模电音频功率放大器课程设计报告

1引言 ……………………………………………………………………………………………2

2 电路总体方案设计及选择…………………………………………………………2

2.1方案1设计……………………………………………………………………3

2.2 方案2设计…………………………………………………………………4

3单元电路设计……………………………………………………………………4

3.1 音频信号源电路设计………………………………………………………4

3.2 电压放大电路设计…………………………………………………………5

3.3 电流放大电路设计…………………………………………………………5

3.4 反馈电路设计………………………………………………………………6

3.5电源电路设计………………………………………………………………6

4 电路仿真…………………………………………………………………………7

4.1 音频信号源电路仿真……………………………………………………7

4.2 电压放大电路仿真…………………………………………………………7

4.3 电流放大电路仿真………………………………………………………8

4.4 总电路仿真…………………………………………………………………8

结论…………………………………………………………………………………9

参考文献……………………………………………………………………………10

附录A  总电路原理图………………………………………………………………12

附录B  总电路仿真图………………………………………………………………13

作者：郭俊杰   指导教师：马德贵

（安徽农业大学工学院  2014级电气工程及其自动化 合肥230036）

摘要：这次课程设计内容是音频功率放大器，要求信号幅度范围为5mv，且喇叭得到的功率为5W，由市电压范围为190-220v的电压为系统供电。音频功率放大器为甲类，喇叭阻抗约为16Ω。这次课程设计主要是增强个人解决实际问题的能力，通过模拟电子技术的课程设计，进一步加强我们的理论联系实际的能力。同时通过练习使用Altium Designer Summer09、Multisim12.0，并锻炼撰写设计报告、查阅参考文献的技能，也锻炼了个人对个单元电路的设计以及各元器件参数的选择，同时加深了个人对音频功率放大电路的学习与理解。

关键词：音频放大 甲类放大器 功率放大 反馈电路 延时接通

音频功率放大器是音响系统中的关键部分，已广泛应用于日常生中有很强的实用性，其主要功能是将微弱的音频信号进行放大、传输，最终以足够的强度去推动扬声器使原声重现。在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以，就高保真度功放而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。
   在这次设计过程中，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器的特点是输出功率大和效率高。我们这里需要的是小信号低功率放大，故采用甲类放大器。通过查阅资料以及向老师同学请教、学习，我设计了如下两种方案来完成我的课程设计。

    我们知道音频功率主要包括以下四大部分：放大电路、音量调节、反馈电路、延时接通部分。放大电路包含了电压放大和电流放大电路两个部分，可以通过共集-共基电路来实现对应的电流和电压放大。反馈电路通过电阻元件实现共集极放大电路和共基极放大电路的极间反馈。而音量调节部分则是通过滑动变阻器的移动来实现音量的调节。延时接通部分是为了发生嚣叫现象的产生。

    同时市电以190-220v的交流电对外输出，可以通过变压、整流、滤波、稳压将其转化为直流信号提供直流电源。而音频放大电路最终会带上16Ω的负载。具体的设计要求如下所示：

（一）音频信号为5mv

（二）额定的输出功率为5w

（三）负载阻值大小为16Ω

经计算P=U^2\R  R=16Ω  P=5W，知U=9.5v。设计框架如图所示：

    具体的框架大体和设计方案一相同，只是采用可功放集成块进行设计，可以更加简单方便的进行设计，也更具可操作性。

音频信号源要求幅值为5mv,频率设为50HZ。如图：

图1 信号源电路

本次课程设计的音频功率放大器需要的是小功率、低频率，所以针对电压及电流放大环节可采用前端功率放大来放大功率、电流，后端共射电路放大电压、电流的方法。已知的是功率大小为5w，喇叭的阻值为16Ω，很容易求得放大后的电压约为9.5Ω，故可知放大倍数为9.5K/0.5=1900.所以设计如下的电压放大电路图。

图2 电压放大

图3 电流放大

反馈电路是指将放大电路输入信号通过反馈网络，按照一定的方式作用到输入回路，并起到调节整个电路的目的。本设计采用电压串联负反馈，其设计图如下：

file:///C:/Users/NIGHTF~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image019.png

电源电路要求将市电电压190-220v的交流电转变成稳定的直流电压，利用所学知识可知可以先利用变压器将市电电压降低，再由桥式整流电流使交流电转变成直流电，经过一个1μf的电容使直流电压保持稳定，最后再用稳压管增加稳定效果，使最终由交流市电得到稳定的直流电。

file:///C:/Users/NIGHTF~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image021.png

图5 电源电路

图1 音频信号源

图2 电压放大电路仿真

图3 电流放大电路仿真

图4总电路仿真

结  论

八天的模拟电子技术工艺实习在不知不觉中悄然而过，回首这八天的时光，我觉得收获良多，获益匪浅！

我本次的课程设计的课题是甲类音频功率放大器。刚开始的第一天我们在辅导员的认真讲解下，对这个音频放大器的课程设计有了一个比较全面的了解。而我的课程设计包含了四个方面:功率放大，反馈电路，音量调节以及延时接通。总的来说，我对每个部分也是有一定了解的，毕竟我们的课程设计来源于模拟电子课程，而这门课是我们的专业课，我也很认真用心的去学习，虽然学的可能不够好，但是我所有组成部分都是了解知道的。所以心想着，这个课程设计并不是很难的，而且有老师的指导和同学的相互讨论估计很快就可以做好了。实则不然，实际开始后我发现：平时只知道做题的我们，很是缺少这种实际的动手操作能力，理论学习和实际的运用是有很大的区别的。比如，放大电路模块，我开始是采用共集放大电路和共基放大电路直接耦合的方式来进行电路放大部分构建的，但是实际的操作却并不理想，要知道，我的放大电路的最终电压放大倍数在1900倍左右，很容易失真，这让我开始的几天都在做无用功。不过值得庆幸的是，通过这次的错误电路的设计，我却进一步理解了放大电路的构造。后来的几天，在查阅书本以及和同学的交流讨论后，我选择采用了功放集成块用来构建电路。集成块具有输出功率大，外接元件少的优点，很适合运用在我这种放大倍数特别大的电路上。在书本上找到类似电路后，我便开始了模仿的过程，从开始的图像失真严重，到后来一遍遍的配电阻、配其他元件。在模仿配置的过程中，我进一步理解了放大电路，以前不大了解的一些模块，在这次课程设计中都有了进一步了解，同时我还学会了如何使用我们和本专业关键性很强的软件，感觉收获还是很多的。
    同时我想作为一名电气人，每位同学都应该培养对本专业的一个立体直观的了解，将对自己专业的了解从课本中脱离出来，更多的与实际电路相结合，培养我们对电气专业的热爱与理解。
    最后我想说的是，想要成功设计出一个电路，要有耐心以及有不怕失败的勇气。通过这次课程设计的学习，我不仅明白一些模电方面的知识，更多的也明白了坚持的可贵，行百里者半于九十，只有坚持下去持之以恒，我们才能成功！

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