[整理]东南大学吴健雄学院模电实验音响放大器设计.

--------------------------东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路基础第5次实验实验名称：音响放大器设计院（系）：吴健雄专业：电强化姓名：学号：实验室:104实验组别：/同组人员：/实验时间：14年06月05日评定成绩：审阅教师：--------------------------实验五音响放大器设计【实验内容】设计一个音响放大器，性能指标要求为：功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能、音调可调(选作)额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)负载阻抗10Ω频率响应fL≤50HzfH≥20kHz输入阻抗≥20kΩ话音输入灵敏度≤5mV音调控制特性(扩展)1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围1.基本要求功能要求话筒扩音、音量控制、混音功能额定功率≥0.5W(失真度THD≤10%)负载阻抗10Ω频率响应fL≤50HzfH≥20kHz输入阻抗≥20kΩ话音输入灵敏度≤5mV2.提高要求音调控制特性1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围。3.发挥部分可自行设计实现一些附加功能【实验目的】1.了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。2.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路的知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。3.通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。【报告要求】1.实验要求：(1)根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。话音放大电路电路：--------------------------对于话放电路，输入约为5mV,要求输入、输出阻抗均大于20k；同时保证信号无失真地放大，输入阻抗要大于输出阻抗，可以选取较大的反馈电阻。调节输出端接的电位器，可使控制放大倍数。实际实验中，不免有高频噪声，需要适当加电容进行滤波。混合前置放大器：混合前置放大器是为了将放大后的话音信号同音频输入信号混合放大，起到了混音的效果。实际的调试过程中，可以通过调节两输入信号接的电位器来调节语音与音频信号的相对大小，使得混音效果达到最佳。同样的，为减少噪声的影响，在信号输入与输出端口加上电容进行滤波。功放电路：--------------------------功率放大电路用于给音响放大器的负载提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的线性失真尽可能的小。所以此功放电路中的三极管都必须工作在放大区，同时要保证放大倍数。100k电位器作为电路的负反馈，可以通过调节R22，获取所需的放大倍数。音调控制电路（提高）：音调控制器的作用是控制、调节音响放大器的输出频率的高低，即对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中频增益保持不变。所以，音调控制电路由低通滤波器和高通滤波器共同组成。--------------------------调节上面的电位器实现对低频信号的衰减，调节下面的电位器实现对高频信号的衰减。(2)利用EDA软件进行仿真，并优化设计（对仿真结果进行分析）。话放电路：放大倍数约为10倍混音电路：（混音后，放大约6-8倍）--------------------------功放电路：（放大倍数约为15倍）(3)实际搭试所设计电路，使之达到设计要求（实物图要有图片）。电路实物图如下：--------------------------(4)按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试波形及数据，分析电路性能指标。话音输入放大：第一级：--------------------------CH1为输入信号，CH2为输出信号，放大了十倍左右，波形没有失真，没有明显噪声。第二级：--------------------------第二级放大了约6倍，波形没有失真，基本无噪声。第三级：上图为功放的最大不失真放大倍数，可以看出经过放大的信号基本上没有噪声，波形也没有失真。实际调试中放大倍数已被调节。MP3输入：第一级：--------------------------由于开始调节时的限制，要求两路信号同时输入实现叠加的功能，我在MP3的输入口输入的是方波，以检测信号是否能正常叠加。以下是输入正弦波时的放大情况。可以观察到波形没有失真，但略有噪声，实际试听时接入电容，问题得到了解决。第二级：这种情况和话放输出到功放之间的波形十分类似。图可能漏拍了。①额定功率：--------------------------P=2W②频率响应：Null③输入阻抗：在电源输出串接一50KΩ的电阻作为Rs,测得Us=7.5mV,Ui=5mV，则输入阻抗为100kΩ，远远大于要求的20kΩ，说明设计合理。④输入灵敏度：音频信号减小时，输出信号相应减小，小信号仍然能有效放大，灵敏度较高。⑤噪声电压：实际搭试的时候噪声基本上被电容滤掉了，因此没有此项的数据。⑥整机效率：η=22.1%⑦谐波失真度：个人调试时没有出现失真。验收时，音频信号与话放的信号之间的大小比例与预想情况不同，调节电位器不适当，导致信号过大而失真。⑧音调控制特性（扩展）：8kHz:--------------------------125Hz:--------------------------中频（1KHz）：--------------------------观察所测波形可以发现，在中频即1kHz，信号幅度基本不变，有微小增加。在低频与高频区都能实现信号的衰减，衰减虽然没有达到理论值但是衰减程度很大，基本符合要求。（5）整机信号试听效果，①话音扩音：能实现话音的扩大。②Mp3音乐试听：没有任何噪声，十分清晰，音调准确。③混音功能：功能实现，能在输出音频信号的基础上叠入经过放大的话音信号。④音调控制（提高）：信号频率为1kHz时信号幅度基本上没有改变，在输入低频信号125Hz、高频信号8kHz时均能实现衰减。衰减程度高，衰减前后有明显差别。【思考与感想】本次实验书上是有参考电路的，但是实际搭试的时候，参考电路并不实用。首先是由于本次实验做的是声音放大，和以往不同，信号更加具象化，而不是之前的只是显示在示波器上面的抽象波形。也就是说，噪声给人的感觉更加直观了，因此必须特别注意这个问题。就我来说，实际的电路中，有些电阻值进行了改变，更多的是加了很多滤波电容，低频噪声、高频噪声均极有可能出现。一整个学期做实验锻炼出来的查电路技巧终于又用武之地了。感觉上这次实验还是比较顺利的，整体试听的时候也没有噪声。刚开始搭试电路的时候，前两级的波形很好，可是功放没有输出信号，经过仔细的检查，发现连线错了，修改之后，加上电源测试。就像老师说的那样，立即烧了8050，经过调节电位器，才使得功放正常工作。后面的电路也工作正常。但是令我自己很不满意的是后面验收的时候，由于不熟悉验收的要求，在之前整体试听时，为了使得声音听起来比较好，调节了原本定好值的电位器，到后来测试功放输出的时候就出现了失真，以及音调控制电路一开始的低频信号不衰减的情况。怎么说呢，感觉上蛮遗憾的吧，毕竟费了那么多时间调的电路最后验收的时候却没搞好。其实想想世界不就是这样么，现在的社会没人在乎过程，结果最重要，就算你努力了，最后还不是功亏一篑，还不是你的错，能做的也只有努力做到最好。--------------------------总之，知道验收的流程还是很有必要的。【附图】这是在测试混合前置放大器时，两路信号一起输入时的信号叠加情况。其中话放输入正弦波，mic输入TTL方波。BySaVy