音響放大器電路設計與調試初探

杜紅宣

摘 要：為了讓高職院校電子類、通信類學生學習、了解音響放大器電路設計原理，探索調試過程，提高電子類技術的建設的發展。文章主要從設計和制造等方面對音響放大器電路進行設計，詳細介紹了放大器內部工作元例，并掌握了基本參數測試方法，給學生奠定了堅實的理論基礎，展現了職業化教育的特點。

關鍵詞：音響放大器；電路設計；調試初探

中圖分類號：TN722 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）20-0027-02

音響放大器經歷了較長時間的發展歷程，從不成熟音響裝置發展到性能完美。隨著音響放大器的發展，很多高級大型音響開始發展起來，音響放大器電路開始從微型化向數字化、大眾化發展。為了探索音響放大器的發展，必須及時對音響放大器設計和調試等進行分析。

1 設計目標

1.1 設計音響放大器

音響放大器設計要求實現音調輸出控制、電子混響延時、對話筒和錄音機輸出信號擴音和卡拉OK半場等功能。

已知：+Vcc=9V，輸出信號為100 mV的錄音機；輸出電壓為5 mV；一個電子混響延時模塊；一只負載電阻RL；一塊集成運放LM324；一只4 W/8 Ω的揚聲器。

1.2 主要技術指標

輸入阻抗為Ri>>20 kΩ；音頻控制相應在fL-fH為40 JZ- 10 kHz，負載阻抗為RL=8 Ω，額定功率是P0MA=1 W影響控制特性在1 kHz的時候，增益是0 db，100 Hz和10 kHz均有12 db調節范圍AVL=AVH≥20 db。

2 音響放大器各部分的主要功能和作用

首先設計話筒放大器。一般將話筒輸出信號控制在5 mV左右，當輸出阻抗達到20 kΩ的時候，依然會出現低輸出阻抗話筒，因此可以將話筒放大器作用理解為對聲音信號的放大，最高頻譜可以達到10 kHz，輸出阻抗遠大于話筒輸出阻抗。其次設計功率放大器。功率放大器的主要作用是放大音響負載揚聲器并給其提供一定的輸出功率。如果負載很低，輸出的功率就越大，輸出信號的非線性失真盡量小，效率也就會越大。單電源供電OTL電路和正負雙級供電OCL電路是功率放大器的常見電路。集成運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。本文設計利用LZ4102音頻功率放大器。

3 設計過程

確定出整機電路后，可以根據各級功能和技術指標等要求提高電壓增益，計算電路參數。本次設計已經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行色劑。由于輸入信號5 mV時輸出功率是1 W，根據相應公式算的電路系統輸出電壓是U0=2.83，中電壓增益Au=U0，U1=2.38 1000/5=566。由于實際電路會有損耗，所以量Au4取值600。

3.1 設計功率放大器

功放級增益Au4=1+RⅠ/RⅡ=200 Ω。其中，CR表示相位補償，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。讓復合管T12、T13的導通電流不會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 設計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。

雖然四運放LM324頻帶較窄，但是此處放大倍數不高，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、錄音機輸出插孔的信號u12通常為100 mV超過了U02要求，進行卡拉OK歌唱時，可以利用音量控制電位分別對聲音和音樂量進行控制。完成上述操作后，依然要反復對電路設計進行調整和修正，參數可以適量變動，最后整合電路圖。

4 音響放大器的主要技術指標和測試方法

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為額定負載阻抗；U0表示R1兩端最大不失真電壓。

進行額定功率測量時，具體條件如下：信號發生器輸出頻率f1=1 kHz，輸出電壓有效值為U1=20 mV，音調控制器的兩個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波形不出現削波失真，然后測出此種狀況下的最大輸出電壓，同時可由P0=U02/Rt算出額定功率。需要注意的是，測量最大輸出電壓時應減少U1。

4.2 輸入阻抗

從音響放大器輸入端進去的阻抗稱之為輸入阻抗（Ri）接高阻話筒時必須讓其大于20 kΩ；接 電唱機時Ri應大于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直到其達到額定功率相對應的電壓值，將此時產生的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耗費的電源功率。

5 電路調試技術

可以將分級調試互粉為靜態調試和動態測試?？梢允褂萌f能表測試輸出端產生的直流電壓。運放主要由話筒級、混合級、音調級構成，可以將靜態電流表示為VCC/2，功放級也是VCC/2，而且輸出電容CC兩端產生的充電電源都是VCC/2。動態測試表示輸入端接收到的規定信號，其各項性能的指標都可以利用示波器側吹的波形變化分析。如果測量發現與題目要求存在較大偏差，進行電路檢查。由于集成運放內部電路已經確定，所以偏差原因主要是外部元件參數產生的影響。

6 整機功能試聽

①使用8Ω/4Ω的揚聲器替代負載電阻Rt，進行以下試聽：

話筒擴音：將低阻話筒接入放大器輸入端后，保證揚聲器方向和話筒方向相反，否則揚聲器輸出聲音經過話筒傳輸后，就會產生刺耳的鳴叫聲。揚聲器講話聲音必須清晰，同時適當調整時鐘頻率，改變混響應延時時間。

②音樂欣賞：接入混合前置放大器，同時對音調控制級別產生的高低音調電位器急性控制，保證揚聲器出音調會發生明顯變化。

③卡拉OK伴唱：將錄音機輸出卡拉O磁帶歌曲，跟隨音樂歌唱，適當控制話筒放大器，調節歌唱聲音和音樂聲音之間的比例，改善唱歌聲音。

7 結 語

本文主要對音響放大器電路設計和調試進行分析，首先介紹了實驗目標，對實驗各項已知條件和設備參數進行分析，并分析了音響放大器的部件的作用，然后詳細分析了設計過程，最后進行了調試和測試。希望本文的分析可以給相關研究人員提供參考。

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