大学
课程设计实验报告 课程名称：
学院：
专业：
姓名：
学号：
提交日期：
音响系统放大器设计
【实验内容】
前置放大器可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号作功率放大以推动扬声器。其组成框图如下图所示：
指标要求如下：
（１）负载阻抗R=８Ω；
（２）不失真输出功率Po=2W；
（３）带宽BW ≥１00Hz ~ 10kHz；
（４）输入阻抗 Ri≥500kΩ；
（５）整机效率η≥50%；
（６）输入灵敏度话筒输入端≤5mV；
参考元器件：NE5532，TDA2030 等。
【实验目的】
1. 熟悉使用multisim软件工具。
2. 学习将数电、模电知识相结合。
3. 通过模拟，增强独立分析与解决问题的能力。
【报告内容】
方案设计
根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，结合实际生活中的音响放大器的功能，设计一款由话筒放大电路、混合前置放大电路、调频电路和功放组成的电路。
对照上述框图，根据技术指标的要求，已知话筒放大器的输入灵敏度＜5mV，而输出功率P。＝2W，则可确定总的增益和各放大器的增益.
输出电压有效为:
Vo=√PoRL=4V
总的电压增益A=4000/5=800；
为留有一定的余量，确定总电压增益为1400，即63dB。
1. 话筒放大电路：
因为话筒接入后由于干扰的作用可能会产生噪音，故在话筒输入和地直接接一47uF电容，噪音基本消除。
由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ，所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号，其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
电路如图所示，为同相比例放大器，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。
其放大倍数为Au=1+R3/R4，现取R3=90kΩ，R4=10kΩ。电路中的电容
用来滤波。
2. 混合前置放大器：
混合前置放大器的作用是将其它声音如音乐与话筒放大器输出的信号进行混合放大，9号线处接其它声音信号，10号线接话筒放大器输出信号。其电路如图所示，由于本实验中未要求进行声音的混合，故将9号线接地。此级为反相加法器电路，输出与输人电压间的关系为uo=-（R1/R4），现取R1=100kΩ，R4=25kΩ。电路中的电容均为滤除输入输出波形中的低频段多余干扰信号。
3. 调频电路：
音调控制曲线
调频电路的作用是控制、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。低频段信号输入时C4很小因而相当于断路，仅有滑阻R5可以控制信号变化，R5滑动触头从左向右低频信号从衰减到放大；相应的，高频段信号输入时，C2、C3很大因而相当于断路，仅有滑阻R6可以控制信号变化，R6滑动触头从左向右低频信号从放大到衰减。而中频信号输入时，无论调动R5或R6的大小，输出信号均无明显变化。
此级无放大功能。
4. 功放电路:
（1） 电路工作原理
三极管Q1、Q2为相同类型的NPN管，所组成的复合管仍为NPN型。Q3、Q4为不同类型的晶体管，所组成的复合管的导电极性由第一只管决定，即为PNP型。R4、R5、R14及二极管D1、D2所组成的支路是两对复合管的基极偏置电路。为减小静态功耗和克服交越失真，静态时Q1、Q4应工作在微导通状态，称此状态为有甲乙类状态。二极管D1、D2与三极管Q1、Q4应为相同类型的半导体材料。R14用于调整复合管的微导通状态，其调节范围不能太大，一般采用几百欧姆或1KΩ电位器。搭装电路时首先应使R14的阻值为零，在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。否则会因R14的阻值较大而使复合管损坏。
R8、R9用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十欧姆至几百欧姆。R10、R11为负反馈电阻，可以改善功率放大器的性能，一般为几欧姆。R6、R7称为平衡电阻，使Q1、Q4的输出对称，一般为几十欧姆至几百欧姆。功放在交流信号输入时的工作过程如下：当音频信号Vi为正半周时，运放的输出电压VC上升，VB亦上升，结果Q3、Q4截止，Q1、Q2导通，负载RL中只有正向电流IL，且随Vi增加而增加。反之，当Vi为负半周时，负载RL中只有负向电流I L且随Vi的负向增加而增加。只有当Vi变化一周时负载RL才获得一个完整的交流信号。
（2）静态工作点设置
设电路参数完全对称。静态时功放的输出端O点对地的电位应为零，即VO=0，常称0点位“交流零点”。电阻R1接地，一方面决定了同相放大器的输入电阻，另一方面保证了静态时同相端电位为零，即V+=0 。由于运放的反相端经R3、R13接交流零点，所以V-=0 。故静态时运放的输出Vo=0 。调节RP1电位器可改变功放的负反馈深度。电路的静态工作点主要由I0决定，I0过小会使晶体管Q2、Q3工作在乙类状态，输出信号会出现交越失真，I0过大会增加静态功耗使功放的效率降低。综合考虑，对于数瓦的功放，一般取I0 = 1mA ~ 3mA，以使T3、T4工作在甲乙类状态。
参数计算：放大倍数Au=1+（R+R3）/R2;R为滑动变阻器R13接入电路的阻值。
【调试结果】
1. 功率放大器的输出端接额定负载电阻RL(代替扬声器)，逐渐增大输入电压
Vi，直到vo的波形刚好不出现削波失真(或
2. 使Vi从零开始逐渐增大，直到Vo达到额定功率值时所对应的电压值，此
时对应的Vi值即为输入灵敏度。输入灵敏度为2.7mV。
3. 带宽为10Hz~50kHz。
4. 效率为55%。
5. 各频率下的波形
红色为输出，蓝色为输入。
1kHz时的输出波形
10kHz时的输出波形
100Hz时的输出波形
总的电路图：
【结论与心得】
通过这五天的学习与实践，我认识到了理论与实际的差距原来如此之大，学理论容易但要将理论用于实际却不容易。这次的课程设计，不仅使我温习了书本上的理论知识，而且使我学会了如何把它应用到具体实践当中，做到了理论与实践相结合。虽然这次设计的结果并未达到要求的指标但却锻炼了我的动手能力，以前只是单纯注重理论知识的积累，忽略了它的实践意义。这就要求自己在今后的学习中要不断的扩充知识，同时还要加强自身探索能力的培养。希望学校能给我们创造更多这样的机会，让我们将理论与实际结合起来。
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课程设计实验报告 课程名称：
学院：
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姓名：
学号：
提交日期：
音响系统放大器设计
【实验内容】
前置放大器可分为信号前置放大器和主控前置放大器。信号前置放大器的作用是均衡输入信号并改善其信噪比；主控前置放大器的功能是放大信号、控制并美化音质；功率放大器及电源部分的主要功能是提供整机电源及对前置放大器来的信号作功率放大以推动扬声器。其组成框图如下图所示：
指标要求如下：
（１）负载阻抗R=８Ω；
（２）不失真输出功率Po=2W；
（３）带宽BW ≥１00Hz ~ 10kHz；
（４）输入阻抗 Ri≥500kΩ；
（５）整机效率η≥50%；
（６）输入灵敏度话筒输入端≤5mV；
参考元器件：NE5532，TDA2030 等。
【实验目的】
1. 熟悉使用multisim软件工具。
2. 学习将数电、模电知识相结合。
3. 通过模拟，增强独立分析与解决问题的能力。
【报告内容】
方案设计
根据给定的设计任务和要求与下面的设计提示，结合实际生活中的音响放大器的功能，设计一款由话筒放大电路、混合前置放大电路、调频电路和功放组成的电路。
对照上述框图，根据技术指标的要求，已知话筒放大器的输入灵敏度＜5mV，而输出功率P。＝2W，则可确定总的增益和各放大器的增益.
输出电压有效为:
Vo=√PoRL=4V
总的电压增益A=4000/5=800；
为留有一定的余量，确定总电压增益为1400，即63dB。
1. 话筒放大电路：
因为话筒接入后由于干扰的作用可能会产生噪音，故在话筒输入和地直接接一47uF电容，噪音基本消除。
由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ，所以话筒放大器的作用是不失真地放大声音信号，其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
电路如图所示，为同相比例放大器，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。
其放大倍数为Au=1+R3/R4，现取R3=90kΩ，R4=10kΩ。电路中的电容
用来滤波。
2. 混合前置放大器：
混合前置放大器的作用是将其它声音如音乐与话筒放大器输出的信号进行混合放大，9号线处接其它声音信号，10号线接话筒放大器输出信号。其电路如图所示，由于本实验中未要求进行声音的混合，故将9号线接地。此级为反相加法器电路，输出与输人电压间的关系为uo=-（R1/R4），现取R1=100kΩ，R4=25kΩ。电路中的电容均为滤除输入输出波形中的低频段多余干扰信号。
3. 调频电路：
音调控制曲线
调频电路的作用是控制、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。低频段信号输入时C4很小因而相当于断路，仅有滑阻R5可以控制信号变化，R5滑动触头从左向右低频信号从衰减到放大；相应的，高频段信号输入时，C2、C3很大因而相当于断路，仅有滑阻R6可以控制信号变化，R6滑动触头从左向右低频信号从放大到衰减。而中频信号输入时，无论调动R5或R6的大小，输出信号均无明显变化。
此级无放大功能。
4. 功放电路:
（1） 电路工作原理
三极管Q1、Q2为相同类型的NPN管，所组成的复合管仍为NPN型。Q3、Q4为不同类型的晶体管，所组成的复合管的导电极性由第一只管决定，即为PNP型。R4、R5、R14及二极管D1、D2所组成的支路是两对复合管的基极偏置电路。为减小静态功耗和克服交越失真，静态时Q1、Q4应工作在微导通状态，称此状态为有甲乙类状态。二极管D1、D2与三极管Q1、Q4应为相同类型的半导体材料。R14用于调整复合管的微导通状态，其调节范围不能太大，一般采用几百欧姆或1KΩ电位器。搭装电路时首先应使R14的阻值为零，在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。否则会因R14的阻值较大而使复合管损坏。
R8、R9用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十欧姆至几百欧姆。R10、R11为负反馈电阻，可以改善功率放大器的性能，一般为几欧姆。R6、R7称为平衡电阻，使Q1、Q4的输出对称，一般为几十欧姆至几百欧姆。功放在交流信号输入时的工作过程如下：当音频信号Vi为正半周时，运放的输出电压VC上升，VB亦上升，结果Q3、Q4截止，Q1、Q2导通，负载RL中只有正向电流IL，且随Vi增加而增加。反之，当Vi为负半周时，负载RL中只有负向电流I L且随Vi的负向增加而增加。只有当Vi变化一周时负载RL才获得一个完整的交流信号。
（2）静态工作点设置
设电路参数完全对称。静态时功放的输出端O点对地的电位应为零，即VO=0，常称0点位“交流零点”。电阻R1接地，一方面决定了同相放大器的输入电阻，另一方面保证了静态时同相端电位为零，即V+=0 。由于运放的反相端经R3、R13接交流零点，所以V-=0 。故静态时运放的输出Vo=0 。调节RP1电位器可改变功放的负反馈深度。电路的静态工作点主要由I0决定，I0过小会使晶体管Q2、Q3工作在乙类状态，输出信号会出现交越失真，I0过大会增加静态功耗使功放的效率降低。综合考虑，对于数瓦的功放，一般取I0 = 1mA ~ 3mA，以使T3、T4工作在甲乙类状态。
参数计算：放大倍数Au=1+（R+R3）/R2;R为滑动变阻器R13接入电路的阻值。
【调试结果】
1. 功率放大器的输出端接额定负载电阻RL(代替扬声器)，逐渐增大输入电压
Vi，直到vo的波形刚好不出现削波失真(或
2. 使Vi从零开始逐渐增大，直到Vo达到额定功率值时所对应的电压值，此
时对应的Vi值即为输入灵敏度。输入灵敏度为2.7mV。
3. 带宽为10Hz~50kHz。
4. 效率为55%。
5. 各频率下的波形
红色为输出，蓝色为输入。
1kHz时的输出波形
10kHz时的输出波形
100Hz时的输出波形
总的电路图：
【结论与心得】
通过这五天的学习与实践，我认识到了理论与实际的差距原来如此之大，学理论容易但要将理论用于实际却不容易。这次的课程设计，不仅使我温习了书本上的理论知识，而且使我学会了如何把它应用到具体实践当中，做到了理论与实践相结合。虽然这次设计的结果并未达到要求的指标但却锻炼了我的动手能力，以前只是单纯注重理论知识的积累，忽略了它的实践意义。这就要求自己在今后的学习中要不断的扩充知识，同时还要加强自身探索能力的培养。希望学校能给我们创造更多这样的机会，让我们将理论与实际结合起来。