音頻功率放大器畢業(yè)設計

1、<p>　　題目 音頻功率放大器 </p><p><b>　　目      錄</b></p><p>　　引言 …………………………………………………………………………………2</p><p>　　第一章　電源電路……………………………

2、…………………………………………3</p><p>　　第一節(jié)、電路組成及各部分電路作用……………………………………………3</p><p>　　第二節(jié)、各部分電路工作原理……………………………………………………3</p><p>　　第二章　前置放大電路…………………………………………………………………6</p><p>　　第一節(jié)、前置放

3、大器的功能………………………………………………………6</p><p>　　第二節(jié)、前置放大器的技術要求…………………………………………………6</p><p>　　第三節(jié)、集成電路前置放大電路…………………………………………………7</p><p>　　第三章　分頻器電路………………………………………………………………… 13</p><p&g

4、t;　　第四章　功率放大電路……………………………………………………………… 14</p><p>　　第一節(jié)、　功率放大器的設計………………………………………………… 14</p><p>　　第二節(jié)、TDA系列的集成功率放大電路  ………………………………………15</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試結果分析……………………………………………………

5、…… 19</p><p>　　結論…………………………………………………………………………………… 19</p><p>　　致  謝………………………………………………………………………………… 20</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………… 20</p><p>　　附　錄………

6、………………………………………………………………………… 21</p><p><b>　　音頻功率放大器</b></p><p>　　摘要：隨著人們的生活水平的進一步提高，音響設備系統(tǒng)已經(jīng)步入了人們的家庭，為此對音響裝置的原理，性能進行了研究。本文主要介紹了音響裝置的組成和電路工作原理，內(nèi)容涉及輸入前置放大電路，功率放大電路，分頻器電路，電源電路。音響裝置中主要構成

7、部分之一的功放電路，它的保真度指標之一是頻率響應。幾乎所有的功率放大器的頻響特性并不是完全平直的，也就是說它對音源信號中的各頻率成分并不能給予同樣程度的放大，尤其在高，低頻兩端較大的衰減，為了調(diào)整和校正這種不平衡，在音響系統(tǒng)中設置了分頻器，實現(xiàn)了高，低頻率可調(diào)的音響系統(tǒng)，讓其接近現(xiàn)場演奏，演唱的效果。</p><p>　　關鍵詞： 電源 分頻器 前置放大器 功率放大器</p><

8、p><b>　　引言</b></p><p>　　我國音響裝置的發(fā)展歷史是悠久的。五十年代從收音機、電唱機等單個音響裝置發(fā)展起來的。六十年代，隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，出現(xiàn)了落地式收音機，以及把收音和電唱組合起來。如我國在五十年代末六十年代初曾生產(chǎn)過的熊貓牌和美多牌高級落地式多用音響“裝置”。這一類機器雖然還不能稱之為音響裝置，但已經(jīng)開始向音響裝置的領域邁進了一大步。真正的音響裝置是伴隨著立

9、體聲唱的應用以及后來的立體聲錄音機和調(diào)頻立體聲廣播的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。七十年代，音響技術和音響裝置已趨于成熟階段。在此階段音響裝置作為家用電器的一個重要成員而被投入大批量的工業(yè)生產(chǎn)。八十年代，音響裝置開始向性能更加完美、使用操作更加完善可靠的方向發(fā)展，生產(chǎn)出了高級的大型音響組合、薄形和超薄形性等形形色色的音響裝置以及微型音響裝置、便攜式音響裝置以及所謂"音樂中心"的音響裝置。到了現(xiàn)在，音響技術上就有更多新的突破，如將

10、數(shù)字技術和激光技術引入音響技術領域。尤其是數(shù)字編碼技術已廣泛用于音響裝置、視聽裝置，使視聽裝置發(fā)生了革命性的變化，對今后視聽裝置的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，如現(xiàn)在的MP3，MP4，MP5等。隨著社會不斷的發(fā)展，人們的生活水平也在不斷的提高，許許多</p><p>　　音響裝置的核心部分是功率放大器，無論是調(diào)諧器輸出的信號，還是錄音機，VCD，MP3等輸出的信號，都必須經(jīng)過放大以后，才能推動揚聲器放出聲音。在音響裝置中

11、，功率放大器起著承前(接收來自調(diào)諧器，VCD，MP3等輸出的信號)啟后(推動揚聲器發(fā)音)的關鍵作用。因此，對揚聲器的功能和性能提出了越來越高的要求，一套音響裝置的效果如何是與揚聲器性能的好壞密不可分的。</p><p>　　一部完整的功率放大器應包括前置放大器和功率放大器（推動級）兩大部分。前置放大器應能將各種來源(調(diào)諧器，VCD，MP3等等)不同的電壓信號變成形狀相同的輸出電壓送到功率放大器，同時還可能須修正頻

12、率特性，以使放音輸出恢復原來聲源頻率特性，這又叫頻率均衡。此外，在這一級還包括各種控制部分，如音調(diào)調(diào)節(jié)、音量控制、平衡控制、等響度控制、高頻或低頻切除控制等等。功率放大器主要是把前級送來的具有一定電平的信號繼續(xù)加以放大以保證獲得足夠的輸出功率去推動揚聲器工作。</p><p>　　設計一個能夠放音樂負載三個揚聲器，并能實現(xiàn)混頻的分頻功能（即將其分為高頻，中頻，低頻）的音響裝置，讓其有較強的立體感，讓聽到的音樂就像

13、是現(xiàn)場演唱的一樣。</p><p><b>　　電源電路</b></p><p><b>　　1.降壓電路</b></p><p>　　降壓電路主要由電源變壓器（降壓變壓器）構成，它的作用是將220V/50Hz的交流電壓降到所需要的電源值，因為電子電路的直流工作電壓通常比較低。變壓器降壓電路的另一個作用是進行交流市電的隔離

14、，使電子電路的底版（線路地線）不帶交流市電，以保證使用安全。除電源變壓器可以進行降壓外，一些電器中還采用電容降壓。雖然電容降壓方式的電路成本較低，但因為它安全性較差，因此本設計采用了變壓器降壓方式。</p><p>　　如圖1.1所示電路，電路中T1只有一組次級線圈，所以T1輸出一種交流電壓，這一電壓直接加到整流電路中。這種降壓電路只能輸出一種電壓，一般用于較簡單的電路，本設計采用了這種變壓器降壓電路。</

15、p><p>　　圖 1.1 單電壓輸出的降壓電路</p><p><b>　　2.整流電路</b></p><p>　　整流電路的作用是將降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉換成直流電，準確地說整流電路只能將交流電轉換成單向脈動性的直流電。整流電路主要由二極管構成，分為半波，全波和橋式幾種，然而本設計采用的是橋式整流電路。</p><

16、;p>　　如圖1.2所式電路中，D1～D4是全橋堆中的4只整流二極管，T1是電源變壓器。</p><p>　　圖1.2全橋堆構成的橋式整流電路</p><p>　　當1端為正電壓，2端為負電壓時，D2和D3同時導通，其導通后的電流回路為1端→D2負極→RL→地端→D3正極→D3負極→2端→通過次級線圈到1端。流過RL電流方向為從上而下，所以RL上的電壓為正，電流流經(jīng)的路徑和輸出電壓波

17、形如圖1.3所式。</p><p>　　圖1.3正半周電流回路和輸出電壓波形</p><p>　　當變壓器次級1端為負電壓，2端為正電壓時，D1和D4同時導通，其導通后的電流回路為2端→D4正極→D4負極→RL→地端→D1正極→D1負極→1端→次級線圈1端 ，通過次級線圈到1端。此時，流過RL的電流也是從上而下的，所以輸出電壓仍然是正極性電壓，電流流經(jīng)的路徑和輸出電壓波形見圖1.4，圖中虛

18、線波形部分為正半周時的輸出電壓波形。</p><p>　　圖1.4負半周電流回路和輸出電壓波形</p><p><b>　　3. 濾波電路</b></p><p>　　濾波電路的作用是將整流電路輸出的單向脈動性直流電壓進行平滑，以獲得脈動較小直流電壓，這一直流電壓可以直接供給電子電路，但電壓不穩(wěn)定（一般應用于對電壓要求不高的電路）。濾波電路一般

19、由電容，電感等儲能元器件構成。</p><p>　　圖1.5為電容濾波電路，由于電容C1對直流電相當于開路，這樣整流電路輸出的直流電壓不能通過C1到地，只有加到負載RL上。對于整流電路輸出的交流成分，因C1容量較大，容抗較小，交流成分通過C1流到地端，而不能加到負載RL。這樣，通過電容C1的濾波，從單向脈動性直流電中取出了所需要的直流電壓+U。</p><p>　　圖1.5電容濾波原理圖&

20、lt;/p><p>　　濾波電容C1的容量越大，對交流成分的容抗就越小，使殘留在負載RL上的交流成分越小，濾波效果就越好，所以本設計采用的是電容濾波電路。</p><p><b>　　4.穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　由于電子電路要求的電源電壓必須穩(wěn)定，故不能直接使用濾波電路輸出的直流電壓，必須進行穩(wěn)壓處理。</p><

21、p>　　穩(wěn)壓電路的作用是將濾波電路輸出的不穩(wěn)定直流電壓進行穩(wěn)壓處理，以保證輸出的直流電壓不變，不會因其它因素的影響而引起輸出的直流電壓的變化(如負載大小的變化或輸入的交流市電壓的變化時)，穩(wěn)壓電路輸出的直流工作電壓大小則不變，這樣可以保證電子設備的穩(wěn)定工作。</p><p>　　常見的集成穩(wěn)壓有固定式三端穩(wěn)壓器和可調(diào)式三端穩(wěn)壓器，這里采用的是固定式三端穩(wěn)壓器，常見產(chǎn)品如圖1.6</p><

22、;p>　　圖1.6固定式三端穩(wěn)壓器的典型應用（CW78xxx系列）</p><p>　　CW78XX系列穩(wěn)壓器輸出固定的正電壓，如7805輸出為+5V，輸入端接電容Ci可以進一步濾除紋波，輸出端接電容C0能改善負載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。Ci，C0最好采用漏電流小的鉭電容，如果采用電解電容，則電容量要比圖中的數(shù)值增加10倍。LM78XX系列與CW78XX系列功能相近,本設計采用的是LM78XX系列。&l

23、t;/p><p>　　圖1.7為擴展CW78XX系列集成穩(wěn)壓器的輸出電流I0的電路。</p><p>　　圖1.7固定式三端穩(wěn)壓器輸出電流擴展電路（CW78xxx系列）</p><p>　　圖中，T1是擴流功率管，應選用大功率管；T2與R2組成限流保護電流，當輸出電流過大時T2導通，擴展電流I1減少以保護T1。T2的導通電壓是由R2 I1決定，應特別注意其額定功率是否滿

24、足要求，擴展后的輸出電流IL=I0+I1。</p><p>　　所以，根據(jù)以上知識設計出這次的電源電路如圖1.8，包括四個部分：變壓器降壓電路，橋式整流電路，電容濾波電路，三端穩(wěn)壓器電路。</p><p>　　圖1.8本次功放設計的電源電路圖</p><p>　　第二章 前置放大電路</p><p>　　第一節(jié) 前置放大器的功能</p&

25、gt;<p>　　任何功率放大器總是要將音源信號進行放大,然后輸出給揚聲器.音源裝置的種類有多種多樣,如:傳聲器,收音頭,電唱機,錄音機(放音磁頭),線路傳輸以及新近出現(xiàn)的CD唱機等.這些音源裝置的輸出信號電壓差別很大,從零點幾毫伏到幾百毫伏,甚至1～2伏.而功率放大器的輸入靈敏度是一定的,如我們在前面設計的例子中約為50mV。這些音源信號如果從同一輸入接口輸入放大器，或者由于輸入電平過低，使功率放大器的輸出功率不足，不能

26、充分發(fā)揮功率放大器的作用；或者由于輸入電平過高，使放大器的輸出信號產(chǎn)生嚴重過載失真，失去高保真放大的意義。因此，必須設置前置放大器，對輸出放大器的各種輸入信號進行處理；或放大，或衰減，或進行阻抗變換，使其與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。</p><p>　　在各種音源信號中，除了電平差別外，它們的頻率特性有的也不同，如電唱機輸出信號的頻率特性曲線呈上翹形，磁帶放音頻率特性曲線也呈上翹形，即低音呈衰減，高音被升，但

27、它們的衰減和提升的程度又各不同。這樣，在輸入功率放大器之前，必須進行頻率補償，使其頻率特性曲線恢復到接近平坦的狀態(tài)。 </p><p>　　綜上所述，前置放大器的主要功能為：</p><p>　?。ǎ保?對輸入功率放大器的各種音源信號進行加工處理，或放大，或衰減，使其和功率放大器的輸入靈敏度相匹配，使功率放大器充分發(fā)揮其放大和保真的功能。</p><p>　?。ǎ玻?/p>

28、 進行阻抗變換，使各種音源信號的輸出阻抗能與功率放大的輸入阻抗相匹配，實現(xiàn)信號的高效傳輸。</p><p>　?。ǎ常┻M行頻率均衡處理，使音源信號的頻率特性恢復成平坦的狀態(tài)。</p><p>　　第二節(jié) 前置放大器的技術要求</p><p>　　對前置放大器的技術要求，就是必須要和功率放大器的特性相適應，即對功率放大器的技術要求，同樣也適應于前置放大器，而且對前置放

29、大器還應略高一些。否則就不能成為一個高保真系統(tǒng)，也就是說，構成高保真系統(tǒng)的每一個單元都必須是一個高保真單元。</p><p>　?。?）失真度：包括諧波失真和互調(diào)失真，要求分別小于0.1%和0.05%。</p><p>　?。?）信噪比：應大于5dB。</p><p>　?。?）頻率響應：在20Hz～20kHz±0.5Db.</p><

30、p>　　（4）轉換速率：應大于5V/us 。</p><p>　?。?）動態(tài)范圍：應大于75～80dB。</p><p>　?。?）輸入/輸出信號匹配：前置放大器的輸入端分別和節(jié)目源設備以及功率放大器相連，要使信號高質(zhì)量傳輸，必須滿足匹配條件，包括阻抗匹配，電平匹配，傳輸方式匹配等。</p><p>　　（7）均衡網(wǎng)絡要符合RLAA標準和NAB標準。</

31、p><p>　　（8）電源：高質(zhì)量的電源是前置放大器性能好壞的因素之一，應包括低噪音，大容量和低內(nèi)阻等條件。前置放大器的電源應與功率放大器的電源分開，單獨供電。</p><p>　　第二節(jié) 集成電路前置放大電路</p><p>　　２.３.１ 優(yōu)質(zhì)低噪聲前置放大器</p><p>　　如圖2.1優(yōu)質(zhì)低噪前置放大器</p><p

32、>　　電路如圖2.1所示。輸入信號經(jīng)過一個低通濾波器輸入到有場效應管組成的差分放大器進行一次前置放大，差分放大器的輸出分別輸入運算放大器的同相輸入端和反相輸入端。由于運算放大器的輸入端為差分電路，因此由場效應管差分電路輸出的信號，在運放輸入后至少又一次差分放大。</p><p>　　唱機均衡RIAA電路由R7，R8及C6，C7等組成。</p><p><b>　　電路元件選

33、用：</b></p><p>　　差分輸入場效應管可選用3DJ4F或其它低噪聲優(yōu)質(zhì)場效應管，ＩDSS>2mＡ,并按ＩDSS配對，誤差<3%。運算放大器可選用ＴＬ072，ＴＬ082或ＮＥ5532等高性能運放。電阻選用金屬膜電阻，Ｉ級精度。電容采用高質(zhì)量電容，耦合電容采用聚酯電容。電源采用正負對稱的穩(wěn)壓電源。</p><p><b>　　技術指標：</b

34、></p><p>　　輸出噪聲： ２４uＶ（輸入端對地交流短路）；</p><p>　　頻率響應： ２０Ｈz～７５kＨz(平直)；</p><p>　　１０Ｈz～１５０kＨz(＋３dＢ)；</p><p>　　諧波失真: 0.01％（輸出為８Ｖp-p）；</p><p>　　最大輸出： １２Ｖ（失真<

35、0.2％）；</p><p>　　轉換速率： １３Ｖ／us。</p><p>　?。?３.２高精度唱機輸入均衡電路</p><p>　　這是一個由集成運放LF353和晶體管2SC9014組成的高精度唱機輸入均衡電路，電路如圖2.2所示。該電路采用RIAA新標準，即在原三個轉折頻率的基礎上又增加了一個轉折頻率為20Hz的轉折點。它的轉折頻率和相對應的時間常數(shù)分別為：T

36、1=7950us,對應轉頻率為f1=20.02Hz;T2=3180us,對應的f2 =50.05Hz;T3=318us,f3=500.5Hz;T4=75us,f4=2122Hz。</p><p>　　如圖2.2高精度唱機均衡器</p><p>　　電路中對應四個時間常數(shù)的RC網(wǎng)絡為:T2的時間常數(shù)由C1與R2并聯(lián)而成,T3由R4,R2,R5,R1 及C1構成的負反饋網(wǎng)絡決定,T4由R3和C

37、2構成的網(wǎng)絡決定,T1則由R1及C3構成,其時間常數(shù)為750Ω*10μF=7500μs,這個時間常數(shù)比標準T1=7950μs略高,采用標準時間常數(shù),則R1的阻值應采用795Ω的精密電阻.這樣除了專業(yè)化大批量生產(chǎn)外不易做到,而且也無必要。對于一般使者來說，采用標準化系列阻值795Ω或820Ω，其精度已經(jīng)是足夠的了。</p><p>　　由于決定衰減時間常數(shù)的R3與C2的輸出端是與下一級的輸入端相連接的，為了保證衰減

38、時間常數(shù)不致被破壞，下一級的輸入阻抗必須盡可能的高，一般需有10MΩ以上才行。阻抗變換電路至下一級輸入電路的匹配方法有兩種：一種是采用高阻抗運放作阻抗變換，它的優(yōu)點是增益較高，缺點是噪聲較大且易自激和難以調(diào)試。另一種方法是采用低噪聲，高β晶體管作阻抗變換，這種方法的優(yōu)點是電路簡單，信噪比高。該警惕管可以選用LM9014，直流放大系數(shù)應在350～450之間，左右聲道配對使用。實際電路選用hFE=400的LM9014，發(fā)射極電阻選用30kΩ

39、,其輸入阻抗為30k*400=12MΩ，完全能滿足10MΩ以上輸入阻抗的要求。</p><p>　　供電電源電壓采用+12 ～+15V的正負對稱電源，這對提高電路的動態(tài)范圍，降低失真有較好的作用。電路前級增益為30dB,后級阻抗變換電路有6dB的增益，整個電路的總增益為36dB左右，完全可以滿足輸出電壓為2.5 ～5V的接口要求。</p><p>　　元件選用：電路所用運放LF353是一種

40、頻響，低噪聲，大動態(tài)的雙運放，它具有兩路運放增益對稱的特點。也可以選用其它類型的運放如TL072,LM4558以及TL082，NE5534等。</p><p>　　電阻可采用金屬膜電阻，一級精度。C1,C2采用CBB聚苯乙烯電容，C3和C5采用漏電極小的無極性電解電容或鉭電解。C4,R6是配合電磁唱頭的負荷電容和阻抗所設，若采用動圈唱頭則不可以用C4。</p><p>　?。?３.３低噪聲

41、前置放大器</p><p>　　(1) 源阻抗與前置放大器的合理匹配</p><p>　　不同源阻抗的信號源 ,只有滿足源阻抗與前置放大器的合理匹配 ,才能獲得最小噪聲系數(shù)。由噪聲理論 ,放大器的等效輸入噪聲</p><p>　　式中 EnS 為 信 號 源 電 阻 產(chǎn) 生 的 熱 噪 聲, EnS =，K 為波爾茲曼常數(shù), T 為絕對溫度,4 KT =

42、116*10 —20 (在室溫(290 K) 下) ,Δf 為噪聲帶寬; En 和 In 分別為等效到輸入端的噪聲電壓和電流。定義噪聲系數(shù) F =總有效輸入噪聲功率/信號源 EnS 產(chǎn)生的輸入噪聲功率</p><p>　　輸入噪聲功率= </p><p>　　則噪聲系數(shù)(對數(shù)表示)</p><p>　　N F = 10log F = 10log（）<

43、;/p><p>　　圖2. 3是Eni-Rs噪聲系數(shù)圖解。當InRS=En時, Eni最接近EnS ,亦即F得最小值 F| RS=En/In=Fmin。對應的源電阻 Rs = Ro= En/In = 最佳源電阻。此時</p><p>　　Fmin = 1 +EnIn/2KT△f (1)</p><p>　　在最佳源電阻鄰近區(qū)域,

44、F 均能取較小的值,這是我們正確選擇源電阻以達到最佳噪聲性能的依據(jù)。</p><p>　　圖2. 3噪聲系數(shù)Eni-RS模型圖解</p><p>　　(2) 　工作頻率對噪聲系數(shù)的影響</p><p>　　因為 En 、In 均為工作頻率 f 和工作電流的函數(shù)。因此選擇低噪聲運放時, 要考慮它們的影響。如令放大器的固有噪聲功率為 S n = En In ,

45、由[ 1 ] 中提供的S n —f 曲線可看出在中頻率段, S n 為平滑段, 公式(1) 可寫成</p><p>　　Fmin = 1 +Sn/2KT△f (2) </p><p>　　即 Fmin穩(wěn)定, 頻率影響不大。而在高頻和低頻工作時, S n 增加很多, Fmin 將大大增加。另外工作點電流越小, Fmin也越小。</p>

46、<p>　　綜上所述,中頻段工作時, 由于 Fmin 相對穩(wěn)定, 使用低噪聲運放及其它有源器件時,可參照圖 1 進行,主要因素是噪聲阻抗匹配問題。</p><p>　　低頻或超低頻工作時(20Hz 以下) 盡量采用 In 較小或低 1/ f 轉角頻率的低噪聲運放,因為 In 與f ^-1/2成正比。一般可選用結型場效應管(J FET) 或以J FET 作前置級的低噪聲運放。對于純直流信號必須

47、有自動穩(wěn)零裝置或進行調(diào)制 ,如運放 5 G7650。</p><p>　　在較高頻工作時(一般在 100kHz～1MHz 以上 ,視器件而定) ,由于 In 與 f 成正比, S n 即 Fmin也將大大增加,此時應選用截止頻率 f T高的雙極性晶體管或金屬半導體場效應管(MOSFET) 為前置級的低噪聲運放。在超高頻工作時,功率和效率也要在設計中予以考慮。</p><p>　　在超低

48、頻和超高頻工作時 ,噪聲阻抗匹配已不是主要矛盾 ,而應保證其頻率特性為。</p><p>　　(3) 運放的通用噪聲模型</p><p>　　圖 2.4 示出了運放的通用噪聲模型想運放 ,則失調(diào)、漂移及偏置電流均很小 ,故外接的反</p><p>　　饋電阻、匹配電阻均可略去。RS1,RS2看作為信號源內(nèi)阻。反相輸入時, RS2=0 , RS1=RS;同相輸入時,R

49、S1=0,RS2=RS;差動輸入時, RS=2RS1=2RS2;令 RS1=RS2=RS，In1=In2= In </p><p>　　圖 2.4 運算放大器的通用噪聲模型</p><p>　　實際工程應用時, 最佳源電阻 RO 左右(亦即 EnS靠近的一些點) 的一段區(qū)域均能取得好的效果。圖2. 5(a) 中 ,OP - 27/ 37 的最佳源電阻 RSO = 15kΩ左右。工程實際

50、應用時, RS取在8kΩ< Rs < 40kΩ的一段區(qū)間內(nèi) ,NF均很小。由OP-07的曲線看出15k<RS <40k 左右的區(qū)間內(nèi)的數(shù)值 ,為最佳源電阻區(qū)間。圖 2. 5(b) 中可以看出 ,在 011～10 Hz 低頻工作時,OP-27/37 的最佳工作區(qū)間為RSO=2kΩ左右 ,OP-07 在En1=En2 = En，EnS1= EnS2 = EnS則等效輸入噪聲 </p><p&g

51、t;<b>　　Eni = </b></p><p><b>　　而 </b></p><p>　　Fmin| RS=En/In=1+3 En In/4 KTΔf （3）</p><p>　　比較公式 (3) 和公式 (1) , 可看出它們是等價的, 最佳源電阻均為 RO =En/In,

52、 也就是說最佳源電阻應該是 Eni 曲線與 EnS 曲線是最接近的一段區(qū)域, 圖 2. 5示出了幾種低噪聲運放在中頻和低頻時的 Eni ～ RS曲線。</p><p>　　a. Rs —源電阻</p><p>　　1.R s = R s1 = 10k , Rs2 = 0</p><p>　　2.R s = 10k , Rs1 = Rs2 = 5k&

53、lt;/p><p>　　b. Rs —源電阻</p><p>　　1.R s = R s1 = 10k , Rs2 = 0</p><p>　　2.R s = 10k , Rs1 = Rs2 = 5k</p><p>　　圖2. 5幾種低噪聲運放的Eni～RS曲線比較</p><p>　　由圖 2.5 看出,

54、運放的噪聲系數(shù)圖解與圖 1 比較是完全相同的。即圖2. 5中的直線表示 EnS ?？梢杂们笆龇椒ù_定最佳匹配電阻,即 Eni 與 EnS 最接近的點為最佳源電阻。</p><p>　　由前面分析已得出,選擇和使用低噪聲運放時,可以從最佳源電阻的噪聲分配與頻率影響兩個因素來考慮。圖2.5中的(a) 圖和( b) 圖分別示出了 50～1000 Hz和 011～10 Hz 時的 Eni ～ RS 曲線。30kΩ左右。

55、Rs > 3kΩ后 ,OP - 07 的噪聲性能較 OP -27/ 37 為佳。</p><p>　　以上分析可看出 ,不同頻段工作時 ,低噪聲運放的最佳源電阻區(qū)域是不同的。應根據(jù)低噪聲運放在不同頻率段的 Eni ～ RS 曲線,確定其最佳源電阻區(qū)域。</p><p>　　圖2.6 示出了 OP - 37 與其它普通運放噪聲電壓譜頻率特性。Eni ～ f 特性曲線可看出 ,低

56、噪聲運放 OP- 37 的 1/ f 拐角頻率較其它運放如μA741 等要低得多,其性能也較一般的音頻低噪聲運放好,但是輸入信號必須大于所選擇運放的 Eni 值, 否則放大器將無法工作。由 Eni～f 曲線可看出在低于所選擇運放的 1/f 拐角頻率工作時, Eni 將增加很多, 在超低頻工作的情況下,要選擇 1/ f 拐對于高源阻抗的信號源 ,由 Eni ～ RS 曲線看出,已大大超過其最佳匹配工作區(qū)域, 一般的低噪聲

57、運放無法正常工作, 此時可選用 J FET為輸入級的低噪聲運放 , 如 L F155/ L F156 等 , 因為其 In 值很低, 僅有0101pA/ Hz , 根據(jù)公式 , 故Eni值也大大降低。角頻率較低的低噪聲運放, 如OP - 37 等。</p><p>　　圖2.6幾種運放的Eni～f曲線</p><p>　　圖2.7變壓器耦合運放電路</p><p&

58、gt;　　對低源電阻或純電抗的信號源,如超導測溫、熱電偶測溫,后者如光電器件和壓電晶體等,均不能直接與放大器直接耦合,而需加一匹配網(wǎng)絡。</p><p>　　圖 2.7 為低源電阻信號用變壓器耦合的低噪聲運放前置放大器電路。C 是改變動態(tài)特性(τ= 2μs) 和消除高頻噪聲的 ,運放采用同相輸入方式 ,變壓器將低源電阻 150Ω變換為 15kΩ,考慮到信號源帶寬為 20Hz～20kHz ,由圖2. 5 (a)

59、 來看最佳源電阻區(qū)域 ,15kΩ是合適的。從測出的噪聲數(shù)據(jù)來看 ,150kΩ電阻 ,R1 、R2 及放大器的總噪聲電壓約為220nV/Hz左右 ,相當于放大器增益為 73dB 時 ,輸出 1mV 的噪聲電壓 ,可見 ,該放大器的低噪聲性能是極佳的。</p><p>　　綜上所述 ,低噪聲運放的性能和使用有其特殊性。如果使用者忽略了這些因素 ,將低噪聲運放簡單地作為普通運放前置放大器設計將無法達到低噪聲放大的效果

60、。因此 ,作為電子系統(tǒng)的設計者在使用低噪聲運放前置放大時 ,要充分考慮本文論述的最佳源電阻的噪聲匹配和頻率影響兩大因素 ,同時還要考慮測量信號的通頻帶、動靜特性、穩(wěn)定性、抗干擾等因素 ,以使低噪聲運放前置放大器達到理想的效果。</p><p>　　所以根據(jù)這些知識我所設計的前置放大電路如圖2.8</p><p>　　如圖2.8TDA2822M前置放大電路</p><p&

61、gt;<b>　　第三章 分頻器電路</b></p><p>　　音響是整個影響系統(tǒng)的喉舌，而分頻器則是音箱的心臟。一對音箱看似極其簡單，只有幾個喇叭加分頻器，但要做好，做精，其學問之大，身不可測。生產(chǎn)廠家，根據(jù)每個品牌揚聲器的設計特性，經(jīng)過繁雜計算，合理選擇分頻點，再經(jīng)過專業(yè)設備測試，調(diào)整，得到理想曲線。這還不算，還要通過主觀聽音，修改，補償，才能定型。所以市場上有幾千甚至幾萬元一對的音箱

62、。</p><p>　　我們業(yè)余制作所配喇叭各有良莠，選購成品分頻器有時又達不到要求，愛好者常常自己制作。</p><p>　　一般來講，低頻單元分頻頻率應低于喇叭上限頻率一個倍頻程；高頻單元分頻頻率應高于喇叭下限頻率一個倍頻程；而中頻單元的分頻頻率應高于喇叭下限頻率一個倍頻程；高頻分頻頻率應低于中頻喇叭上限頻率一個倍頻程。所以，音箱設計成三分頻形式，大多數(shù)喇叭大致都能滿足要求。但用二分頻

63、形式，則對喇叭特性的要求較高。</p><p>　　人聲和樂器的頻率大約在500Hz～５kＨz范圍，對音質(zhì)影響很大。所以中音揚聲器的好壞，最能直接影響到聲音的音質(zhì)音色表現(xiàn)。但并不是說高，低音揚聲器就不重要，相反，高頻的細節(jié)，低頻的力度，全靠高，低音單元發(fā)出。</p><p>　　本分頻器分頻點低端取800Hz,高端?。祂Hz。分頻器的長處是適合應用于各種高中低檔喇叭，屬通用型設計，能滿足大

64、多數(shù)聽友的要求。當然喇叭越高檔，音質(zhì)也會越好。</p><p>　　分頻電路高，低音分頻采用12dB/oct分頻網(wǎng)絡。中音采用6dB/oct單元件型，其衰減曲線斜率較緩，有利于高低頻率音頻頻率的銜接，并且中音揚聲器不必反相連接。</p><p>　　所以設計出的電路如圖3.1</p><p>　　如圖3.1分頻器電路圖</p><p>　　第

65、四章 功率放大電路</p><p>　　第一節(jié) 功率放大器的設計</p><p>　　功率放大器是整個高保真音響系統(tǒng)的主要部分，它的設計制作水平對整個系統(tǒng)的音質(zhì)起著十分重要的作用。制作一款高性能的功效，首先應當選擇和設計一款好的電路，然后精心挑選所用元件，最后在制作中要精心調(diào)整電路的參數(shù)，使其符合設計要求的各項指標。</p><p>　　要設計一個電路，首先要確定電

66、路需要多大的輸出功率，滿功率輸出時的非線性失真度和電路的輸入靈敏度等主要技術指標，然后確定要采用的電路形式。根裾這些條件首先計算出所需要的電源電壓，進而通過分析個元件在電路中的作用，承受的工作電壓，流過的工作電流并結合相關的因素，分別計算和選取晶體管，電阻，電容等元件。</p><p>　　通過對電路的分析計算，還可以弄清各元件在電路中的作用，進而抓住電路的關鍵部分，不僅為電路的調(diào)整打下一個良好的基礎，而且為今后

67、對電路的改進，即所謂的“摩機”，也是必不可少的。</p><p>　　在前面已介紹過的各種電路形式中，以OCL電路最具有代表性。它是各種形式電路的基礎，其它形式的電路都是OCL電路的改進形式。因此下面就以OCL電路為代表作電路的分析計算。</p><p>　　第二節(jié) TDA系列的集成功率放大電路</p><p>　　TDA2030 和TDA2040集成功放電路是SG

68、S公司開發(fā)和生產(chǎn)的集成功放電路，它們輸出功率，諧波失真小，內(nèi)部設有熱過載保護，外圍電路簡單，可以作OTL使用，也可OCL使用，還可以作BTL功效使用，表1是這兩種電路的性能參數(shù)。</p><p><b>　　表一：</b></p><p>　?。?２.１　TDA2030/2030A的特性及應用電路</p><p>　　TDA2030。它可以在雙

69、電源下工作，也可以在單電源下工作。在雙電源+14，4Ω負載揚聲器可輸出14W，失真度為0. 5%。在8Ω負載上的輸出功率為9W。它的應用電路如圖4.1：</p><p><b>　　雙電源工作</b></p><p><b>　　單電源工作</b></p><p>　　圖4.1.TDA2030的應用電路</p>

70、<p>　　TDA2030A是TDA2030的改進型產(chǎn)品，它將原工作電壓最高+18V提高到+22V，使最大輸出功率提高到18W。諧波失真度也大大降低。它的應用電路如圖4.2。</p><p><b>　　單電源工作</b></p><p>　　圖4.2.TDA2030A的應用電路</p><p>　　４.２.２　TDA2040/2

71、040A的特性及應用電路</p><p>　　TDA2040是SGS公司的又一種功率放大電路。它的工作電壓范圍比TDA2030更寬，在+2.5V～+20V間，輸出功率也較大，在+16V，4Ω的負載上可輸出18W功率，失真度也大大降低。應用電路如圖4.3。</p><p>　　TDA2040A。為TDA2040的改進型產(chǎn)品。它的電源電壓范圍較TDA2040小，但是輸出功率提高了。應用電路與T

72、DA2040完全相同。</p><p><b>　?。╝）單電源工作</b></p><p><b>　　（b）雙電源工作</b></p><p>　　如圖4.3 TDA2040（A）的應用電路</p><p>　　因此所設計的電路圖如4.4:</p><p>　　如4.4功

73、率放大器推動級</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試結果分析</p><p>　　對于整個的電路進行了仿真，仿真通過了，電路是正確的。完整電路原理圖見附錄。</p><p>　　整個電路焊接完成之后，對其進行測試，得到：</p><p>　　(1)額定功率為9.1%，負載阻抗約為所有喇叭共為16Ω，與預先的設計指標基本相吻合。</p&g

74、t;<p>　　(2)與預先設想的一樣，采用的是分立元件，實現(xiàn)了頻響較寬，易于集成化的特點。</p><p>　　(3)動態(tài)特性較好，具有一定抗干擾的能力，但是對手機等的干擾的抵抗能力不是很好，這是我仍然需要在以后的研究中繼續(xù)研究的。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　這次所做的音頻功放板還是比較成功的

75、。首先，用MP3試音后，發(fā)現(xiàn)他的效果還不錯，中音比較清晰，低音也還不錯，高音是一般的，整個的失真比較小，能過滿足人們的聽覺需求；其次，我所做的音頻功放板在元件位置的擺放、元件焊點的焊接以及板塊的整體布局等方面，達到了一定的效果，線條的走向還算是不錯，加了幾條跳線；最后，所做的整個音頻功放板的整機測試的某些技術指標所給定的要求，如基本上沒有多大的失真，對于輸入信號的放大效果還較好的。這是我第一次通過自己設計電路、仿真、購買元件、焊接裝配調(diào)

76、試來做的，不僅又讓我學習了一下模電基礎知識，還加強了我的動手能力。</p><p>　　通過測試試音發(fā)現(xiàn)我的功放板同樣也存在一些問題:有一定的交流噪聲和觸摸噪聲，高音部分不太理想，這可能與我的元器件的選取、元件布局以及布線走向有關。元器件的選取方面，電容的選取可不太好，特別是一些瓷片電容，不穩(wěn)定，抗干擾能力差；加上音頻功放板的布線走向和元件布局也可能會有一些影響的，如電源部分的交流電源對輸入信號的干擾，可能會提高

77、信噪比。還有就是部分走線有點太長，這對提高音質(zhì)較少噪音有影響。。</p><p>　　在繪制功率放大器原理圖期間我也發(fā)現(xiàn)了很多問題，經(jīng)過反復思考與分析，發(fā)現(xiàn)原來許多理論的功率放大器原理圖都與實踐有很大的區(qū)別。我第一步就是要繪制功率放大器的原理圖，接著設置元件的各種參數(shù)。接著我購買了所需的電路元件，開始了我的實物焊接階段。本來以為之前在模電實驗室讓我簡單的接觸到了焊接實物現(xiàn)在的焊接會比較輕松，但實際焊接起來才發(fā)現(xiàn)此

78、次與先前的焊接實物有很大的不同，要自己對焊板上元件進行布置和焊接電路元件連線，增加了一定的難度。在此期間，除了對元件較好的焊接外，還要考慮電路元件間的影響，如元件之間信號的干擾等問題，還要考慮元件連線的不相交以及焊板面積的大小、元件擺放和連線的美觀性等，所以想要焊出一塊實用又美觀的板子，還是有一定的難度的。</p><p>　　這次電路設計不僅使我的電學知識有一點提高，而且還使我學到了許多其他方面的知識。比如，在

79、計算機上制圖，提高了我的動手能力。 但是我還仍然存在具體的一些問題。例如，讓功放的抗干擾能力變強，我做得不是很好的，我的設計仍然會受到像手機等的干擾。在抗干擾能力方面還有待以后去解決。</p><p>　　總之，通過這次電路設計，不僅使我對所學過的知識有了一個新的認識。而且提高了我考慮問題，分析問題的全面性以及動手操作能力。使我的綜合能力有了一個很大的提高。</p><p><b&g

80、t;　　致謝語</b></p><p>　　本論文是在**老師悉心指導下完成的。導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在這里，

81、我非常感謝我的指導老師的耐心輔導以及同學們的熱心幫助。我忠心的感謝指導老師，您辛苦了</p><p>　　本論文的順利完成，離不開各位老師、同學和朋友的關心和幫助。在此感謝老師的指導和幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 童詩白，華成英。《模擬電子技術基礎》，2001年，第二章，71頁—124頁<

82、;/p><p>　　[2] 胡斌。《電子線路快速識圖》，2005年，第五章，145頁—156頁</p><p>　　[3] 肖景和，趙健。《高保真音響電路與家庭影院音響系統(tǒng)》，2000年，</p><p>　　[4] 將卓勤，鄧玉元?！禡ultisim 2001 及其在電子設計中的應用》 2003年</p><p>　　[5] 謝自美?！峨娮泳€路

83、設計·實驗·測試》，2006年，第五章第五節(jié)，143頁—144頁</p><p>　　[7]劉曉東，劉春新，張幫鳳?！兑繇懺砼c電路分析》，2000年，第七章，124頁—149頁</p><p>　　[8] Liubin,Zhangqiu-chan, Journal of Yanshan University，燕山大學學報，期刊榮譽：ASPT來源刊 &#

84、160;CJFD收錄刊</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　總機電路圖：</b></p><p>　　Audio Power Amplifier</p><p>　　Abstract With the further improvement of people&

85、#39;s living standard, audio equipment systems have gradually entered the people's family, to this end audio equipment on the principle of the system performance is studied. This article mainly introduces the system

86、of audio equipment and circuit working principle, which relates to the importation of pre-amplifier, power amplifier circuit, power circuit.Sound system in one of the main components of the power amplifier circuit, and i