杜紅宣

摘 要：為了讓高職院校電子類、通信類學(xué)生學(xué)習(xí)、了解音響放大器電路設(shè)計(jì)原理，探索調(diào)試過程，提高電子類技術(shù)的建設(shè)的發(fā)展。文章主要從設(shè)計(jì)和制造等方面對音響放大器電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了放大器內(nèi)部工作元例，并掌握了基本參數(shù)測試方法，給學(xué)生奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，展現(xiàn)了職業(yè)化教育的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：音響放大器；電路設(shè)計(jì)；調(diào)試初探

中圖分類號(hào)：TN722 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）20-0027-02

音響放大器經(jīng)歷了較長時(shí)間的發(fā)展歷程，從不成熟音響裝置發(fā)展到性能完美。隨著音響放大器的發(fā)展，很多高級(jí)大型音響開始發(fā)展起來，音響放大器電路開始從微型化向數(shù)字化、大眾化發(fā)展。為了探索音響放大器的發(fā)展，必須及時(shí)對音響放大器設(shè)計(jì)和調(diào)試等進(jìn)行分析。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

1.1 設(shè)計(jì)音響放大器

音響放大器設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)音調(diào)輸出控制、電子混響延時(shí)、對話筒和錄音機(jī)輸出信號(hào)擴(kuò)音和卡拉OK半場等功能。

已知：+Vcc=9V，輸出信號(hào)為100 mV的錄音機(jī)；輸出電壓為5 mV；一個(gè)電子混響延時(shí)模塊；一只負(fù)載電阻RL；一塊集成運(yùn)放LM324；一只4 W/8 Ω的揚(yáng)聲器。

1.2 主要技術(shù)指標(biāo)

輸入阻抗為Ri>>20 kΩ；音頻控制相應(yīng)在fL-fH為40 JZ- 10 kHz，負(fù)載阻抗為RL=8 Ω，額定功率是P0MA=1 W影響控制特性在1 kHz的時(shí)候，增益是0 db，100 Hz和10 kHz均有12 db調(diào)節(jié)范圍AVL=AVH≥20 db。

2 音響放大器各部分的主要功能和作用

首先設(shè)計(jì)話筒放大器。一般將話筒輸出信號(hào)控制在5 mV左右，當(dāng)輸出阻抗達(dá)到20 kΩ的時(shí)候，依然會(huì)出現(xiàn)低輸出阻抗話筒，因此可以將話筒放大器作用理解為對聲音信號(hào)的放大，最高頻譜可以達(dá)到10 kHz，輸出阻抗遠(yuǎn)大于話筒輸出阻抗。其次設(shè)計(jì)功率放大器。功率放大器的主要作用是放大音響負(fù)載揚(yáng)聲器并給其提供一定的輸出功率。如果負(fù)載很低，輸出的功率就越大，輸出信號(hào)的非線性失真盡量小，效率也就會(huì)越大。單電源供電OTL電路和正負(fù)雙級(jí)供電OCL電路是功率放大器的常見電路。集成運(yùn)放和晶體管均可組成功率放大器，也由專門的集成電路功率放大器。本文設(shè)計(jì)利用LZ4102音頻功率放大器。

3 設(shè)計(jì)過程

確定出整機(jī)電路后，可以根據(jù)各級(jí)功能和技術(shù)指標(biāo)等要求提高電壓增益，計(jì)算電路參數(shù)。本次設(shè)計(jì)已經(jīng)給出了電力混響器電路模塊，只需要對混合前置放大器、話筒放大器、功率放大器和音頻控制器等進(jìn)行色劑。由于輸入信號(hào)5 mV時(shí)輸出功率是1 W，根據(jù)相應(yīng)公式算的電路系統(tǒng)輸出電壓是U0=2.83，中電壓增益Au=U0，U1=2.38 1000/5=566。由于實(shí)際電路會(huì)有損耗，所以量Au4取值600。

3.1 設(shè)計(jì)功率放大器

功放級(jí)增益Au4=1+RⅠ/RⅡ=200 Ω。其中，CR表示相位補(bǔ)償，隨著CR的減小，頻帶增加，可消除高頻自激，一般將其取值為十到幾百皮法。CC表示OTL電路的輸出端電容，可以加工兩端充電電壓表示為VCC/2。取值在幾百微法的電容。CD為反饋電容，消除自激振蕩，取值幾十皮法。CH為自舉電容，可以與R0形成自舉電路。讓復(fù)合管T12、T13的導(dǎo)通電流不會(huì)隨著電壓升高而降低。C43和C44都是消除波紋，取值幾十到幾百微法。C42表示電源退耦濾波，可消除低頻自激。

3.2 設(shè)計(jì)話筒放大器和混合前置放大器

前置混合放大器和話筒放大器組成的電路，如圖1所示。A1是同向放大器，阻抗較高，可以與高阻話筒配合連接并作為話筒放大器Aul=1+R12/R11。

雖然四運(yùn)放LM324頻帶較窄，但是此處放大倍數(shù)不高，完全可以滿足fH=10 kHz需求?；旌锨爸梅糯笃麟娐分饕葾2組成，可以將此電路表示為加法器電路，輸出電壓u02表示為：

從上述分析可知，輸出電業(yè)有效值為u02超過37.5 mV。話筒放大器輸出u01完全符合02需求、錄音機(jī)輸出插孔的信號(hào)u12通常為100 mV超過了U02要求，進(jìn)行卡拉OK歌唱時(shí)，可以利用音量控制電位分別對聲音和音樂量進(jìn)行控制。完成上述操作后，依然要反復(fù)對電路設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整和修正，參數(shù)可以適量變動(dòng)，最后整合電路圖。

4 音響放大器的主要技術(shù)指標(biāo)和測試方法

4.1 額定功率

音響放大器輸出失真度比小于某一數(shù)值最大功率稱之為額定功率，可以將額定功率表示為：

P0=U02/Rt

其中，Rt為額定負(fù)載阻抗；U0表示R1兩端最大不失真電壓。

進(jìn)行額定功率測量時(shí)，具體條件如下：信號(hào)發(fā)生器輸出頻率f1=1 kHz，輸出電壓有效值為U1=20 mV，音調(diào)控制器的兩個(gè)電位器都放置在中間，音量控制電位器放置為最大值。零雙蹤示波器跟蹤感測u1和u0的波形。利用失真度測量儀檢測u0的波形失真。

具體測量步驟為：將功率放大器的輸出端連接在額定負(fù)載電阻的R1，輸出端連接u1，不斷增加輸入電壓U1，直到u0波形不出現(xiàn)削波失真，然后測出此種狀況下的最大輸出電壓，同時(shí)可由P0=U02/Rt算出額定功率。需要注意的是，測量最大輸出電壓時(shí)應(yīng)減少U1。

4.2 輸入阻抗

從音響放大器輸入端進(jìn)去的阻抗稱之為輸入阻抗（Ri）接高阻話筒時(shí)必須讓其大于20 kΩ；接 電唱機(jī)時(shí)Ri應(yīng)大于500 kΩ，Ri測量與輸入阻抗測量一致。

4.3 輸入靈敏度

音響放大器輸出額定功率時(shí)需要的輸入電壓未輸入靈敏度，表示為US。測量條件與額定功率測量方法相同。首先不斷增加Ui直到其達(dá)到額定功率相對應(yīng)的電壓值，將此時(shí)產(chǎn)生的Ui值表示為靈敏度。

4.4 整體效率

η=（P0/PV）×100%

其中，P0表示出額定功率；PV表示輸出額定功率時(shí)耗費(fèi)的電源功率。

5 電路調(diào)試技術(shù)

可以將分級(jí)調(diào)試互粉為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)測試?？梢允褂萌f能表測試輸出端產(chǎn)生的直流電壓。運(yùn)放主要由話筒級(jí)、混合級(jí)、音調(diào)級(jí)構(gòu)成，可以將靜態(tài)電流表示為VCC/2，功放級(jí)也是VCC/2，而且輸出電容CC兩端產(chǎn)生的充電電源都是VCC/2。動(dòng)態(tài)測試表示輸入端接收到的規(guī)定信號(hào)，其各項(xiàng)性能的指標(biāo)都可以利用示波器側(cè)吹的波形變化分析。如果測量發(fā)現(xiàn)與題目要求存在較大偏差，進(jìn)行電路檢查。由于集成運(yùn)放內(nèi)部電路已經(jīng)確定，所以偏差原因主要是外部元件參數(shù)產(chǎn)生的影響。

6 整機(jī)功能試聽

①使用8Ω/4Ω的揚(yáng)聲器替代負(fù)載電阻Rt，進(jìn)行以下試聽：

話筒擴(kuò)音：將低阻話筒接入放大器輸入端后，保證揚(yáng)聲器方向和話筒方向相反，否則揚(yáng)聲器輸出聲音經(jīng)過話筒傳輸后，就會(huì)產(chǎn)生刺耳的鳴叫聲。揚(yáng)聲器講話聲音必須清晰，同時(shí)適當(dāng)調(diào)整時(shí)鐘頻率，改變混響應(yīng)延時(shí)時(shí)間。

②音樂欣賞：接入混合前置放大器，同時(shí)對音調(diào)控制級(jí)別產(chǎn)生的高低音調(diào)電位器急性控制，保證揚(yáng)聲器出音調(diào)會(huì)發(fā)生明顯變化。

③卡拉OK伴唱：將錄音機(jī)輸出卡拉O磁帶歌曲，跟隨音樂歌唱，適當(dāng)控制話筒放大器，調(diào)節(jié)歌唱聲音和音樂聲音之間的比例，改善唱歌聲音。

7 結(jié) 語

本文主要對音響放大器電路設(shè)計(jì)和調(diào)試進(jìn)行分析，首先介紹了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，對實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)已知條件和設(shè)備參數(shù)進(jìn)行分析，并分析了音響放大器的部件的作用，然后詳細(xì)分析了設(shè)計(jì)過程，最后進(jìn)行了調(diào)試和測試。希望本文的分析可以給相關(guān)研究人員提供參考。

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