音响系统设计

写在前面，这篇文章主要介绍原理，不包含电路的测试，需要更详细的信息请移步我的个人主页，相关的资料我已经上传到我的资源里了，欢迎大家下载，或者可以私信我获取相关文件。欢迎大家参考。
摘要：
音响系统在生活中被应用到很多电子仪器中，具有很大的使用价值，本设计主要从音响系统的基本传输电路入手，了解和研究音响系统传输特性。本设计主要从通过逐级设计，逐级调式最后级联调试大的方法探索音响系统语言放大电路，前置混合放大电路，音调控制电路，音量控制电路和滚率放大电路。
关键词：
语言放大电路；前置放大电路；音调控制电路；音量控制电路；功率放大电路。

1.设计思路

1.1系统功能流程图
音响系统主要包括麦克风，语言放大电路，前置混合放大电路，音调控制电路，音量控制电路，功率放大电路，音响等模块，具体功能流程图如下
1.2设计思路与研究方法
音响系统主要包括麦克风，语言放大电路，前置混合放大电路，音调控制电路，音量控制电路，功率放大电路，音响等多级电路，为减少错误，对整个系统不同模块的电路进行分别的设计和调试。当每个模块单独调试无误后进行级联调试。级联调试时，先级联语言放大电路和前置混合电路，音调控制电路和音量控制电路单独测试完成后，一次性对语言放大电路，前置混合放大电路，音调控制电路和音量控制电路进行级联测试。功率放大电路单独测试完后直接加入整个电路进行级联测试。

1.3电路总设计图

2.各级电路设计及调试

2.1语言放大电路
2.1.1电路设计
采用集成运算放大器进行电路设计，如图：

信号发生器模拟话筒传入的电信号；
C1,C2是输入输出的耦合电容，对于20Hz~20kHz的信号，为使电容阻抗远小于下一级电路的输入阻抗，C1,C2选用10uf的电容。
C3是负反馈隔直流电容，其取值影响电路的下限转折频率和响应时间，具体关系如下：根据教材建议选取22uf.

R7是反馈电阻，根据教材建议选取100千欧的电阻。受到电路增益带宽和电路失调的影响，R7阻值不宜过大，也不宜过小。
R1根据电压放大倍数和R2来决定:电压放大倍数设计为3.计算得取值为50千欧。

2.2前置混合放大电路
2.2.1电路设计
采用集成运算放大器进行电路设计，如图：

C4,C5,C6为耦合电容，参照语言放大电路设计方案，均选择10uf;
R4为反馈电阻，参照语言放大电路设计方案，选择100kΩ;
R2,R5根据电压放大倍数和R4来决定，且R1=R5电压放大倍数设计为2.计算得取值均为50千欧。
R6为静态平衡电阻，根据集成运算放大器静态平衡原则，值取20kΩ。

2.3音调控制电路
2.3.1电路设计
音调控制电路可以达到美化音质得效果，本设计采用负反馈音调控制采用集成运算放大器进行电路设计，如图：
C4为耦合电容，参照前面的设计取值10uf;

确定音调控制电路各元件参数时要考虑到对于不同频率输入信号的影响，具体分析如下：
只考虑低频信号输入时，C1,C2，C3的容抗要足够大，低频信号不可以通过C1,C2，C3,低频信号直接通过R4进入反向输入进行负反馈放大。可以通过调R4改变输入电阻和反馈电阻改变电压增益。等效电路如图：

根据指标，电路在100Hz的频点上对于输入信号有最大+20dB(提升10倍)的电压放大作用和-20dB（0.1倍）的电压抑制作用。
如图，R4的比例为100%时，电路对输入信号有最大-10倍的提升作用:
如图，R4的比例为0%时，电路对输入信号有最大-0.1倍的抑制作用:

相关公式推导如下图：确定R4取100千欧的阻值，R1,R2均取11千欧。

只考虑中频信号输入时，C1,C2，容抗要足够小，C3的容抗要足够大，中频信号不可以通过R4，C3,低频信号直接通过C1,C2进入反向输入进行负反馈放大。
根据，

且R1=R2,电压增益不可以调节,恒等于1（0dB）。等效电路如图：

只考虑高频信号输入时，C1,C2，C3的容抗要足够小，C1,C2，C3可视为短路,等效电路图如图所示：

如上图，输入信号分为俩路进入放大器，通过R1,R2的一路因为R1=R2并没有被放大。经过R5的一路因为R5可以调节，可以起到不同的放大和抑制效果。
如图，R5的比例为0%时，电路对输入信号有最大-10倍的提升作用:
如图，R5的比例为100%时，电路对输入信号有最大-0.1倍的抑制作用:

根据指标，电路在15kHz的频点上对于输入信号有最大+20dB(提升10倍)的电压放大作用和-20dB（0.1倍）的电压抑制作用。则可以计算得到R3取1.1千欧。计算过程如下图：
根据设计指标，如图：电路对于不同频率的输入信号有不同的放大效果。
对于fL1和fH2对应100Hz和15kHz.低频输入时，从fL1到fL2，增益变化率为+20dB/10倍频程；低频输入时，从fH1到fH2，增益变化率为-20dB/10倍频程；由此可计算得C1=C2=0.0145uf,取0.015uf;不同得算法算的C3不同，需要根据实际测量做出调整。（经过测试最终c3取0.005uf）

2.4音量控制电路
2.4.1电路设计
音量控制电路如图所示：

R1,R2并联用分压法实现信号衰减，R1采用教材推荐使用47千欧，R2选择8.2千欧。

2.5功率放大电路
2.5.1电路设计
功率放大电路采用TDA2030A集成功率放大器，具体电路图如下

C5是负反馈隔直电容，采用推荐值22uf;
R3,R4是闭环增益调节电阻，取R4=22千欧，R3=680欧。
C2,C3,C4,C6为滤波电容采用教材推荐值，
D1,D2为过压保护，正常工作时不起作用，相当于开路，
R1为静态平衡电阻，静态时，R1=R4=22千欧
R2,C7组成补偿电路，根据设计需要：R2=RL=10欧；
C1为输入耦合电容。取推荐值10uf;

至此，本篇文章到此结束。如有疑问欢迎私信讨论，希望我的文章可以帮助到你。

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