM386是一个单电源供电的音频功放，外部具有8个引脚，其中1、8引脚为电压增益的设定端，2引脚为反向输入端，3引脚为同向输入端，5引脚为输出端，使用时在7引脚和地之间接旁路电容，通常取10uf。功率放大器的电路图如图8所示。
图8功率放大器
四、电路布局、制版、安装与调试技术
1、电路的布局
一个好的PCB板合理的布局是成功的关键，布局时应该要有模块型，电路的电源一般在右上角，输入在左边，输出级在右边。
2、制版
首先将PCB图打印出来，然后将此图拓印在板子上，目的是用石墨盖住电路中的线路，防止其反应，再将其放入已配置好的溶液中，进行反应，大约为15分钟左右，等电路板腐蚀完毕后，用砂纸洗干净上面的石墨，涂上松香。 3、安装
安装时要用正确的方法，焊接是要特别注意电容正负，还要注意安全，小心烫伤。焊接完以后要用万用表检查虚焊和铜丝的断路。
4、电路的调试
电路的调试采用先分级调试，再联级调试，最后进行整机性能测试，在进行测试前应该先测试各芯片的接入电源。
分级调试采用静态和动态两种方式。测静态时，将输入接地，测量输出端、话放级、音调级功放级，可知其值均为Vcc/2如表1降压散所示。动态测试时，输入端接入确定信号（如正弦信号）并用示波器观测，观察输出波形是否符合要求。
进行联级测试时，由于级间相互影响，可能使单级的技术指标发生很大的变化，甚至多级不能共联。产生的原因：一是布线不合理，形成级间交叉耦合，应考虑重新布线；二是级联后各级电流都要流经电源内阻内阻压降对某一级可能形成正反馈，应接RC去滤波电路。另外，集成块内部多极点引起的正反馈易引起自激，增强外部电路的负反馈可消除这种现象。
表1静态测试时LM324各管脚电压 VCC=9V
管脚 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | 10 | 11 |
电压（v） | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 9 | 4.5 | 防砸安全鞋4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
| | | | | | | | | | |
五、性能测试与分析
1、音调控制特性
表2音调控制特性测量数据
测量频率点 | fL1 | FLx1 | FLx2 | fL2 | f0 | fH1 | fHx | fH2 | >fH2 |
频率大小 | 40HZ | 100HZ | 200HZ | 400HZ | 1KHZ | 2.5KHZ | 10KHZ | 25KHZ | 50KHZ |
低频提高频衰 | Vi/v | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
Vo/v | 1.500 | 0.450 | 0.250 | 0.160 | 0.112 | 0.082 | 0.053 | 0.026 | 0.012 |
Av/dB | 17.5 | 13.06 | 7.96 | 4.08 | 0.98 | -1.72 | -5.51 | -11.7 | 18.40 |
低频衰高频提 | Vi/v | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 接0.1 |
Vo/v | 0.026 | 0.024 | 0.051 | 0.070 | 105 | 0.172 | 0.432 | 0.502 | 0.766 |
Av/dB | -17.72 | -12.40 | -5.85 | -3.10 | 0.42 | 4.71 | 12.71 | 14.01 | 17.68 |
| | | | | | | | | | |
2.频率响应
六、PCB及实物图
1、整机电路
2、PCB图
3、实物图
（1）、正面图
（2）、背面图
七、设计、安装及调试中的体会
1、布线时应按照电路的功能一级一级地布线，输出级应远离输入级，连线间尽量短，以减少可能出现的自激，应该将电源和输出放入右边，输入放入左边。
2、本实验由于制版的工艺，导线应该稍粗一点，地线和电源线中的电流较大，故要比一般的线更粗一点。
3、库中的滑动变阻器不合适，所以应该自己画一个滑动变阻器，还应该将原件的封装该的稍大一点，以方便焊接。。
4、在制作印制电路板过程中，首先应将腐蚀液加热（加快腐蚀时的反应速率，节省制版时间）。
5、腐蚀过程中每隔一段时间应检查腐蚀是否完毕。以避免过度腐蚀使电路板全部被腐蚀的现象。其次，要特别注意安全性操作。显影液和腐蚀液具有很强的腐蚀性，应防止液体溅到皮肤上（若皮肤沾到液体，立即用清水冲洗）。
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