[优秀毕业论文]具有音调控制的音频放大器的设计.doc
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1、本科毕业设计(论文) 毕毕业业设设计计(论论文文) 题题 目目 具有音调控制的音频放大器的设计具有音调控制的音频放大器的设计 专专 业业 班班 号号 学学 生生 姓姓 名名 指指 导导 教教 师师 答答 辩辩 日日 期期 本科毕业设计(论文) I 毕业设计(论文)评语毕业设计(论文)评语 姓名: 学号: 专业: 毕业设计(论文)题目: 工作起止日期: 年 月 日起 年 月 日止 指导教师对毕业设计(论文)进行情况,完成质量及评分意见: _ _ _ _ _ _ 指导教师签字: 指导教师职称: 评阅人评阅意见: _ _ _ _ _ _ _ 评阅教师签字:_ 评阅教师职称:_ 本科毕业设计(论文)
2、II 答辩委员会评语: _ _ _ _ _ _ 根据毕业设计(论文)的材料和学生的答辩情况答辩委员会作出如下评定: 学生 毕业设计(论文)答辩成绩评定为: 对毕业设计(论文)的特殊评语: _ _ _ _ _ _ 答辩委员会主任(签字): 职称:_ 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员(签字):_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 年 月 日 本科毕业设计(论文) III 摘 要 本文首先对功率放大器的课题背景作简要的说明,随后对功率 放大器的一些基础知识进行介绍。此外,相应的介绍低频功率放大 器的各单元电路前置放大、音调控制电路、音量控制电路和功率 放大部分的组成与工作原理,详
3、细叙述了音量控制电路部分。 通过分析低频功率放大电路,对功率放大器进行深刻的阐述。功 放电路为本机的主放大器,它的输出波形容易受前置级的影响,在调 试部分对功率放大器出现的干扰、自激振荡现象等做了细致的分析。 关关键词键词 低频功率放大器、前置放大、音调控制、音量控制电路 本科毕业设计(论文) IV Abstract In this paper, the background of the subject PA to make a brief statement, followed by some basic knowledge of the power amplifier are intro
4、duced. In addition, the corresponding introduction of low-frequency power amplifier circuit in each unit - pre-amplification, tone control circuit, the volume control circuit and power amplification part of the composition and working principle described in detail some of the volume control circuit.
5、 By analyzing the low-frequency power amplifier circuit of the power amplifier in-depth elaboration. Amplifier circuit main amplifier-based machine, and its output waveform vulnerable to the impact of pre-level, in the commissioning of the power amplifier part of the emerging interference, self-osci
6、llation phenomena have done a detailed analysis. Key word Low frequency power amplifier;Pre-amplification;Tonality control circuit;Volume control circuit 本科毕业设计(论文) V 目目 录录 摘摘 要要I ABSTRACTABSTRACT II 第第 1 1 章章 绪绪 论论 .1 1.1 课题背景1 1.2 选题的目的.1 1.3 选题的意义.1 1.4 本课题主要研究内容.2 第第 2 2 章章 功率放大器电路分析功率放大器电路分析 .3
7、 2.1 功率放大器的基础知识.3 2.1.1 功率放大器的作用3 2.1.2 功率放大器的电路组成4 2.1.3 信号源和负载4 2.1.4 功率放大器的种类5 2.3 功率放大器的性能指标.6 2.3.1 失真度6 2.3.2 频率响应6 2.3.3 输出功率7 2.3.4 输入电压7 2.3.5 音调控制范围8 2.3.6 信噪比8 第第 3 3 章章 整机电路的设计整机电路的设计 .9 3.1 整机电路的组成.9 3.2 技术要求.9 3.3 电路说明.9 3.4 单元电路的设计与分析.10 3.4.1 前置放大器10 本科毕业设计(论文) VI 3.4.2 音调控制电路11 3.4.
8、3 音量控制电路12 3.4.4 功率放大电路12 第第 4 4 章章 低频功率放大器的安装与调试低频功率放大器的安装与调试 .16 4.1 电路安装与调试技术.16 4.1.1 合理布局、分级装调16 4.1.2 调试技术16 4.2 电路的调试.17 4.2.1 抑制干扰、噪声和消除自激振荡17 4.2.2 前置放大器输入、输出电压的测量20 4.2.3 功率放大器的功率计算20 总总 结结 .22 致致 谢谢 .23 参考文献参考文献 .24 附附 录录 1 1 .25 附附 录录 2 2 .26 本科毕业设计(论文) 0 第 1 章 绪 论 1.1 课题背景 功率放大器是音响装置的核心
9、部分,无论是调谐器输出的信号, 还是话筒、录音机、电唱机输出的信号,都必须经过功率放大器放 大以后才能推动音箱发出声音。 功率放大器原来只是以分立元件的形式组成电路,近年来,随 着科学技术的普及和文化水平的提高,功率放大器也有集成化产品, 并在体育馆、影剧场、歌舞厅、家庭中的 Hi-Fi 音乐欣赏、AV 系统 放音、卡拉 OK 等场合得到广泛应用。 功率放大器是将音频电压信号放大到一定的功率并驱动扬声 器发声的一种设备。功率放大器在扩声中起着极其重要的作用,如 果没有功率放大器扬声器就不能扩声。 1.2 选题的目的 通过对低频功率放大电路的剖析,对功率放大器的工作原理有 较深入的了解。在讲解低
10、频功率放大电路的原理中,结合介绍了常 见的电子电路,如前置放大电路、音调控制电路、音量控制电路等。 掌握这些电路的特点,能为进一步学习电子技术打下一定的基础。 1.3 选题的意义 随着时代的前进,人们对扬声设备的要求越来越高,这些要求 不断推动新器件新电路的开发,并促进整个电声技术的发展,尽可 能采用最新技术并与现代化技术结合起来,才能使得扬声设备不断 发展和完善,才能有广泛的应用前景,才能在更多领域中发挥越来 越大的作用。但是设计采用的是独立元件,对于锻炼个人的动手能 力和综合分析问题、解决问题的能力大有裨益。 本科毕业设计(论文) 1 1.4 本课题主要研究内容 本文首先对功率放大器的基础
11、知识进行了详细说明,然后详细 分析了低频功率放大器的工作原理,各组成部分的作用,最后介绍 了低频功率放大器在安装调试中遇到的现象以及其对应的解决方 案,这对扬声设备的修理大有益处。 本科毕业设计(论文) 2 第 2 章 功率放大器电路分析 2.1 功率放大器的基础知识 2.1.1 功率放大器的作用 人在讲话的时候声音的强度是很有限的,如果在一个有成千上 万人的会场中,要使每一个人都能清楚地听到是不可能的。利用功 率放大器,人只要对着话筒讲话,经过功率放大器放大,再从扬声器 中发出很强的声音,就可以使全会场的人都听到。 人讲话的声音通过话筒变成了微弱的电信号,这一信号的电压 大小同声音的强弱成正
12、比,它的频率同声音的频率相同,这种电信 号叫做音频信号。话筒得到的音频信号,电压只有几毫伏,功率放 大器把这个微弱的音频信号放大,从功率放大器输出端可以输出功 率达几瓦到几十瓦,以推动扬声器发出声音。 在这一过程中,功率放大器的作用只是把音频电信号进行放大, 所以功率放大器也就是音频放大器。话筒能把声音变成电信号;扬 声器能把电信号变成声音。我们把这类元件叫做电声元件。功率放 大器必须同电声元件配合使用,才能发挥出它的作用。 功率放大电路(简称功率放大器)通常位于多级放大电路的最后 一级,其任务是将前级电路放大后的电压信号再进行功率放大,以 足够的输出功率推动执行机构工作,如扬声器发声、电动机
13、旋转、 继电器动作、仪表指针偏转等。 功率放大电路与电压放大电路都属于能量转换电路,它们是将 直流电源提供直流功率转换成被放大信号的交流功率,从而起到功 率和电压放大的作用。但由于在多级放大电路中所处的位置不同, 它们各自的功能是不同的:处于前置级的电压放大电路的任务是将 输入的微弱信号识别出来并加以有效的放大,大多工作在低电压、 小电流、低噪声的条件下,研究的主要指标是电压放大倍数、输入 电阻、输出电阻、信噪比、频率特性等,它们工作时,本身消耗的功 本科毕业设计(论文) 3 率不大,向下一级输出的主要是电压信号,输出功率不大,故效率 问题可以不必考虑。功率放大电路除了对信号的电压进行足够的电
14、 压放大外,还要求对信号进行足够的电流放大,从而有足够的有用 功率输出。 2.1.2 功率放大器的电路组成 功率放大电路由前置放大器、功率放大器、以及电源部分组成。 如图 2-1 所示。功率放大器的前置放大器主要作用是电压放大,这 部分包括音调控制,音量控制等电路。功率放大器也叫主放大器, 它可以把几十毫伏的信号电压放大到要求的功率。电源部分的作用 是把 220V 交流电变成低压直流电,供给各级放大电路使用。 2.1.3 信号源和负载 能给功率放大器输入音频信号的装置叫做信号源。话筒也是一 种信号源。录音机、电唱机、收音机等也都是信号源。 各种信号源的输出信号电压是不同的。常用的动圈话筒的输出
15、 电压约等于几毫伏;录音机的线路输出电压约 100200mV,录音机 的外接扬声器插口输出电压在 1V 以上;电磁头输出电压在 1mV 左 右;收音机检波器输出电压约 30100 mV。 功率放大器的输入电阻是从功率放大器输入端看上去的等效电 阻。功率放大器的输入电阻比较高的时候,各种信号源的输出信号 都能送到功率放大器中。如果功率放大器的输入阻抗不够高由于分 压作用,使高输出信号受到很大衰减,输入到功率放大器中的信号 就很小。 在调整功率放大器时,常用电阻代替扬声器做负载,负载电阻的 额定功率应大于或等于功率放大器的额定输出功率。 本科毕业设计(论文) 4 音调控制电路 前置放大器 音量控制
16、电路 功率放大器 电源 信 号 源 图 2-1 功率放大器整机方框图 2.1.4 功率放大器的种类 功率放大器简称功放,它可以说是各类音响器材中最大的一个 家族了,其品牌、型号之多,实在举不胜举。虽然都称为功放,,但以 其主要用途来说,功放可以分为两个主要类别,这就是专用功放与民 用功放。 在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅、公共场所扩声,以及录音 监听等处所使用的功放,一般说在其技术参数上往往会有一些独特 的要求,这类功放通常称之为专用功放或是专业功放。 而用于家庭的 Hi-Fi 音乐欣赏,AV 系统放音,以及卡拉 OK 娱乐 的功放,通常我们称为民用功放或是家用功放。 专用功放与民用功放尽
17、管在一些特性参数上有所差别,但也很难 说有一条泾渭分明的界线,比如用于音乐录音监听的功放很可能就 是一台可用于家庭 Hi-Fi 甚至是 Hi-end 功放。Hi-Fi 功放与 AV 功 放是目前家用功放中的两个主要类别。Hi-Fi 功放用于欣赏音乐,使 用者追求的是尽可能的“原汁原味”。而 AV 功放的使用者追求的是 与画面相配合的“现场”效 果,甚至是夸张了的“现场”效果。这两类 功放不太好直接比较孰优孰劣。 本科毕业设计(论文) 5 晶体管功放和电子管功放并不存在着优劣的差异,只不过应用 的器件不同(一是晶体管,一是电子管),相对来说,电子管功放的工作 电压较高,但工作电流比较小,而晶体管
18、功放的工作电压较低,工作电 流都比较大。 2.3 功率放大器的性能指标 功率放大器的性能的优劣是通过功率放大器的性能指标来反 映的。因此,必须了解功率放大器的指标意义。下面介绍功率放大 器的主要性能指标。 2.3.1 失真度 通过功率放大器放大,输出信号应该同输入信号内容完全相同, 只是幅度(电压)不同而已。也就是说,功率放大器推动扬声器发出 的声音应同讲话人的声音完全一样,只是音量大小不同而已。事实 上,通过扬声器放出的声音同讲话人的声音多少会有一些区别。质 量低劣的功率放大器发出的声音甚至同讲话人的声音相差很远,有 时还产生闷塞、沙哑的声音。我们把功率放大器输出信号同输入信 号不同,产生畸
19、变的这种现象叫做失真。 为了定量的表示失真的大小,我们把输出信号各次谐波电压有 效值的总和同基次波电压有效值的比,用百分数表示,叫做功率放 大器的谐波失真,或失真度。它可以通过失真度测量仪直接测量出 来,一般功率放大器的失真度在 7%以下,高传真功率放大器的失真 度在 1%以下。10%以上的失真人耳可以分辨出来。 2.3.2 频率响应 我们知道不同乐器或不同的人发出的声音都不是由单一频率信 号组成的,而是由各种频率成分构成的频谱所组成的。一个乐队既 有发声频率较低的乐器,又有发声频率较高的乐器,演奏起来占有 很宽的频谱,听起来是十分悦耳的。这一频谱范围可以接近整个音 频范围,即 20Hz20K
20、Hz。如果用功率放大器来放音,那就要求功 本科毕业设计(论文) 6 率放大器对每一频率成份的信号都具有相同的放大倍数。这时听起 来才同真正乐队的演奏具有同样效果。如果高音频的放大倍数小了, 听起来就会感到声音发闷,含混不清;如果低音频的放大倍数小了, 听起来就显得单调,缺乏浑厚的感觉。 我们用频率响应(简称频响)这个指标来衡量功率放大器对不同 信号放大倍数的均匀程度。当然我们希望功率放大器对整个音频信 号的放大倍数完全相同。事实上,由于晶体管高频特性、耦合电容 等的影响,功率放大器只对一般频率的音频信号的放大倍数才是相 同的,对频率很低或很高信号的放大倍数都会减小。一般功率放大 器的频率响应在
21、 100Hz10KHz 加减 2dB 范围内,高传真功率放大 器的频率响应可以达到 20Hz20KHz 加减 1dB。 2.3.3 输出功率 功率放大器的输出功率是指功率放大器输出到电阻负载上的电 功率。输出功率是通过测量在规定负载上的电压数值计算出来的, 设负载电阻是 R(欧),输出电压是 U(伏),输出最大功率为 Pmax(瓦)见式(2-1)就得到: Pmax= (2-1) L 2 2R U 式中 Pmax输出的最大功率 Pmax输出电压 RL负载电阻 2.3.4 输入电压 功率放大器的输入电压也叫做输入灵敏度。它是指从功率放大 器输入端输入多大电压的信号,功率放大器才能输出额定功率。输
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