目 录

1 设计任务和要求........................................................................................................ 2

1.1设计任务.......................................................................................................... 2 1.2设计要求.......................................................................................................... 2 2 系统设计.................................................................................................................... 4

2.1系统要求.......................................................................................................... 4 2.2方案设计.......................................................................................................... 4 2.3系统工作原理.................................................................................................. 5 3单元电路设计............................................................................................................. 6

3.1音源选择电路................................................................................................. 6

3.1.1电路结构及工作原理......................................................................... 6 3.1.2电路仿真............................................................................................. 6 3.1.3元器件的选择及参数确定............................................................... 11 3.2前置放大电路................................................................................................ 13

3.2.1电路结构及工作原理....................................................................... 13 3.2.2 RC4558-双集成算放大器................................................................ 14 3.3均衡电路....................................................................................................... 14

3.3.1电路结构及工作原理......................................................................... 14 3.4功率放大....................................................................................................... 16

3.4.1电路结构及工作原理....................................................................... 16

4电路的安装与调试................................................................................................... 18

4.2电路调试....................................................................................................... 18 4.3系统功能及性能测试................................................................................... 19

4.3.1测试方法设计................................................................................... 19

5 结 论........................................................................................................................ 21 参考文献...................................................................................................................... 22

1 设计任务和要求

1.1设计任务

设计并制作一个音频功率放大器，将MP3输出的音乐信号放大。

通过上学期对华成英版《模拟电子技术基础》的学习，要使一个小的模拟信号放大，我们可以通过三极管或运算放大器去实现，要注意不使信号失真。

1.2设计要求

1.放大器有两个MP3输出输入接口；

实现有两个音源输入，MP3的输出音乐信号为小的模拟信号，幅值约为5mv~10mv。

2.能够使用电子开关进行音源选择，并且能够用发光二极管指示； 在有两个音乐信号输入时，电子开关可以在两个音乐信号之间选择，并且通过发光二极管显示所选音源。

3.放大器设有音量控制、功率放大功能；

在设计电路中要实现对输出信号音量控制，并且实现信号的放大，所以在喇叭的输入端要接入功率放大的装置。

4.主要技术指标如下：

（1）额定输出功率： 2 ×1W（或2 ×5W）（THD≤0.5%） （2）负载阻抗： 8Ω （3）输入阻抗： ＞＞ 600Ω 5.电源：220V/50HZ的工频交流电供电；

（注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）

6.按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。

7.发挥部分：

（1）设计均衡电路（音调电路）； （2）有电平指示功能。 8.其他要求 （1）设计报告 （2）作品

（3）电路原理图：要求提交两份，一份为CAD/EDA软件绘制，另一份为手工绘制，图纸大小自定，但要符合标准，电路图绘制要规范。

9.时间：三周 10.进度安排：

（1）第一周 选题，熟悉题目，分析要求，查找资料，选择方案，优化方案，确定原理方框图，单元电路设计，选择元器件；

（2）第二周 进行电路仿真，确定电路原理图，画出电路原理图，购买元器件，焊接电路；

（3）第三周 电路调试，电路测试，绘制电路原理图，完成设计报告，答辩。

2 系统设计

2.1系统要求

课题要求设计并制作一个音频放大电路，将MP3输出的音乐信号放大，设计均衡电路实现对音源信号进行高低频调音，设计电子开关实现两个音源间的选择。

基本性能指标要求为： 输出最小功率：1W或5W； 输出阻抗 ：RL=8Ω； 输入阻抗 ：》600Ω；

2.2方案设计

通过对毕满清第三版《电子技术课程实验与课程设计》的“音频功率放大器实验”章节的学习及在参阅大量书目的前提下，与同组成员讨论，初步设计方案如下

方案一 采用一般的晶体管分立元件组成语音放大电路，这样虽然能达到题目的基本要求，但是由于电路所用元件很多，会导致结构复杂，调试很难，失真度很大，稳定性不高。

方案二 采用专用语音集成芯片构成语音放大电路，这样使得电路结构大为简化，调试安装方便，稳定性得到大幅度提高。

综上所述：方案一由于电路结构复杂，调试困难，其次作为初次尝试设计电子产品的学生，不易采用。

方案二除了可以满足题目中的基本要求外，还能够大幅度提高系统稳定性，使系统更为经济实用。

经过比较论证，本设计采用第二种方案。

2.3系统工作原理

设计并制作一个具有以下功能的音频功率放大器：将来自MP3的音频信号经过由模拟开关CD4066BD组成的选择电路选择后送入前置放大器进行电压放大，并有T触发器组成的二极管显示电路显示所选择的音源，音源经RC4558组成的均衡电路进行高低频均衡，再经由TDA2822组成的功率放大器进行功率放大后推动扬声器工作，该设计具有音源选择、放音扩大等功能，原理方框图如下图所示：

图2.1 系统原理方框图

3单元电路设计

3.1音源选择电路

3.1.1电路结构及工作原理

在音频功率放大器中，通常设有多路外部音源输入，通过相应的选择电路选择其中的某一路音源。选择方式一般有机械式、继电器式、电子式。机械式通过拨动选择开关选同某一音源，继电器式用继电器及相应的驱动电路代替机械式选择开关，电子式是用电子线路构成模拟式电子开关来选择音源。机械式虽然电路简单，声道隔离好，但其对选择开关要求较高，否则频繁的拨动选择开关容易使开关老化，影响整机性能。继电器式声道隔离好，但装配较复杂，另外还有一定的电磁干扰，一般采用的不多。电子式选择电路设计灵活，装配方便，应用比较广泛。这种方式的缺点是通道通道隔离度稍低，但在一般情况下足以满足要求。 本设计采用电子式音源选择电路，图3.1是使用的电子式音源选择电路及波形仿真。该电路中将一个JK触发器接成T触发器， 其输出端Q接二选一模拟开关CD4066控制端，用以选择音源信号。Q和Q分别接一个发光二极管，显示相应的音源。通过按钮开关选择音源，每按动一次切换一次音源。

图3.2是由RC4558组成的前置放大电路，图3.3为均衡器电路仿真波形，图3.4为功率放大电路及仿真波形。

3.1.2电路仿真

图3.1 （a）音源选择电路仿真图

图3.1(b) 音源选择电路仿真图

图3.2(a) 前置放大

图3.2（b）前置放大电路仿真波形

图3.3（a）均衡器

图3.3（b）均衡器仿真波形

图3.4（a）功率放大电路

图3.4（b）功率放大电路波形仿真

3.1.3元器件的选择及参数确定

1.74LS76A—双JK触发器管脚图

将JK触发器接成T触发器，其输出端Q接二选一模拟开关CD4066控制端，用以实现音源选择功能。

图3.5 下降沿JK触发器74ls76A

2.CD4066的管脚功能

CD4066是四双向开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输，具有比较低的导通阻抗。导通阻抗在每个在正个输入信号范围内基本不变。CD4066由四个相互独立的双向开关组成，CD4066是一种双向模拟开关，在集成电路内有4个独立的能控制数字及模拟信号传送的模拟开关。每个开关有一个输人端和一个输出端，它们可以互换使用，还有一个选通端（又称控制端），当选通端为高电平时，开关导通；当选通端为低电平时，开关截止。使用时选通端是不允许悬空的.管脚图如图3.6所示

图3.6 4066管脚图

3.2前置放大电路

3.2.1电路结构及工作原理

前置放大器是将音源信号进行线形放大，满足后级功放级对输入信号幅度的要求，前置放大器可由运放或分离元件构成。本设计选用集成运放RC4558构成前置放大器如图3.7所示，管脚图如图3.7所示，

电压增益 ： Au=-R5/R6=5

图3.7 前置反放大电路

3.2.2 RC4558-双集成算放大器

Ay/By 分别为放大器输出端。

A+\A+ 分别为放大器同相输入端，此电路中接地。

A-\A- 分别为放大器的反相输入端，此电路中接电阻和输出端。 +Vs\-Vs分别接电源+12v\-12v。

3.3均衡电路

3.3.1电路结构及工作原理

均衡电路的功能是根据需要按一定的规律调节音响放大器输出信号的频率响应，从而达到补偿声学特性，美化音色等目的。它能对音频范围内的若干个频段点分别进行提升和衰减。某一频段点的理想频率特性控制曲线如图3.8示，而虚线为实际频率特性控制曲线。

f0 ＝1kHz 中音频率（亦称中心频率），中频增益Au =0dB； fl1

低音转折频率，一般为几十赫兹；

fL2＝10fL1 中音转折频率； fH1

中音转折频率；

fH2＝10fH1 高音转折频率，一般为几十千赫兹。

Au/dB

2017

20dB/10倍频

3

0-3

fLXf0fHX

f/Hz

-17-20

fL1fL2fH1

fH2

图3.8 某一频段点的理想频率特性控制曲线

均衡电路的作用是进行音调控制，通常是对放大器的高频或低频的某些频率点的增益进行提升或衰减，而中频保持不变。均衡电路通常是由低通、高通、带通滤波器组成的。图3.9是一个由运放RC4558构成的具有高低音调节功能的均衡电路，可对高频和低频进行提升或衰减。

图3.9 由运放RC4558构成的均衡电路

在图3.9电路中，RP3为低音调节电位器，RP3左旋到底，低频提升最大；RP5为高音调节电位器，左旋到底，可以对高频提升最大；RP4为音量调节电位器。

3.4功率放大

3.4.1电路结构及工作原理

功率放大级的作用是将来自均衡的信号进行功率放大，本设计采用集成功率放大器TDA1521。TDA1521是荷兰飞利浦公司生产的双声道功放，可单电源工作，也可双电源工作，在±16V电源时可获得2×12W功率。内部设置了过热保护及静噪电路，接通或断开瞬间有静噪功能，可以在接通或断开瞬间抑制不需要的输入，保护功放及扬声器。该集成功率放大电路性能优良，外围电路简单，广泛应用于大屏幕电视机的音频信号放大电路，以及其他音频设备。 集成功放芯片TDA1521各引脚功能如下

管脚1——非倒相输入1，管脚2——倒相输入2，管脚3——地（单电源时1/2Vcc），管脚4——输出1，管脚5——负电源（单电源时为地），管脚6——输出2，管脚7——正电源，管脚8——倒相输入2，管脚9——非倒相输入2。 其一般参数有

电源电压：±7～±20.0V

r =0.5％时输出功率（±16V电源）：12W×2（8Ω） 电压增益：30dB

功率放大级应用电路图如图3.7所示，图中C22、C23为耦合电容；C21、C25为滤波电容；R15与C24、R16与C25组成吸收回路（C24、C25可取0.1uF），吸收扬声器线圈在电流突变时产生的反电动势，防止烧坏TDA1521