1.2 设计音响放大器性能要求

二 方案设计与论证

设计思路

2.1 了解工作原理

其工作原理如下：当语音信 由话筒输出后，进入语音放大器放大并传入电子混响器产生混响效果。混响后的信 连同磁带放音机产生的信 一同进入混合前置放大器，并进行放大。放大后的信 进入音调控制器，然后进入功率放大器进行功率放大后，由扬声器输出声音。晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点，因此本设计采用晶体管件设计放大器。还可以配合来自声源特别是数码声源的音质而设计和使用。它不会使声音降级。此外它还具有效率高，电力损失小等优点。

2.2 确定整机电路的级数

总电压增益：

话筒输出电压一般为左右话音放大级由于要求高保真，增益可以设置低，一般为倍左右，混音放大器也要求失真度要小，放大倍数一般为倍左右，功放的增益30倍左右。

2.4 选择合适的方案和芯片设计电路

芯片选择：

方案一

采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一，应用非常广泛，为双列直插8脚或圆筒8脚封装。工作电压±22V，差分电压±30V，输入电压±18V，允许功耗500mW。

方案二

采用LM324通用四运算放大器，双列直插8脚封装，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信 输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信 输入端中Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信 与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信 与该输入端的相位相同。

方案选取

uA741是通用放大器，性能不是很好，满足一般需求，而LM324四运放大器具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点。本设计放大倍数不高，LM324能达到频响要求，故选用LM324四运放大器。

音频功率放大电路的比较与论证

方案一

采用SL34集成功率放大器， SL34是低电压集成音频功放，功耗低、失真小，工作电压为6V，8负载时，输出功率在300mW以上。主要用于收音机及其它功放。

方案二

LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386电源电压4–12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。

方案三

TDA2030芯片所组成的功放电路，它是一款输出功率大，最大功率到达35W左右， 静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。

方案选取：

本课题要求音响放大器的输出功率在10W，然而LM386达不到这功率，故选用TDA2030。频率响应fL～fH＝50Hz～15kHz；而单电源供电音频功率放大器已经达到所需要的目标。并且它较少元件组成单声道音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等特点。而BTL电路虽然也有以上的功能，但制作复杂，不利于维修。

LM324的介绍

LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用右下角的

电路特点：

• 1.外接元件非常少。
• 2.输出功率大，。
• 3.采用超小型封装）,可提高组装密度。
• 4.开机冲击极小。
• 5.内含各种保护电路，因此工作安全可靠。主要保护电路有：、、、 以及负载泄放电压反冲等。

2.5 分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算

三 单元电路设计与参数计算

3.1 话筒放大电路

话筒特点及功能

• （1）信 小于5mv左右；

• （2）输入阻抗小，输出阻抗大，噪声小

话音放大器：不失真的放大声音信 ，为适应多种话筒，应采用高输入阻抗的集成运算放大器。并采用同相端输入。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。由于单电源供电容易出现不稳定问题，因此需要在电路外围增加辅助器件以提高稳定性。即R4，R6与R2组成了话放电路的偏置电路。其中的R4、R6组成1/2V+分压电路，通过R2对运放进行偏置。R4和R6组成偏置去耦分压电路，在单电源为15v或12v时偏置分压的两个电阻通常选用100千欧姆，这样可以在电源消耗与输入偏置电流误差之间进行合理的折中。R2为Vc/2的基准电压提供DC的返回通路，并且为AC输入提供了交流输入阻抗。C1，C3为耦合电容，阻止前后两级电路的信 干扰，消除自激作用。C9为旁路电容，提高AC电源的抑制。滑动变阻器：进行卡拉OK歌唱，可在话放输出端及录音机输出端接两个音量控制电位器，分别用来控制声音和音乐的音量。

根据前面论述，话筒放大器的增益分配为9倍，并希望输入阻抗高、输出阻抗低，以减少对音调控制放大器的影响，同时要求噪声应尽量小。为此本级可选用低噪声运算放大器。

一个LM324组成同相放大器，具有很高的输入阻抗，能与高阻话筒配接作为话音放大器电路，其放大倍数为四运放LM324的频带虽然很窄（增益为1时，带宽为1MHz），但这里放大陪数不高，故能达到10kHz的频响要求

3.3 音调放大电路

音调放大电路：人们在欣赏音乐时，总希望听到悦耳的声音，但由于爱好不同，有的人喜欢声音浑厚深沉，有的人则喜欢清脆嘹亮。这就要求对信 频率特性进行人为加工，使频率特性中某一段频率特性增加或降低达到某种效果，这就是音调控制，有称音质调节。通过人为地改变信 里高、低频成分的比重，以满足听者的爱好、渲染某种气氛、达到某种效果、或补偿扬声器系统及放音场所的音响不足。高低音音质调节，是在通频带的两端进行频率特性调节，例如100Hz左右、10kHz左右，并且要求在进行高低音调节时，中心频率（一般指1kHz）附近频率特性应保持基本不变，以保持音量。一个良好的音调控制电路，要有足够的高、低音调节范围，但又同时要求高、低音从最强到最弱的整个调节过程里，中音信 （通常指1000赫）不发生明显的幅度变化，以保证音量大致不变。所谓提升或衰减高、低音，都是相对于中音而言的。先把中音作一个固定衰减（或加深负反馈）然后让高音或低音衰减小一些（或负反馈轻一些），就算是得到提升。因此，为了弥补音调控制电路的增益损失，常需增加一到两级放大电路。

音调控制电路大致可分为两大类：衰减式和负反馈式。衰减式音调控制电路的调节范围可以做得较宽，但因中音电平要作很大衷减，并且在调节过程中整个电路的阻抗也在变。所以噪声和失真大一些。负反馈式音调控制电路的噪声和失真较小，但调节范围受最大负反馈量的限制，所以实际的电路常和输入衷减联合使用，成为衰减负反馈混合式。

音调放大器由低通滤波和高通滤波组成

低通滤波器：，在中低音频区，视为开路

四 总原理图及元器件清单

从而得到：

所以，输出电压为：

2，混放：

4，功放：