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音响放大器的设计实验报告
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课题名称：音响放大器的设计
内容摘要：㈠了解音响放大器的基本组成和总体设计
㈡了解音响放大器各组成部分的具体设计
㈢了解Multisim 的基本操作和命令
㈣利用Multisim 设计实验电路并进行仿真验证
㈤音响放大器的实物安装与调试

设计要求：设计一个音响放大器，要求具有音调输出控制，卡拉OK伴唱，对话筒与录音机的输出信号进行扩音。已知话筒的输出电压为5mV，录音机的输出信号为100mV，电路要求达到的主要技术指标如下：
1 额定功率Po＝0.5W（失真度<10％）；
2负载阻抗R＝80Ω（Vs＝9V）；
3 频率响应fl～fH＝40Hz～10KHz；
4音调控制特性：1KHz处增益为0dB，40Hz和10KHz处有±12dB的调节范围，AVL＝AVH>=+20dB；输入阻抗Ri>>20Ω

总体方案选择的论证:
本次实验主要通过对音响放大器的设计，来了解音响放大器的组成，掌握音响放大器的设计方法，学会综合运用所学的知识对实际问题进行分析和解决。
音响放大器的基本组成如图2-1所示。

从上图可以看到，音响放大器主要由语音放大器、混合前置放大器、音调控制器和功率放大器等电路组成。设计时先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及级数指标要求分配各级电压增益，然后分别计算各级电路的参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。本题需要设计的电路为语音放大器、混合前置放大器、音调控制器和功率放大器。根据题意的要求，可得各级的增益分配如图2-2所示

最后，根据上图的增益分配，调节各个放大级的参数，便设计出理想的音响放大器了。

单元电路的设计
1、语音放大器
由于话筒的输出信号一般只有左右，而输出阻抗达到，所以要求语音放大器的输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗，而且不失真地放大声音信号，频率也应满足整个放大器的要求。因此，语音放大器可采用集成运放组成的同相放大器构成，具体电路如图2-3所示。

由于要求语音放大级的放大倍数为7.5，所以选择，采用阻值为的电位器，使放大器可以根据需要调整。
3、 音调控制器
常用的音调控制电路有三种：（1）衰减式RC音调控制电路，其调节范围较宽，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。
图2-5
反馈型音调控制电路的原理图如图2-5所示。
根据音响放大器的设计技术指标，要使，结合的表达式可知，R5、R6、RP2的阻值一般取到几千欧到几百欧。现取RP2=100KΩ，有

C5=1∕2πfL1PR5 R6=PR5∕(fL2/fL1)-1

取标称值，则C5=100nF，R6=2KΩ。

在低音时，音调控制电路输入阻抗近似为，所以级间耦合电容可取C7=47μF
3、功率放大器（功放）是音响放大器的核心电路，它的作用是给负载（扬声器）提供一定的输出功率。
本功率放大器采用集成功放TDA2030，它内部为甲乙类推挽功放电路，效率高，具有输出短路保护，过热自动闭锁等功能。该放大器的特点是无输出变压器（OTL），驱动电流大，谐波失真低，交越失真小，且外围元件少，安装调试方便。

仿真结果
1、语音放大器
（1）按下图连接好电路，根据设计要求确定电路中的电阻和电容的具体数值，便将其保存成电路文件。

图3.1语音放大器仿真电路图
（2）动态指标Av的测试
在电路的输入端输入信号频率为1Khz的正弦波，调整输入信号的幅度，使输出电压Vo不失真，将测试结果填入表3-1，并与理论值比较
（3）幅频特性的测量
将频率特性测试仪接入电路，根据上，下限频率，的定义，当电压放大倍数的幅值下降3dB时所对应的频率即为电路的上，下限频率，将从测试结果填入表3-2.

图3.2语音放大器的频率上下限测试

表3-1 语音放大器放大倍数的测试结果

（实测）
10
100
10
77.79
11
11
10
50
10
59.896
6
5.99
10
70
10
79.930
8
7.99
表3-2语音放大器上，下限频率的测试结果

测量值
69.1584KZ
0Hz

2、音调控制电路
（1）电路设计
按下图接好电路，根据设计确定电路中电阻和电容的具体数值，并将其保存成电路文件。

图3.6音调控制电路仿真电路图

（2）音调控制特性的测量：
低音衰减与提升：
将高音提升与衰减电位器PR3滑动端调到居中位置（即可变电阻器PR3的百分比为50%），低音提升和衰减电位器PR2滑头调到最左边（低音提升最大位置，即可变电阻器PR2的百分比为100%）.
①调节信号发生器，使输出信号f=40HZ,Vm=100mV,调节电路中音量调节电位器PR1，使电路输出电压达到最大值，记录此时PR1的数值和输出电压的幅值。
PR1= 0 K Vom= 698.0mV
②保持PR1的数值和输入信号幅度不变，讲频率特性测试仪接入电路，设置工作频率的范围为40HZ----1KZ,测试电路的幅频响应曲线，并记录。（由于此时C1被短路，当F增大是，Vo将减小。）观察所记录的幅频响应曲线，从图中独处低音部分的最大提升量并做记录，判断其是否符合理论设计的指标。
F=40HZ时，低音的最大提升量= 17.004dB
③将低音提升和衰减电位器PR2滑动端调到最右边（低音衰减最大位置，即可变电阻器PR2的百分比为0%），重复（3）的步骤。（由于此时C2被短路，当f增大时，Vo将增大。）
F=40HZ时，低音的最大衰减量= -16.933dB

图3.7 音调控制器 （低音提升最大位置）频率响应曲线

图3.8 音调控制器 （低音衰减最大位置）频率响应曲线
高音提升和衰减
将低音提升与衰减电位器PR2滑动端调到居中位置（即可变电阻器PR2的百分比为50%），高音提升和衰减电位器PR3滑头调到最左边（高音提升最大位置，即可变电阻器PR3的百分比为100%）.
①调节信号发生器，使输出信号f=10KHZ,Vm=100mV,调节电路中音量调节电位器PR1，使电路输出电压达到最大值，记录此时PR3的数值和输出电压的幅值。
PR1= 0 K Vom= 463mV
②保持PR1的数值和输入信号幅度不变，讲频率特性测试仪介入电路，设置工作频率的范围为10KHZ----1KZ,测试电路的幅频响应曲线，并记录。（由于此时C2被短路，当F减少时，Vo将减小。）观察所记录的幅频响应曲线，从图中独处高音部分的最大提升量并做记录，判断其是否符合理论设计的指标。
F=10KHZ时，高音的最大提升量= 13.274dB
③ 将高音提升和衰减电位器PR3滑动端调到最右边（高音衰减最大位置，既可变电阻器PR3的百分比为0%），重复（3）的步骤。（由于此时C2被短路当f减少时，Vo将增大。）
F=10KHZ时，高音的最大衰减量= -12.78dB

图3.9 音调控制器 （高音提升最大位置）频率响应曲线

图3.10音调控制器 （高音衰减最大位置）频率响应曲线

3、功率放大电路

图3.11 功率放大器仿真电路图

输出电压波形图如下：

心得感悟：通过本次实验让我了解了Multisim 的基本操作和命令,并且利用Multisim 设计实验电路并进行仿真验证，了解音响放大器各组成部分的具体设计和音响放大器的实物安装与调试。
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