東南大學(xué)音響放大器設(shè)計(jì)··

東南大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告用紙-PAGE4-東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)報(bào)告第九次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：音響放大器設(shè)計(jì)院（系）：專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)室：實(shí)驗(yàn)組別：無(wú)同組人員：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：評(píng)定成績(jī)：審閱老師：實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ɑ螂娐沸枰獙?shí)現(xiàn)的功能及主要功能指標(biāo)）實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)現(xiàn)方案實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)選擇需要設(shè)計(jì)的參數(shù)及數(shù)據(jù)測(cè)量方法理論計(jì)算數(shù)據(jù)或軟件模擬數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄格式實(shí)驗(yàn)使用儀器準(zhǔn)備（包括儀器的名稱、型號(hào)、規(guī)格、編號(hào)、實(shí)用狀況）實(shí)驗(yàn)過程或?qū)嶒?yàn)步驟實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)驗(yàn)步驟與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)最終電路與電路參數(shù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及解決方案實(shí)驗(yàn)總結(jié)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)誤差分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論思考題實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵罅私饧晒β史糯笃鲀?nèi)部電路工作原理，掌握其外圍電路的設(shè)計(jì)與主要性能參數(shù)的測(cè)試方法；掌握音響放大器的設(shè)計(jì)方法與電子線路系統(tǒng)的裝調(diào)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)原理音響放大器原理框圖：話音放大器：由于話筒的輸出信號(hào)一般只有5mV左右，而輸出阻抗達(dá)到20k。(亦有低輸出阻抗的話筒如20Ω、200Ω等)，所以話音放大器的作用是不失真地放大聲音信號(hào)(最高頻率達(dá)到10kHz)。其輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于話筒的輸出阻抗?；旌锨爸梅糯笃鳎夯旌锨爸梅糯笃鞯淖饔檬菍⒎糯蠛蟮脑捯粜盘?hào)與LineIn信號(hào)混合放大，起到了混音的功能。功率放大：器件選用LM386，請(qǐng)參看相關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè)，設(shè)計(jì)電路自激：由于功放級(jí)輸出信號(hào)較大，對(duì)前級(jí)容易產(chǎn)生影響，引起自激。因此功率放大器的安裝調(diào)試對(duì)布局和布線的要求很高，安裝前要根據(jù)集成功放的內(nèi)部電路對(duì)整機(jī)線路進(jìn)行合理布局，級(jí)和級(jí)之間要分開，每一級(jí)的地線要接在一起，同時(shí)要盡量短，否則很容易產(chǎn)生自激。自激分高頻自激和低頻自激高頻自激：集成塊內(nèi)部電路多極點(diǎn)引起的正反饋易產(chǎn)生高頻自激，常見高頻自激現(xiàn)象如下圖所示?？梢约訌?qiáng)外部電路的負(fù)反饋予以抵消，如功放級(jí)1腳與5腳之間接入幾百皮法的電容，形成電壓并聯(lián)負(fù)反饋，可消除疊加的高頻毛刺低頻自激：常見的現(xiàn)象是電源電流表有規(guī)則地左右擺動(dòng)、或輸出波形上下抖動(dòng)。產(chǎn)生的主要原因是輸出信號(hào)通過電源及地線產(chǎn)生了正反饋，可以通過接入RC去耦濾波電路消除。預(yù)習(xí)思考：設(shè)計(jì)一個(gè)音響放大器，性能指標(biāo)要求為：功能要求 話筒擴(kuò)音、音量控制、混音功能、音調(diào)可調(diào)(選作)

額定功率 ≥0.5W(失真度THD≤10%)

負(fù)載阻抗 10Ω

頻率響應(yīng) fL≤50Hz fH≥20kHz

輸入阻抗 ≥20kΩ話放輸入靈敏度 ≤5mV音調(diào)控制特性(擴(kuò)展) 1kHz處增益為0dB，125Hz和8kHz處有±12dB的調(diào)節(jié)范圍實(shí)驗(yàn)內(nèi)容搭試完成預(yù)習(xí)要求中音響放大器。電路分三級(jí)，電路總增益大約為400~1000，一定要合理分配每級(jí)增益，其中話放增益一般為5~10倍左右、混音放大一般為5~10倍左右，功放級(jí)的增益20倍左右。級(jí)與級(jí)之間一般采用交流耦合方式。放大器電源電壓請(qǐng)采用±9V。10μ10μF10μF混合前置放大器30k30k功放電路注意事項(xiàng)：如果功放自激比較明顯，可在靠近功放的電源和地之間接入100uF電容進(jìn)行去耦。話筒接入后可能會(huì)嘯叫，這一般是話筒外殼接地不善引起的。在話筒輸入和地直接接一4.7uF電容，嘯叫基本消除。功放電路對(duì)接地的要求比較高，小信號(hào)地和功率地要分開單點(diǎn)接，具體可參考下圖。測(cè)量并記錄相關(guān)性能指標(biāo)參數(shù)：額定功率：音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值時(shí)的最大功率稱為額定功率，其表達(dá)式為：PO=VO2/RL，式中，RL為額定負(fù)載阻抗，VO為RL兩端的最大不失真電壓有效值。測(cè)量時(shí)函數(shù)發(fā)生器輸出fi=1kHz正弦波作為音響放大器的輸入信號(hào)，功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻，如有音調(diào)控制器，控制器的兩個(gè)電位器調(diào)節(jié)到中間位置，音量控制電位器調(diào)到最大值，用雙蹤示波器觀察Vi及Vo的波形，失真度測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)Vo的波形失真（無(wú)失真度儀可用肉眼觀察無(wú)明顯失真）。逐漸增大輸入電壓Vi，直到輸出的波形剛好不出現(xiàn)削波失真，此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓為最大輸出電壓，同時(shí)可算出額定功率值。頻率響應(yīng)：調(diào)節(jié)音量旋鈕使輸出電壓約為最大輸出電壓的50%，Vi=5mV，測(cè)量方法和其他實(shí)驗(yàn)中幅頻特性曲線的測(cè)量方法相同。輸入阻抗：從音響放大器輸入端(話音放大器輸人端)看進(jìn)去的阻抗稱為輸入阻抗，測(cè)量方法和放大器的輸人阻抗測(cè)量方法相同。輸入靈敏度：使音響放大器輸出額定功率時(shí)所需的輸入電壓有效值稱為輸入靈敏度。測(cè)量時(shí)函數(shù)發(fā)生器輸出fi=1kHz正弦波作為音響放大器的輸入信號(hào)，功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻，如有音調(diào)控制器，控制器的兩個(gè)電位器調(diào)節(jié)到中間位置，音量控制電位器調(diào)到最大值，測(cè)量方法是，使Vi從零開始逐漸增大，直到Vo達(dá)到額定功率值時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值即為輸入靈敏度。噪聲電壓：音響放大器的輸入為零時(shí)，輸出負(fù)載RL上的電壓稱為噪聲電壓，測(cè)量時(shí)功率放大器的輸出端接額定負(fù)載電阻，如有音調(diào)控制器，控制器的兩個(gè)電位器調(diào)節(jié)到中間位置，音量控制電位器調(diào)到最大值，輸入端對(duì)地短路，用示波器觀測(cè)輸出負(fù)載RL端的電壓波形，用交流毫伏表測(cè)量其有效值。整機(jī)效率：在輸出額定功率的情況下，將電流表串入VCC支路中，測(cè)得總電流I，則效率為音調(diào)控制特性（擴(kuò)展）：音調(diào)控制級(jí)輸入端接入100mV、1kHz正弦波，測(cè)量音調(diào)控制級(jí)的輸出信號(hào)，計(jì)算增益；再將低音音調(diào)控制電位器分別旋至最左端和最右端，頻率從10Hz至1kHz變化，記下對(duì)應(yīng)的電壓增益。同樣，測(cè)高頻特性時(shí)是將低音音調(diào)控制電位器分別旋至最左端和最右端，頻率從1kHz至50kHz變化，記下對(duì)應(yīng)的電壓增益.最后定量繪制音調(diào)控制特性曲線。測(cè)量結(jié)果：話音放大器輸入端接入有效值為5mV的正弦信號(hào)時(shí)，RL兩端的輸出電壓的有效值為1.75V，增大輸入信號(hào)知道波形失真，此時(shí)的輸出電壓有效值為1.96V。根據(jù)公式PO=VO2/RL可得可定功率為0.48W，小于要求的0.5W。當(dāng)輸出額定功率時(shí)，輸入電壓的有效值為2.32mV，設(shè)計(jì)符合要求。將輸入端接地，測(cè)得噪聲電壓為0.26v。整機(jī)信號(hào)試聽，用8Ω、4W的揚(yáng)聲器代替負(fù)載電阻RL，進(jìn)行以下功能試聽：話音擴(kuò)音：將低阻話筒接話音放大器的輸人端，應(yīng)注意，揚(yáng)聲器輸出的方向與話筒輸入的方向相反，否則揚(yáng)聲器的輸出聲音經(jīng)話筒輸人后，會(huì)產(chǎn)生自激嘯叫。講話時(shí)，揚(yáng)聲器傳出的聲音應(yīng)清晰，改變音量電位器，可控制聲音大小。Mp3音樂試聽：將MP3輸出的音樂信號(hào)，接入混合前置放大器，揚(yáng)聲器傳出的聲音應(yīng)清晰，改變音量電位器，可控制聲音大小。混音功能：MP3音樂信號(hào)和話筒聲音同時(shí)輸出，揚(yáng)聲器傳出的聲音應(yīng)清晰，適當(dāng)控制話音放大器與LineIn輸出的音量電位器，可以控制話音音量與音樂音量之間的比例。音調(diào)控制（擴(kuò)展）：改變音調(diào)控制級(jí)的高低音調(diào)控制電位器，揚(yáng)聲器的輸出音調(diào)發(fā)生明顯變化。測(cè)試結(jié)果：話音擴(kuò)音效果很好，聲音清晰沒有失真。Mp3音樂試聽音質(zhì)很好，聲音響亮清晰?；煲艄δ芎芎?，音樂信號(hào)和話筒聲音分辨清楚，音質(zhì)清晰。分析：音響放大器很容易產(chǎn)生自激，因此各級(jí)布線要清楚，地線要盡量短而靠近。對(duì)于最后一級(jí)功放電路，可以加強(qiáng)外部電路的負(fù)反饋