音频 放大器.docx
- 文档编号:5614976
- 上传时间:2022-12-29
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:235.76KB
音频 放大器.docx
《音频 放大器.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《音频 放大器.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
音频放大器
课程设计
课程名称
模拟电子技术
题目名称
音频放大器
专业班级
学生姓名
学号
指导教师
田娟
二零一五年十二月二十八日
音频放大器
1设计任务书
1.1应用意义
OCL(OutputCapacitorless无输出电容器)电路是采用正负两组对称电源供电,没有输出电容器的直接耦合的单端推挽电路,负载接在两只输出管中点和电源中点。
OCL功率放大器是在OTL功率放大器的基础上发展起来的一种全频带直接耦合低功率放大器,它在高保真扩音系统中得到了广泛应用。
1.2设计要求
(1)分析电路的组成及工作原理。
(2)分析单元电路设计计算。
(3)采用衰减式音调控制电路。
(4)说明电路调试的基本方法。
(5)画出完整电路图。
(6)小结和讨论。
1.3设计的技术要求指标
本次课程设计需要采用全部或部分分立元件设计此OCL音频功率放大器。
并设计出此功率放大器所需的直流稳压电源。
设计参数如下所示:
(1)额定输出功率。
(2)负载阻抗。
(3)失真度输入电压:
Ui≤100mV
(4)频率响应:
50Hz~20kHz
(5)音调控制范围:
(6)低音:
100Hz±12dB
(7)高音:
10kHz±12dB
(8)稳定性:
在电源为±15~24V范围内变化时,输出零点漂移≦100mV。
1.4设计方案论证
根据本课题要求,我们所设计的低功率放大器应由以下几部分组成:
输入级、音调控制电路、输出级。
1.4.1输入级
主要是把输入的音频信号有效的传递到下一级,并完成信号源的阻抗变换。
1.4.2音调控制电路
完成高低音的提升和衰减,为了与音调控制电路配合,这部分还应设置电压放大电路。
1.4.3输出级
将电压信号进行功率放大,以使在扬声器上得到足够大的不失真功率。
音频放大器的组成方框图可用表示如图1-1所示。
图1-1音频放大器组成方框图
音频放大器的组成包括:
输出级、电压放大及音调控制电路、功率放大器三部分组成。
2音频放大器的共组原理
2.1输入级
电路采用射极输出器作为输入级,利用它的高输入电阻以减小信号电流如图2-1所示。
图2-1输入级
2.2电压放大电路
电压放大电路由运算放大器A1(MC1458)构成,A1和外接的电阻元件构成典型的同相输入放大电路。
该电路的放大倍数Au1
图2-2中所示的R6为直流平衡电阻,C13为外接的校正电容,用来消除电路可能产生的高频振荡,它应接在运放的补偿端上,如果采用带有内部校正的运算放大器时它就可以省略了。
图2-2电压放大电路
2.3音调控制电路
音调调节电路有多种类型,常用的有三种:
一是衰减式RC音调控制电路,另一种是反馈式音调控制电路,第三种是混合式音调控制电路。
下面主要介绍衰减式音调控制电路。
图2-3衰减式RC音频调控电路
图2-4中频区等效电路
2.3.1中频区
C1C2相当于断路,C3、C4相当于短路,等效电路如上图2-4所示。
2.3.2低音区
C1C2相当于断路,C3、C4不可认为短路,等效电路如图2-5所示。
图2-5低频区等效电路图
图2-6Rw2动端在最上端时等效电路图
(1)当Rw2动端在最上端时,等效电路如图2-6所示。
电路的电压传输系数如下,幅频特性图如图2-7所示。
图2-7Rw2动端在最上端时幅频特性图
(2)当Rw2动端在最下端时,等效电路如图2-8所示。
电路的电压传输系数如下,幅频特性图如图2-9所示。
图2-8Rw2动端在最下端时等效电路图
图2-9Rw2动端在最下端时幅频特性图
2.3.3高音区
C3、C4认为短路,等效电路如图2-10所示。
图2-10高音控制简化电路
(1)滑动端移至最上端(A点)时,由于Rw1>>R2等效电路如图2-11所示。
图2-11滑动端移至最上端时等效电路图
该等效电路的电压传输系数如下,幅频特性图如图2-12所示。
图2-12滑动端移至最上端时幅频特性图
(2)滑动端移至最下端(B点)时,等效电路图如图2-13所示,幅频特性图如图2-14所示。
图2-13滑动端移至最下端时等效电路图
图2-14滑动端移至最下端时幅频特性图
结果如下图2-15所示。
图2-15高低音提升衰减曲线图
2.4输出级
输出级由两部分组成,一个是功率放大电路,另一个是功率放大的驱动电路。
2.4.1驱动级
为了得到大的输出功率,就需要有较大幅值的电压信号和一定数值的电流才能推动功率放大电路。
驱动级应有较大的电压放大倍数。
2.4.2功率放大器
现在都广泛采用互补对称式功放电路,图2-16所示的功率放大器为OCL电路,它由晶体管T2,T3,T4,T5组成,是一种准互补对称式输出电路,为了稳定输出电压和减少失真,输出级都接有较深的负反馈(通过RF构成电压串联负反馈),中频闭环电压放大倍数公式。
图2-16输出级
综上所述,音频放大电路的工作是将微弱的音频信号送入输入级,经阻抗变换后其输出信号进入音调控制电路进行电压放大和高低音提升或衰减,然后再送入OCL功率放大器,产生足够大的输出功率,推动扬声器发声。
3计算机仿真遇到的问题及解决方法
3.1调整零点漂移
零点漂移可描述为:
指当放大电路输入信号为零时,由于温度的变化,电源电压不稳定等因素的影响,使静态工作点发生变化,并逐级放大和传输,导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象,它又被称为:
零漂。
在软件仿真中,零点漂移主要体现在,输出信号的震荡中心不在X坐标轴位置。
在OCL功率放大电路中使用差分式输入放大电路的目的就是为了抑制共模增益,减小零点漂移的目的,电路首先需要调整的就是差分式放大电路中两个差分管的电流情况。
3.2调整静态工作点
检查每个晶体管的静态工作电压,是每一个晶体管基级和发射级之间的电压在0.7V左右,如果没有正常的静态工作电压,输出波形将会是一条直线,或者是一个幅度极小的偏移极大的正弦波。
调整方法是,对于有不正常静态电压的三极管,调整他们的集电极电阻和发射级电阻,或者调解基级与上一级耦合的电阻。
3.3调整交越失真
我们在分析时,是把三级管的门限电压看做为零,但实际中,门限电压不能为零,且电压和电流的关系不是线性的,在输入电压较低时,输出电压存在着死区,此段输出电压与输入电压不存在线性关系,产生失真。
这种失真出现在通过零值处,因此它被称为交越失真。
3.4调整功放增益
功率放大是对放大后负载能够得到的功率有一定要求的所以功率增益没有达到要求的一定要进行调整。
如果放大倍数一直不能满足要求,也要增大直流提供的电源的电压。
3.5调整幅频特性曲线
由于老师对幅频特性有一定要求,所以为了达到这一要求,需要调整电路中的一些关键的电容。
3.6调整输入灵敏度
接线同上,当输出功率为额定值时,测得输入电压为Ui,其值应低于指标要求,否则应改变电阻值以增大电压放大倍数。
3.7仿真结果及心得
其输出的仿真波形图,如图3-1所示。
图3-1仿真波形
从模拟图表仿真结果可知:
当输入信号为频率1Hz,100mVP的正弦波时,电路对输入信号进行了同相放大,而当输入信号幅值过大,功率放大器的输出信号出现严重失真,失去了音频放大的意义。
此次课程设计,我学会了如何使用multisim仿真软件,而且正式通过这次课程设计,我懂得如何把学到的理论知识运用到实践中,这样不仅巩固了理论,我的动手能力也提高了不少。
因为这是一次课程设计,期间遇到不少困难,不知如何运用仿真软件,也不知如何通过给定的条件去设计所需的产品,刚开始接触的时候真的是一头雾水,很想放弃,但是我说服自己一定眼坚持下去,最后我也战胜了自己。
通过上网XX资料,与同学互相讨论,慢慢的进入状态,开始设计OCL音频功率放大器。
通过仿真,我认为我设计的音频功率放大器满足要求,所以我用我之前学过的altiumdesigner软件画出了该设计的原理图,经过调试与硬件检测发现我的设计真的没有问题,那时真的很开心。
所以,这一系列的过程,我真的学到了不少东西。
当然,我还学会如何撰写课程设计报告,为将来写毕业论文打好坚实的基础。
所以我觉得任何时候都不要小看自己,要相信自己潜力无限,要学会挖掘自己的潜能,更要学会鼓励自己,因为做任何事情不可能每一次都一帆风顺,当你失败的时候,要学会去思考问题解决问题,或许有时候失败带给自己的东西远胜过一帆风顺的成功。
这次课程设计我更深刻的体会就是无论何事,都必须认真对待,态度决定一切。
感谢我们的《模拟电子技术》课程教师,同时也是《模拟电子技术课程设计》指导老师田娟老师,在我们学习理论和实践的过程中给予的指导和帮助,使我们在学习、实践、解决问题和讨论交流中提升自我。
参考文献
[1]任为民.电子技术基础课程设计指导.北京:
中央广播电视大学出版社,1989
[2]应巧琴.模拟电子技术基础.北京:
高等教育出版社,1992
[3]唐远炎.OTLOCL低频放大电路集锦.北京:
人民邮电出版社,1985
[4]赵保经.音响集成电路及其应用.北京:
人民邮电出版社,1984
[5]杨素行.模拟电子电路.北京:
中央广播电视大学出版社,1994
[6]宋春宋.通用集成电路速查手册.济南:
山东科学技术出版社,1995
附件A整体电路图
附件B系统元器件清单
元件名称
型号×数量
电阻
22Ω×2,220Ω×2,510Ω×2,1.0kΩ×3,3kΩ×1,5.1kΩ×1,10kΩ×2,47kΩ×2,100kΩ×2,20kΩ×1,6.1kΩ×1,300kΩ×2,30kΩ×1
电容
10uF×4,20uF×2,100uF×1,33uF×1,0.1F×1,0.01F×1,0.02F×1,2200pF×1
三极管
2N1711×4,2N1132×1
扬声器
XLVI
功率放大器
MC1458×2
电源
15V
其他
开关,导线若干
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 音频 放大器