語(yǔ)音放大電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蔡曉艷　薛春玲　王照平

摘 要： 設(shè)計(jì)了一款低成本、大功率的語(yǔ)音放大器。該設(shè)計(jì)采用帶通濾波電路對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，專(zhuān)業(yè)音頻放大芯片NE5532對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行初級(jí)功率放大、三極管和大功率晶體管2N7300組成后級(jí)功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器。通過(guò)測(cè)試，該語(yǔ)音放大電路可以提供40 W的功率，遠(yuǎn)大于普通家用語(yǔ)音功率放大器，而且成本又遠(yuǎn)低于專(zhuān)業(yè)語(yǔ)音功率放大器，完全滿(mǎn)足需要。

關(guān)鍵詞： 語(yǔ)音放大； NE5532； 大功率晶體管； 音頻信號(hào)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN912.3?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）05?0064?03

0 引 言

音頻功率放大器是音響系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，已廣泛應(yīng)用于日常生活中，具有很強(qiáng)的實(shí)用性[1]，但是在部分場(chǎng)合依然沒(méi)有合適的語(yǔ)音功放，比如大教室上課，中型會(huì)議室開(kāi)會(huì)，小型廣場(chǎng)集會(huì)等場(chǎng)合。市場(chǎng)上賣(mài)的語(yǔ)音功放一般為家庭使用，對(duì)于大教室來(lái)說(shuō)功率不足，使用專(zhuān)業(yè)的音響設(shè)備，成本太高。所以需要一款功率較大、成本低的語(yǔ)音放大器來(lái)滿(mǎn)足小范圍的使用，因此設(shè)計(jì)了一種電路簡(jiǎn)單、成本較低的語(yǔ)音放大電路。該電路克服了專(zhuān)業(yè)設(shè)備成本高的問(wèn)題，又克服了市場(chǎng)上低端語(yǔ)音放大器功率不足的問(wèn)題，對(duì)于滿(mǎn)足實(shí)際的學(xué)習(xí)工作有著重要的研究意義。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

語(yǔ)音放大電路主要由帶通濾波電路、初級(jí)功率放大電路、后級(jí)功率放大電路、直流穩(wěn)壓電源等電路構(gòu)成。其原理框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 帶通濾波電路

帶通濾波電路的主要作用就是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行一些預(yù)處理，使之更符合后級(jí)功放電路的要求。帶通濾波電路使用電阻電容濾波[2]，效果穩(wěn)定調(diào)試方便。它主要由聲道平衡電路和音調(diào)控制電路兩部分組成。具體電路如圖2所示。

2.1.1 聲道平衡電路

2.1.2 音調(diào)控制電路

音調(diào)控制電路是使聽(tīng)音者根據(jù)自己的需要對(duì)聲音的某些頻率段進(jìn)行提升或者衰減，更符合聽(tīng)音者的聽(tīng)覺(jué)習(xí)慣[3]。本設(shè)計(jì)使用多頻段音調(diào)電路，進(jìn)來(lái)的音頻信號(hào)分別進(jìn)入中低高音頻控制電路調(diào)節(jié)后再疊加進(jìn)入功率放大電路，使校正的頻響更細(xì)致，效果更出色。

（1） 高音控制：變阻器[R5]及周?chē)M成高音調(diào)音電路。電容[C3]可以通過(guò)高音頻信號(hào)，變阻器往上滑動(dòng)時(shí)高音頻信號(hào)增強(qiáng)，往下滑動(dòng)時(shí)高音頻信號(hào)減弱。

（2） 中音控制：變阻器[R8]及周?chē)?gòu)成中音調(diào)音電路。電路中部分高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)[R7，][C4，][R9]等元件被濾除，[C5]可以通過(guò)音頻中的中頻信號(hào)，變阻器[R8]往上滑動(dòng)時(shí)中音頻信號(hào)增強(qiáng)，往下滑動(dòng)時(shí)中音頻信號(hào)減弱

（3） 低音控制：變阻器[R12]及周?chē)?gòu)成低音調(diào)音電路。音頻信號(hào)進(jìn)入[R12]可以調(diào)節(jié)其幅度大小，再和調(diào)節(jié)后的高音、中音疊加進(jìn)入功率放大電路，就可以構(gòu)成完整高中低調(diào)音電路。

2.2 初級(jí)功率放大

初級(jí)功率放大由NE5532組成，NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)放，它具有較好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動(dòng)能力及相當(dāng)高的小信號(hào)與電源帶寬。用作音頻放大時(shí)音色溫暖，保真度高，曾被音響發(fā)燒友們譽(yù)為“運(yùn)放之皇”[4?5]，其電路如圖3所示。

2.3 后級(jí)功率放大

后級(jí)功率放大電路由差分放大電路和復(fù)合管放大電路組成，復(fù)合管放大電路使用大功率晶體管2N3055[6]。具體電路如圖4所示。

2.4 直流電源

任何一個(gè)電路，電源都是非常重要的一部分，對(duì)于一個(gè)語(yǔ)音放大器來(lái)說(shuō)更是重中之重。本電路將電網(wǎng)電壓220 V（有效值）50 Hz的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)橋式整流電路變成單向直流電，由于其脈動(dòng)成分大須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑的直流電，最后通過(guò)7812和7912穩(wěn)壓器將電路穩(wěn)壓成±12 V直流電，供給負(fù)載[7]。電源電路如圖5所示。

2.5 語(yǔ)音放大電路整體原理圖及實(shí)物圖

語(yǔ)音放大電路的整體原理圖和實(shí)物圖如圖6，圖7所示。

2.6 測(cè)試數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)對(duì)語(yǔ)音放大電路實(shí)物的反復(fù)調(diào)試，最終達(dá)到比較滿(mǎn)意的效果。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)踐檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)的語(yǔ)音放大電路電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定，最大輸出功率達(dá)到40 W，與現(xiàn)在主流的集成電路語(yǔ)音放大器相比具有發(fā)熱量小、穩(wěn)定性好、成本低、功率大的特點(diǎn)，具有較好的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 駱旭坤.基于Proteus的音頻功率放大器的設(shè)計(jì)與仿真[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，29（1）：59?60.

[2] 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] 陳光明，施金鴻.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[4] 趙久華.易于制作的全集成Hi?Fi功放[J].電子世界，2000（5）：4?6.

[5] 韋發(fā)清.基于LM4766和NE5532的音頻功率放大器[J].信息技術(shù)，2011，35（4）：200?202.

[6] 周惠潮，孫曉峰.常用電子器件及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[7] 周雪主.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

摘 要： 設(shè)計(jì)了一款低成本、大功率的語(yǔ)音放大器。該設(shè)計(jì)采用帶通濾波電路對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，專(zhuān)業(yè)音頻放大芯片NE5532對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行初級(jí)功率放大、三極管和大功率晶體管2N7300組成后級(jí)功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器。通過(guò)測(cè)試，該語(yǔ)音放大電路可以提供40 W的功率，遠(yuǎn)大于普通家用語(yǔ)音功率放大器，而且成本又遠(yuǎn)低于專(zhuān)業(yè)語(yǔ)音功率放大器，完全滿(mǎn)足需要。

關(guān)鍵詞： 語(yǔ)音放大； NE5532； 大功率晶體管； 音頻信號(hào)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN912.3?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）05?0064?03

0 引 言

音頻功率放大器是音響系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，已廣泛應(yīng)用于日常生活中，具有很強(qiáng)的實(shí)用性[1]，但是在部分場(chǎng)合依然沒(méi)有合適的語(yǔ)音功放，比如大教室上課，中型會(huì)議室開(kāi)會(huì)，小型廣場(chǎng)集會(huì)等場(chǎng)合。市場(chǎng)上賣(mài)的語(yǔ)音功放一般為家庭使用，對(duì)于大教室來(lái)說(shuō)功率不足，使用專(zhuān)業(yè)的音響設(shè)備，成本太高。所以需要一款功率較大、成本低的語(yǔ)音放大器來(lái)滿(mǎn)足小范圍的使用，因此設(shè)計(jì)了一種電路簡(jiǎn)單、成本較低的語(yǔ)音放大電路。該電路克服了專(zhuān)業(yè)設(shè)備成本高的問(wèn)題，又克服了市場(chǎng)上低端語(yǔ)音放大器功率不足的問(wèn)題，對(duì)于滿(mǎn)足實(shí)際的學(xué)習(xí)工作有著重要的研究意義。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

語(yǔ)音放大電路主要由帶通濾波電路、初級(jí)功率放大電路、后級(jí)功率放大電路、直流穩(wěn)壓電源等電路構(gòu)成。其原理框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 帶通濾波電路

帶通濾波電路的主要作用就是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行一些預(yù)處理，使之更符合后級(jí)功放電路的要求。帶通濾波電路使用電阻電容濾波[2]，效果穩(wěn)定調(diào)試方便。它主要由聲道平衡電路和音調(diào)控制電路兩部分組成。具體電路如圖2所示。

2.1.1 聲道平衡電路

2.1.2 音調(diào)控制電路

音調(diào)控制電路是使聽(tīng)音者根據(jù)自己的需要對(duì)聲音的某些頻率段進(jìn)行提升或者衰減，更符合聽(tīng)音者的聽(tīng)覺(jué)習(xí)慣[3]。本設(shè)計(jì)使用多頻段音調(diào)電路，進(jìn)來(lái)的音頻信號(hào)分別進(jìn)入中低高音頻控制電路調(diào)節(jié)后再疊加進(jìn)入功率放大電路，使校正的頻響更細(xì)致，效果更出色。

（1） 高音控制：變阻器[R5]及周?chē)M成高音調(diào)音電路。電容[C3]可以通過(guò)高音頻信號(hào)，變阻器往上滑動(dòng)時(shí)高音頻信號(hào)增強(qiáng)，往下滑動(dòng)時(shí)高音頻信號(hào)減弱。

（2） 中音控制：變阻器[R8]及周?chē)?gòu)成中音調(diào)音電路。電路中部分高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)[R7，][C4，][R9]等元件被濾除，[C5]可以通過(guò)音頻中的中頻信號(hào)，變阻器[R8]往上滑動(dòng)時(shí)中音頻信號(hào)增強(qiáng)，往下滑動(dòng)時(shí)中音頻信號(hào)減弱

（3） 低音控制：變阻器[R12]及周?chē)?gòu)成低音調(diào)音電路。音頻信號(hào)進(jìn)入[R12]可以調(diào)節(jié)其幅度大小，再和調(diào)節(jié)后的高音、中音疊加進(jìn)入功率放大電路，就可以構(gòu)成完整高中低調(diào)音電路。

2.2 初級(jí)功率放大

初級(jí)功率放大由NE5532組成，NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)放，它具有較好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動(dòng)能力及相當(dāng)高的小信號(hào)與電源帶寬。用作音頻放大時(shí)音色溫暖，保真度高，曾被音響發(fā)燒友們譽(yù)為“運(yùn)放之皇”[4?5]，其電路如圖3所示。

2.3 后級(jí)功率放大

后級(jí)功率放大電路由差分放大電路和復(fù)合管放大電路組成，復(fù)合管放大電路使用大功率晶體管2N3055[6]。具體電路如圖4所示。

2.4 直流電源

任何一個(gè)電路，電源都是非常重要的一部分，對(duì)于一個(gè)語(yǔ)音放大器來(lái)說(shuō)更是重中之重。本電路將電網(wǎng)電壓220 V（有效值）50 Hz的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)橋式整流電路變成單向直流電，由于其脈動(dòng)成分大須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑的直流電，最后通過(guò)7812和7912穩(wěn)壓器將電路穩(wěn)壓成±12 V直流電，供給負(fù)載[7]。電源電路如圖5所示。

2.5 語(yǔ)音放大電路整體原理圖及實(shí)物圖

語(yǔ)音放大電路的整體原理圖和實(shí)物圖如圖6，圖7所示。

2.6 測(cè)試數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)對(duì)語(yǔ)音放大電路實(shí)物的反復(fù)調(diào)試，最終達(dá)到比較滿(mǎn)意的效果。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)踐檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)的語(yǔ)音放大電路電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定，最大輸出功率達(dá)到40 W，與現(xiàn)在主流的集成電路語(yǔ)音放大器相比具有發(fā)熱量小、穩(wěn)定性好、成本低、功率大的特點(diǎn)，具有較好的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 駱旭坤.基于Proteus的音頻功率放大器的設(shè)計(jì)與仿真[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，29（1）：59?60.

[2] 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] 陳光明，施金鴻.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[4] 趙久華.易于制作的全集成Hi?Fi功放[J].電子世界，2000（5）：4?6.

[5] 韋發(fā)清.基于LM4766和NE5532的音頻功率放大器[J].信息技術(shù)，2011，35（4）：200?202.

[6] 周惠潮，孫曉峰.常用電子器件及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[7] 周雪主.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

摘 要： 設(shè)計(jì)了一款低成本、大功率的語(yǔ)音放大器。該設(shè)計(jì)采用帶通濾波電路對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，專(zhuān)業(yè)音頻放大芯片NE5532對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行初級(jí)功率放大、三極管和大功率晶體管2N7300組成后級(jí)功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器。通過(guò)測(cè)試，該語(yǔ)音放大電路可以提供40 W的功率，遠(yuǎn)大于普通家用語(yǔ)音功率放大器，而且成本又遠(yuǎn)低于專(zhuān)業(yè)語(yǔ)音功率放大器，完全滿(mǎn)足需要。

關(guān)鍵詞： 語(yǔ)音放大； NE5532； 大功率晶體管； 音頻信號(hào)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN912.3?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）05?0064?03

0 引 言

音頻功率放大器是音響系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，已廣泛應(yīng)用于日常生活中，具有很強(qiáng)的實(shí)用性[1]，但是在部分場(chǎng)合依然沒(méi)有合適的語(yǔ)音功放，比如大教室上課，中型會(huì)議室開(kāi)會(huì)，小型廣場(chǎng)集會(huì)等場(chǎng)合。市場(chǎng)上賣(mài)的語(yǔ)音功放一般為家庭使用，對(duì)于大教室來(lái)說(shuō)功率不足，使用專(zhuān)業(yè)的音響設(shè)備，成本太高。所以需要一款功率較大、成本低的語(yǔ)音放大器來(lái)滿(mǎn)足小范圍的使用，因此設(shè)計(jì)了一種電路簡(jiǎn)單、成本較低的語(yǔ)音放大電路。該電路克服了專(zhuān)業(yè)設(shè)備成本高的問(wèn)題，又克服了市場(chǎng)上低端語(yǔ)音放大器功率不足的問(wèn)題，對(duì)于滿(mǎn)足實(shí)際的學(xué)習(xí)工作有著重要的研究意義。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

語(yǔ)音放大電路主要由帶通濾波電路、初級(jí)功率放大電路、后級(jí)功率放大電路、直流穩(wěn)壓電源等電路構(gòu)成。其原理框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 帶通濾波電路

帶通濾波電路的主要作用就是對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行一些預(yù)處理，使之更符合后級(jí)功放電路的要求。帶通濾波電路使用電阻電容濾波[2]，效果穩(wěn)定調(diào)試方便。它主要由聲道平衡電路和音調(diào)控制電路兩部分組成。具體電路如圖2所示。

2.1.1 聲道平衡電路

2.1.2 音調(diào)控制電路

音調(diào)控制電路是使聽(tīng)音者根據(jù)自己的需要對(duì)聲音的某些頻率段進(jìn)行提升或者衰減，更符合聽(tīng)音者的聽(tīng)覺(jué)習(xí)慣[3]。本設(shè)計(jì)使用多頻段音調(diào)電路，進(jìn)來(lái)的音頻信號(hào)分別進(jìn)入中低高音頻控制電路調(diào)節(jié)后再疊加進(jìn)入功率放大電路，使校正的頻響更細(xì)致，效果更出色。

（1） 高音控制：變阻器[R5]及周?chē)M成高音調(diào)音電路。電容[C3]可以通過(guò)高音頻信號(hào)，變阻器往上滑動(dòng)時(shí)高音頻信號(hào)增強(qiáng)，往下滑動(dòng)時(shí)高音頻信號(hào)減弱。

（2） 中音控制：變阻器[R8]及周?chē)?gòu)成中音調(diào)音電路。電路中部分高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)[R7，][C4，][R9]等元件被濾除，[C5]可以通過(guò)音頻中的中頻信號(hào)，變阻器[R8]往上滑動(dòng)時(shí)中音頻信號(hào)增強(qiáng)，往下滑動(dòng)時(shí)中音頻信號(hào)減弱

（3） 低音控制：變阻器[R12]及周?chē)?gòu)成低音調(diào)音電路。音頻信號(hào)進(jìn)入[R12]可以調(diào)節(jié)其幅度大小，再和調(diào)節(jié)后的高音、中音疊加進(jìn)入功率放大電路，就可以構(gòu)成完整高中低調(diào)音電路。

2.2 初級(jí)功率放大

初級(jí)功率放大由NE5532組成，NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)放，它具有較好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動(dòng)能力及相當(dāng)高的小信號(hào)與電源帶寬。用作音頻放大時(shí)音色溫暖，保真度高，曾被音響發(fā)燒友們譽(yù)為“運(yùn)放之皇”[4?5]，其電路如圖3所示。

2.3 后級(jí)功率放大

后級(jí)功率放大電路由差分放大電路和復(fù)合管放大電路組成，復(fù)合管放大電路使用大功率晶體管2N3055[6]。具體電路如圖4所示。

2.4 直流電源

任何一個(gè)電路，電源都是非常重要的一部分，對(duì)于一個(gè)語(yǔ)音放大器來(lái)說(shuō)更是重中之重。本電路將電網(wǎng)電壓220 V（有效值）50 Hz的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)橋式整流電路變成單向直流電，由于其脈動(dòng)成分大須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑的直流電，最后通過(guò)7812和7912穩(wěn)壓器將電路穩(wěn)壓成±12 V直流電，供給負(fù)載[7]。電源電路如圖5所示。

2.5 語(yǔ)音放大電路整體原理圖及實(shí)物圖

語(yǔ)音放大電路的整體原理圖和實(shí)物圖如圖6，圖7所示。

2.6 測(cè)試數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)對(duì)語(yǔ)音放大電路實(shí)物的反復(fù)調(diào)試，最終達(dá)到比較滿(mǎn)意的效果。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3 結(jié) 論

經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)踐檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)的語(yǔ)音放大電路電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定，最大輸出功率達(dá)到40 W，與現(xiàn)在主流的集成電路語(yǔ)音放大器相比具有發(fā)熱量小、穩(wěn)定性好、成本低、功率大的特點(diǎn)，具有較好的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 駱旭坤.基于Proteus的音頻功率放大器的設(shè)計(jì)與仿真[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，29（1）：59?60.

[2] 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] 陳光明，施金鴻.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[4] 趙久華.易于制作的全集成Hi?Fi功放[J].電子世界，2000（5）：4?6.

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