音響放大器的研究與設(shè)計(jì)

王沂蒙

摘 要：結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)，采用音響放大集成電路，設(shè)計(jì)了一種音響放大器，改進(jìn)以往音響放大器的不足之處。首先分析了音響放大器的組成及電路，詳細(xì)介紹了語音放大器、功率放大器;介紹了功率放大器的設(shè)計(jì)及參數(shù)數(shù)值確定。最后進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：音響放大器? 增益? 功率放大器? 電路

1音響放大器簡介

音響放大器的歷史將近一個(gè)世紀(jì)，最早電子管放大器的第一個(gè)應(yīng)用就是音響放大器，然而一直到現(xiàn)在，它還在不斷地更新、發(fā)展、前進(jìn)。之所以如此，是因?yàn)槿祟惖穆犛X是各種感覺中的相當(dāng)重要的一種，也是最基本的一種。為了滿足它的需要，就要不斷改進(jìn)音響放大器。現(xiàn)代社會(huì)，從作為通信工具的手機(jī)到作為娛樂設(shè)備的MP3播放器以及便攜式電視機(jī)、便攜式DVD等，所有這些電子設(shè)備都需要音頻輸出，即都需要有一個(gè)音響放大器。

2音響放大器的組成及分析

2.1音響放大器的組成

音響放大器最主要的組成部分是音頻放大器，其功能為對各種音源輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行加工處理和不失真的放大，使之功率達(dá)到一定要求，然后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。音響放大器一般由完全相同的兩個(gè)或以上的音頻聲道所組成。每個(gè)聲道主要由兩部分組成，即混合前置放大器和功率放大器。這兩部分電路可以組裝在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，也可以分開裝到兩個(gè)機(jī)箱，前者一般稱為綜合放大器，左右聲道的原理和組成完全相同。音響放大器的基本組成框圖如圖 1 所示，圖中在音調(diào)控制（包括音質(zhì)控制）之前的部分為前置放大器，剩下的部分則稱為功率放大器。

2.2音響放大器電路分析[1]

2.2.1語音放大器

話筒的輸出信號(hào)電壓一般為5mV左右，輸出電阻可以達(dá)到200kΩ，有些話筒輸出阻抗低，為20Ω、200Ω。語音放大器的輸入阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸出阻抗，其作用為無失真地放大聲音信號(hào)。語音放大器的電路如圖2，圖中A為同相放大器，輸入阻抗較高，與話筒相連作為語音放大器電路。

2.2.2電子混響器

將電路模擬聲音進(jìn)行多次反射是電子混響器的主要功能，其結(jié)果為產(chǎn)生混音效果，使聲音具有一定空間立體感和深度感。

2.2.3混合前置放大器

混合前置放大器將聲音信號(hào)與電子混合后的聲音信號(hào)混合放大，其電路如圖3，為反相加法器電路，輸入電壓與輸出電壓之間有下式所示關(guān)系：V0=（RfV1/R1+RFV2/R2），其中V1為放大器輸入電壓，V2為音響輸入電壓。

2.2.4音調(diào)控制器

音調(diào)控制器按照需要根據(jù)一定的規(guī)律調(diào)節(jié)音響放大器輸出信號(hào)的頻率響應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到補(bǔ)償聲學(xué)特性的要求，還可以進(jìn)行音色美化，還可以對某個(gè)音頻范圍內(nèi)的若干個(gè)頻段點(diǎn)分別進(jìn)行衰減和提升。

2.2.5功率放大器[2]

給音響放大器的負(fù)載提供一定的輸出功率。當(dāng)負(fù)載為定值時(shí)，輸出功率越大，輸出信號(hào)的非線性失真越小，效率越大是我們所希望的。功率放大器常見的單電源供電電路有TTL電路和雙電源供電的正負(fù)OCL電路。放大器有集成運(yùn)放和晶體管組成的功率放大器，有專用集成電路功率放大器芯片。在此設(shè)計(jì)制作中采用型集成音頻功率放大器。

3音響放大器的設(shè)計(jì)

第一步確定整機(jī)電路的級(jí)數(shù)，按照各級(jí)的功能及技術(shù)指標(biāo)要求分配電壓增益，再分別計(jì)算各級(jí)電路參數(shù)，一般從功放級(jí)開始逐級(jí)向前計(jì)算。本篇采用電子混響器電路模塊設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)計(jì)算的電路為語音放大器、混合前置放大器、音調(diào)控制器及功率放大器。輸入信號(hào)為5mv時(shí)，輸出功率的最大值為1W，根據(jù)P0=I0-U0=U02/RL=1，可算得U0=（RLP0）?=2.83V，因此電路系統(tǒng)的輸出電壓為2.83V，總的電壓增益AU=U0/UI =2.83×1000/5=566。實(shí)際電路中會(huì)有損耗，所以增益取值600。

下面主要介紹功率放大器的設(shè)計(jì)[3]。

由于采用集成功率放大器，電路設(shè)計(jì)變得十分簡單，只要查閱相關(guān)手冊便可得到功放塊外圍電路的元件值，下面列舉部分元件的功能及數(shù)值大小。

功放級(jí)的增益AU4=1+R11/RF≈20K/Rf=100，Rf=20K/100=200Ω

CB為相位補(bǔ)償，CB減小，頻帶增加，可消除高頻自激，CB一般取幾十至幾百皮法。

CC為OTL電路的輸出端電容，兩端的充電電壓為VCC/2，一般取耐壓大于VCC/2的幾百微法電容。

CD為反饋電容，消除自激振蕩，CD一般取幾十皮法。

CH為自舉電容，CH與電路中的R10組成自舉電路，使復(fù)合管T12、T13的導(dǎo)通電流不隨輸出電壓的升高而減小。

C43、C44消除紋波，一般取幾十至幾百微法。

C42是電源退耦濾波，可消除低頻自激。

以上單元電路的設(shè)計(jì)值還需要通過實(shí)驗(yàn)調(diào)整和修改，這些參數(shù)在音響放大器進(jìn)行整機(jī)調(diào)試時(shí)，由于各增益級(jí)之間存在相互影響，這些單元電路的設(shè)計(jì)值還需要通過調(diào)整和修改。

4結(jié)論

文章主要介紹了音響放大器的組成電路分析及音響放大器的重要部分功率放大器的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)電路大量采用集成芯片，大大減少了電路造成的干擾，同時(shí)造價(jià)成本低，輸出音響效果較好，具有較好的性價(jià)比。

參考文獻(xiàn)

[1]劉守義，張永楓. 應(yīng)用電路分析[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002： 68-125.

[2]李雅軒. 模擬電子技術(shù)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版 社，2002： 119-205.

[3]羅靜成，諸邦田，顏知先. 實(shí)用音響電路設(shè)計(jì)手冊[M]. 北 京：人民郵電出版社，1991： 370-442.