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基于音响设备系统的设计与制作

基于音响设备系统的设计与制作
摘 要
本文介绍了音响放大器的原理和设计方法.通过对原理的分析和研究，设计一种具有电子混响、音频控制的音响放大器。通过本课题的设计，要求了解小信号放大器、功率放大器、音调放大器等电路和其它外围电路的设计与主要性能的测试方法，并掌握电路的计算机仿真的方法，确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。掌握每个电路中需要的集成电路的原理和功能，了解构成电路的主要类型，因为设计的是一种简单的音响放大器，因此考虑到的是它的实用性。即使用的方便性、简单性、高效性以及功放效果好等优点。

关键词：电子混响；功率放大；音调放大
Based on the design and production of audio equipment systems
Abstract
The article introduced the principle and design procedure of the audio amplifier.
After have analyed and studied the principle, design one kind of the audio amplifier with Electron reverberation and VF Controled. Though design the audio amplifier, not only know the circuit of the Small signal amplifier, Frequency amplifier and VF amplifier. Knowing the design of the Outer-ring circuit and testing method of the Main function. Grasp the method of the computer simulates, Ascertain that the Grade of the Entire electromechanical road. According to all of the various levels function and technology, Assign the voltage, And then calculate all of the various levels circuit parameter respectively, Generally from level begins to secretly scheme against forward step one by one step. Grasp the Principle and function of the IC needed in every Circuit. Know the type composing the main part of circuital, Because of designing that is one kind of simple audio amplifier, consider its pragmatism. simplicity high-effect and meritorious service to a certain extent effect being put into use are easy to wait for merit.

Key Words: Electron reverberation；Power amplification；Pitch amplification
目 录
引 言 1
1 音响放大器的设计任务及基本原理 2
1.1 音响放大器的设计任务 2
1.1.1 设计规划 2
1.1.2 主要技术指标 2
1.2 音响放大器的基本原理 2
1.2.1 音响放大器的基本组成及各部分电路原理 2
1.2.2 音调控制器 5
1.2.3 功率放大器 9
2 响放大器主要技术指标及测试方法 12
2.1 概述主要的技术指标 12
2.2 测试方法 12
3 实际电路的设计 14
3.1设计过程 14
3.1.1 功率放大器的设计 14
3.1.2 音调控制器（含音量控制）的设计 15
3.1.3 话筒放大器的设计 16
3.1.4 混合前置放大器的设计 17
3.2 整机电路图 17
3.3 选用的元器件 18
3.3.1 LA4102 18
3.3.2 LM324 19
3.3.3 BBD延时器MN3102、MN3207 21
4 电路的安装调试 24
4.1 合理布局，分局装调 24
4.2 电路调试技术 24
4.3 整机功能试听 25
结 论 26
参考文献 27
致 谢 28
附 录 29

引 言
音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。
1906年美国人德福雷斯特发明了真空三极管，开创了人类电声技术的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈技术后，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代，比较有代表性的如"威廉逊"放大器，较成功地运用了负反馈技术，使放大器的失真度大大降低，至50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。由于电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱。60年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔的音响天地。晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。在60年代初，美国首先推出音响技术中的新成员--集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。70年代的中期，日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色，以及动态范围达90dB、THD<0.01%（100kHz时）的特点，很快在音响界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。音响技术的发展经历了电子管、晶体管、场效应管的历史时期，在不同的历史时期都各有其特点。预计音响技术今后的发展主流为数字音响技术。音响系统的重放声音的音域范围一般可以分为超低音、低音、中低音、中音、中高音、次高音、高音、特高音八个音域。音频频率范围一般可以分为四个频段，即低频段（30~150Hz）；中低频段（150~500Hz）；中高频段（500~5000Hz）；高频段（5000~20000Hz）。其中，30~150Hz频段：能够表现音乐的低频成分，使欣赏者感受到强劲有力的动感。
音响放大器由集成电路芯片设计完成，通过电子混响，功率放大，音调放大等实现具有话筒扩音、音调控制、电子混响、卡拉OK伴唱功能的音响放大器。
1 音响放大器的设计任务及基本原理
1.1 音响放大器的设计任务
音响放大器的设计任务主要是确定它的设计规划和主要的技术指标。
1.1.1 设计规划
设计一具有话筒扩音、音调控制、电子混响、卡拉OK伴唱功能的音响放大器。现有器材：直流源+VCC=+9V,话筒一只(低阻20Ω输出电压5mV），录音机一台（输出信号100mV），电子混响延时模块 1个，集成功率放大器LA4102 1块，8Ω/2W 负载电阻RL 1只，8Ω/4W扬声器 1只，集成运放LM324 2块。
1.1.2 主要技术指标
额定功率 Po≥1W(g <3%)；
负载阻抗 RL=8W；
截止频率fL=40Hz，fH=10kHz；
音调控制特性 1kHz处增益为0dB，100Hz和10kHz处有±12dB的调节范围，AVL=AVH≥20dB；
1.2 音响放大器的基本原理
影响音响放大器工作的主要是音调控制器和功率放大器。
1.2.1 音响放大器的基本组成及各部分电路原理
音响放大器的基本组成框图如下图所示。这是一个具有电子混响、音调控制、并可实现“卡拉OK”伴唱功能的音响放大器的电路。其组成框图1-1如下：

图1-1音响放大器组成框图
各部分电路工作原理
（1）．话筒放大器工作原理：
由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ(亦有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω等)，所以话音放大器的作用是不失真地放大声音信号(最高频率达到10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。
话筒放大器的设计主要是用一个运算放大器，在这里我选用的一个四分之一的LM324对声音信号进行放大！
（2）.电子混响器工作原理
① 工作原理：
电子混响器的作用是用电路模拟声音的多次反射,产生混响效果,使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。在"卡拉OK"(不需要乐队,利用磁带伴奏歌唱)伴唱机中,都带有电子混响器,其组成框图1-2如图所示。其中,集成电路BBD称为模拟延时器,其内部有由场效应管构成的多级电子开关和高精度存储器。在外加时钟脉冲作用下,这些电子开关不断地接通和断开,对输入信号进行取样、保持并向后级传递,从而使BBD的输出信号相对于输入信号延迟了一段时间。BBD的级数越多,时钟脉冲的频率越高,延迟时间越长。BBD配有专用时钟电路,如MN3102时钟电路与MN3200系列的BBD配套。

图1-2混响器的工作原理图
电子混响器的工作原理是由延时器与衰减网络构成的，输入信号经延时τ秒输出后又经衰减网络送至延时器输入端，如此循环往复。由于反馈系数G＞1，电路工作稳定，经过nτ时间后，输出端将出现一系列逐步衰变的混响特性。电子混响器的实验电路如图1-2所示,其中两级二阶低通滤波器(MFB)A1.A2滤去4kHz(语音)以上的高频成分,反相器A3用于隔离混响器的输出与输入级间的相互影响.RP1调节混响器的输入电压,RP2调节MN3207的平衡输出以减少失真,RP3调节时钟频率,RP4控制混响器的输出电压.
② 元件参数选用：
MN3207 × 1 MN3102 × 1 LM324 × 3
电容：
C=10uF×4 C=0.033uF× 2 C=2200pF×3 C=4.7uF× 2 C=200pF×1 C=100pF×2
电阻：
47kΩ × 2 (RP3、RP2) 100kΩ × 7 (RP1=100kΩ) 22kΩ × 1 (RP4=22kΩ)
R=10kΩ × 6 R=1.7kΩ × 2 R=12kΩ × 2 R=2kΩ × 2
③ 电路图如图1-3所示：

图1-3混响器电路图
（3）.混合前置放大器
① 工作原理：
混合前置放大器的作用是将磁带放音机输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合放大 。混响前置放大器的电路是一个反加器电路，输出电压U0 的表达式为
（1-1）
u1是话筒放大器输出电压：u2为录音机输出电压。
② 电路图：

图1-4话筒放大器原理
1.2.2 音调控制器
音响放大器的性能主要由音调控制器与功率放大器决定。音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，控制曲线如图1-5所示：

图1-5控制曲线图
图中：f0=1kHZ为中音频率，要求Au0=0dB;fL1为低音频转折频率，一般只有几十赫兹；fL2=10fL1是中音频转折频率；fH1是中音频转折频率；fH2=10fH1是高音频转折频率，一般为几十千赫兹。
由图可见，音调控制器只对高音频或低音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。所以音调控制器的电路由低通滤波器与高通滤波器共同组成。常见的电路有专用集成电路，如五段音调均衡器LA3600，外接发光二极管频段显示器后，可以看见各个频段的增益提升与衰减变化。在高中挡收录机、汽车音响等设备中广泛采用集成电路音调控制器，如图所示。这种电路调节方便，元器件较少，在一般收录机、音响放大器中应用较多。下面分析该电路的工作原理。
设电容C1＝C2 >> C3,则：在中、低音频区，C3可视为开路；在中、高音频区，C1、C2可视为短路。

图1-6音调控制电路
（1）当 时，音调控制器低频等效电路如图1-7所示，其中图1-7（a）为的滑臂在最左端，对应于低音频提升最大的情况，图1-7（b）为滑臂在最右端，对应于低音频衰减最大情况。图1-7（a）实质上是一个一阶有源低通滤波器，其传递函数表达式为：

（a）低音频提升 (b) 低音频衰减
图1-7音调控制器低频等效电路
（1-2）
式中
或
或
时，可视为开路，运放的反相输入端为虚地，因运放输入电流，影响可忽略，此时电压增益为：
（1-3）
时，由式（1-3）得
（1-4）
模为
（1-5）
此时电压增益相对下降了。
时，由式（1-4）得
（1-6）
模为
（1-7）
此时电压增益相对下降了17dB。
范围内，电压增益衰减速率为/10倍频程。
同样可得出图1-7（b）所示电路表达式，其增益相对于中频为衰减量。音调控制器工作在低音频时，幅频特性如图1-5左半部虚线所示。
（2）当时，音调控制器高音频等效电路如图1-8(a)所示。在高音频段、可视为短路，与、 组成星形联接，为分析方便，将其转换成三角形联接后的等效电路如图1-8(b)所示。

(a) 高音频等效电路 (b) 三角形联接后的等效电路
图1-8 音调控制器高频等效电路
电阻关系式为:

若取，则

这时高频等效电路如图1-9所示，图1-9（a）为的滑臂在最右端时，对应于高频提升最大的情况，图1-9(b)为滑臂在最左端时，对应于高频衰减最大的情况。该电路为一阶有源高通滤波器，其传递函数表达式为
（1-8）
或
或

（a）高频提升 （b高频衰减）
图1-9 高频等效电路
通过低频等效电路相同方法分析，可得到以下关系式：
时，可视为开路，
时，
时，
时，可视为短路，电压增益为
（1-9）
范围内,电压提升速率为20dB/10倍频程，音调控制器高频时幅频特性如图1-5中右半部虚线所示。
实际应用中，通常是给出低频区和高频区处的提升量或衰减量x(dB),再根据下式求出转折频率和。
即 （1-10）
（1-11）
1.2.3 功率放大器
功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能的小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有单电源供电的OTL电路和正负双电源供电的OTC电路。有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。
（1）. la4100与la4102集成音频功率放大器
功率放大器的作用是给负载RL提供一定的输出功率。当负载一定时，希望功率放大器的输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。
由于集成功率放大器具有性能稳定，工作可靠，安装与调试简单等优点，因此在音响设备中普遍采用集成功率放大器。
图1-10是集成功率放大器LA4100（LA4101、LA4102）的内部电路图，它们由输入级、中间级（第二级和第三级）和输出级三部分组成。
输入级是由T1、T2组成的单端输入、单端输出的差动放大电路。外接电源EC经过T3、R4、R5和T5组成的分压网络，在端点10上产生直流电压U10，其值等于EC/2。该直流电压通过电阻R1加到T1的基极，作为T1的基极偏置电压。输出端点1通过R11接到T2管的基极，实现交直流负反馈。其中，直流负反馈用来稳定输出端点1的直流电位，使它维持在EC/2上。交流负反馈用来稳定整个放大器的增益，并改善放大器的非线性失真。
中间级由第二级和第三级组成。其中第二级是由T4管组成的电流串联负反馈放大器，T5、T6管组成的镜象恒流源是该放大器的集电极有源负载。因此第二级放大器具有很高的增益。第三级是由T7管组成的电流串联负反馈放大器，它为输出级提供所需的推动电压。
输出级是由T8~T14管组成的互补对称功率放大电路。其中，T12和T13组成等效的NPN管，T8和T14组成等效的PNP管。为了克服交越失真，将T12的集电极直流电压通过R8加到T8管和T12管的基极，同时，电源电压EC通过R9加到T8管的发射极，并通过T9~T11管加到输出端点1，以保证加到T8、T12和T13管B、E间的静态电压大于各管的导通电压，而T14管所需的偏置电压则由T8管提供。

图1-10集成功率放大器LA4100（LA4101、LA4102）的内部电路图
（2）.集成功放的典型应用

图1-11 OTL形式电路图
该电路外部元件的作用如下：
电容名称从左到右：CF、C1 、C2、CD、C3、CB、C4、CH、CC
RF、CF¾¾ 与内部电阻R11组成交流负反馈支路，控制电路的闭环电压增益Auf， 即: Auf » R11 / Rf 相位补偿。CB减小，频带增加，可消除高频自激。CB一般取几十至几百皮法。
CC ── 输出端的耦合电容，两端的充电电压等于VCC/2，CC一般取耐压大于VCC/2的几百微法电容。
CD ── 反馈电容，消除自激振荡，CD一般取几百皮法。
CH ── 自举电容， 使复合管YT12、YT13 的导通电流不随输出电压的升高而减小。
C1 ── 输入端的耦合电容。
C3 C4── 滤除纹波电压，一般取几十至几百微法。
C5 ── 用来滤去高音频分量，改善声音质量。
C2── 电源滤波，可消除低频自激。
2 响放大器主要技术指标及测试方法
2.1 概述主要的技术指标
有额定频率，频率响应，音调控制性，输入阻抗，输入灵敏度，噪声电压，整机频率。
2.2 测试方法
1. 额定功率
音响放大器失真度小于某一数值（如5%）时的最大功率称为额定功率，即式中 RL——额定负载阻抗：
（2-1）
U0（有效值）——RL两端的最大不失真电压。
测量P0的条件：信号发生器输出频率fi=1kHz,输出电压Ui=20mV,音调控制器的两个电位器RP1、RP2置于中间位置，音量控制电位器RP3置于最大值，双踪示波器观测U0及U0的波形，失真度测量仪监测U0的波形失真。测量P0的步骤是：功率放大器的输出端接额定负载电阻RL（代替扬声器），输入端接Ui，逐渐增大输入电压Ui，直到U0的波形刚好不出现削波失真（或ｒ<3%），此时对应的输出电压为最大输出电压，由上式可算出额定功率P0，
注意，最大输出电压测量后应迅速减小Ui，否则会因测量时间太久而损坏功率放大器。
2. 频率响应
放大器的电压增益相对于中音频f0(1kHz)的电压增益下降3dB时所对应的低音频率fL和高音频率fH称为放大器的频率响应。测量条件同上，调节RP3使输出电压约为最大输出电压的50%。测量步骤是：话筒放大器的输入端接Ui=20mV，输出端接音调控制器，使信号发生器的输出频率fi从20Hz~50kHz变化（保持Ui=20mV不变），测出负载电阻RL上对应的输出电压U0，用半对数坐标纸绘出频率响应曲线，并在曲线上标注fL与fH值。
3. 音调控制特性
Ui=100mv从音调控制级输入端耦合电容加入，U0从输出端耦合电容引出。先测1kHz处的电压增益AU0（≈0dB），再分别测低频特性和高频特性。测低频特性：将RP1的滑臂分别置于最左端和最右端时，频率从20Hz~1kHz变化，记下对应的电压增益。同样，测高频特性是将RP2的滑臂分别置于最左端和最右端，频率从（1~50）kHz变化，记下对应的电压增益。最后绘制音调特性曲线，并标注fL1、fLx、fL2、f0(1kHz)、fH1、fH2等频率对应的电压增益。
4. 输入阻抗
从音响放大器输入端（如话筒放大器输入端）看进去的阻抗称为输入阻抗R。如果接高阻话筒，Ri应远大于20kΩ。接电唱机，Ri应远大于500kΩ。Ri的测量方法与放大器的输入阻抗测量方法相同。
5. 输入灵敏度
使音响放大器输出额定功率时所需的输入电压（有效值）称为输入灵敏度。测量条件与额定功率的测量相同。测量方法是，使Ui 从零开始逐渐增大直到U0达到额定功率值时对应的电压值，此时对应的Ui值即为输入灵敏度。
6. 噪声电压
音响放大器的输入为零时，输出负载RL上的电压称为噪声电压UN，测量条件同上。测量方法是，使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用示波器观察输出负载RL的电压波形，用交流电压表测量其有效值。
7. 整机效率
（2-2）
式中 P0——输出的额定功率；
Pc——输出额定功率时所消耗的电源功率。
3 实际电路的设计
3.1设计过程
设计电路：本题的设计过程为：首先确定整机电路的级数，再根据各级的功能及技术指标要求分配电压增益，然后分别计算各级电路参数，通常从功放级开始向前级逐级计算。本题已经给定了电子混响器电路模块，需要设计的电路为话筒放大器，混合前置放大器，音调控制器及功率放大器。根据题意要求，输入信号为5mV时输出功率的最大值为1W，因此电路系统的总电压增益，由于实际电路中会有损耗，故取，各级增益分配如图3-1所示。功放级增益Av4由集成功放块决定，取Av4=100(40dB),音调控制级在f0=1kHz时，增益应为1(0dB)，但实际电路有可能产生衰减，取Av3=0.8(-2dB)。话放级与混合级一般采用运算放大器，但会受到增益带宽积的限制，各级增益不宜太大，取Av1=7.5(17.5dB)，Av2=1(0dB)。上述分配方案还可以在实验中适当变动。

图3-1各级电压增益分配图
3.1.1 功率放大器的设计
由于采用集成功率放大器，电路设计变得十分简单，只要查阅手册便可得到功放块外围电路的元件值，如图3-2所示。其功放级的电压增益为
=20KΩ／=100 得=200
如果输出波形出现高频自激(叠加毛刺)，可以在⒀脚与⒁脚之间加0．15μF的电容。

图3-2功率放大器
3.1.2 音调控制器（含音量控制）的设计
音调控制器的电路如图3-3所示。运算放大器选用单电源供电的四运放LM324，其中RP33称为音量控制电位器，其滑臂在最上端时，音响放大器输出最大功率。转折频率及
=·=400Hz则=/10=40Hz
=·=2.5KHz则=10=25 KHz
R31、R32、RP31不能取得太大，否则运放漂移电流的影响不可忽略，但也不能太小，否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。一般取几千欧至几百千欧。现取RP31=470kΩ，R31=R32=47kΩ，则
=(RP31+R32)／R3l=1+RP31／R3l=11(20．8dB)
=1／2πRP3lC32
则 C32==0.008μF
取标称值0．01μF，即 C31=C32=O．0lμF
Ra=Rb=Rc=3=3=3
则 R34=R31=R32=47kQ Ra=3R4=141kΩ
=(Ra+R3)／R3≥20dB
R33=/10=14．1kΩ 取标称值13kΩ
=1／2R3C3
则C33==490pF 取标称值510pF
取RP32=RP31=470kΩ，RP33=10KΩ，级间耦合与隔直电容C34=C35=10μF

图3-3音调控制器
3.1.3 话筒放大器的设计
图3-4所示电路由话筒放大电路组成。其中A组成同相放大器，具有很高的输入阻抗，能与高阻话筒配接作为话筒放大器电路，其放大倍数为
=1+R12/R11=7.8(17.8dB)
四运放LM324的频带虽然很窄(增益为1时，带宽为1MHz)，但这里放大倍数不高，故能达到=10kHz的频响要求。
电路图：

图3-4话筒放大器
该电路在EWB中的仿真如图3-5所示，其中A通道为输入端Ui，Ui=5mV;B通道为输出端Uo, Uo≈40 Mv。放大倍数为Au=40/5=8,满足设计框图的要求。
元件参数选用：
电阻：R =10K R =68K R=10K *2
电容：C =10uF C =1uF
集成电路： LM324
3.1.4 混合前置放大器的设计
混合前置放大器的电路由运放A组成，这是一个反向加法器电路如图3-5，输出电压Uo2的表达式为
Uo2=-[(R22／R21)Uo1+(R22／R23)Ui2]
元件参数选用：
电阻： R =10K R =39K R =39K R=10k *2 RP =10k RP =10k
电容： C =10uF C =10uF C =10uf C =10uf C =10uf
集成元件： LM324
根据图3—5的增益分配，混合级的输出电压U02≥37．5mV，而话筒放大器的输出U01已经达到了U02的要求，即U01=Au1·Ui1=39mV，所以取R21=R22。录音机输出插孔的信号Ui2一般为100mV，已经远大于U02的要求，所以对Ui2要进行适当衰减，否则输出会产生失真。取R23=100kΩ，R22=R21=39kΩ，以使录音机输出经混合级后也达到U02的要求。如果要进行卡拉OK歌唱，可在话放输出端及录音机输出端接两个音量控制电位器RPl1、RPl2，分别控制声音和音乐的音量。
以上各单位电路的设计值还需要通过实验调整和修改，特别是在进行整机调试时，由于各级之间的相互影响，有些参数可能要进行较大变动，待整机调试完成后，再画出整机电路。
3.2 整机电路图
整机电路图，如图3-5所示。

图3-5整机电路图
3.3 选用的元器件
3.3.1 LA4102
（1） 内部电路
LA4102内部电路工作原理：
上图为LA4102集成功放的内部电路,具有集成功放典型电路的结构,它由输入级、中间级和输出级三部分所组成。其中VT1 、VT2 为差动输入级。VT3 、R4 、R5 组成分压网络，一方面为VT1 提供静态偏置电压，另一方面为VT5 、VT6 组成的镜像恒流源提供参考电流。VT4 、VT7 组成两级电压放大器，具有较高的电压增益。VT8、VT14 组成的PNP型复合管与VT12、VT13 组成的NPN型复合管共同构成互补对称推挽输出电路。R9 、VT9 ~ VT11 为电平移动电路，给末级功放提供合适的静态偏置。R11 接于输出端和VT2 的基极之间，构成很深的直流负反馈，可以稳定静态工作点，提高共模抑制比。此集成功放采用单电源供电方式接成OTL电路形式，也可以采用正负双电源供电方式（③脚接负电源）接成OCL电路形式。
（2） 各脚排列
LA4102外观图解释：

图3-6 LA4102外观图
LA4102为双列直插式结构，它共有14个外引线，每边有7个。靠近散热片一端有贺槽指示的为“1”端，“1”端为输出端，“3”端为公共端，“4”、“5”端接消振电容，“6”脚为放大器的反相输入端，在应用电路中与输出端连成反馈电路，“9”脚为放器的同相输入端，在应用电路中为信号输入端，“10”脚为纹波抑制，应用电路中接有大电容，“12”脚为向外提供电源端，“13”脚为自举电路的端点，“14”脚为电源。
3.3.2 LM324
（1）内部电路：

图3-7 LM324内部电路图
工作原理：
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图3-7所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。
（2）各脚排列解释：

图3-8 管脚连接图
每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。引出脚的引脚功能:
1 第一运放器输出端
2 第一运放器反相输入
3 第一运放器同相输入
4 电源Vcc
5 第二运放器同相输入
6 第二运放器反相输入
7 第二运放器输出端
8 第三运放器输出端
9 第三运放器反相输入
10 第三运放器同相输入
11 接地
12 第四运放器同相输入
13 第四运放器反相输入
14 第四运放器输出端
（3）典型原理图:

图3-9典型原理
3.3.3 BBD延时器MN3102、MN3207
（1）内部电路

图3-10 3207内部原理图
各引脚的含义：1-GND 2-CP1 3-IN 4-VGG 5-VDD 6-CP2 7-OUT1 8-OUT2

图3-11 3102内部原理图
各引脚的含义：1-VDD 2-CP1 3-GND 4-CP2 5-OX3 6-OX2 7-OX1 8-VGGout
工作原理：
MN3102低压BBD用时钟发生/驱动电路
概述：MN3102是驱动低电压BBD所必须的低输出阻抗CMOS两相时钟发生电路，内部包含BBD所需VGG的产生电路。MN3102外接R、C元件可自行振荡，亦可用外时钟输入以输出所需的时钟脉冲，输出脉冲的频率是振荡(或输入)脉冲频率的1/2。
特点：可直接驱动相当于4096段的低电压BBD， 可自行振荡，亦可用外时钟输入来进行工作， 两相时钟(占空比=1/2) ，内含低电压BBD工作所需的VGG电压发生电路，单一电源(4~10V)
用途：作为低电压BBD用CMOS时钟发生/驱动电路，与比例207等低电压BBD器件配套。
3207B 1024段低压低噪声BBD电路 3207是1024段低电压工作的低噪声BDD，适于音频范围使用。调整时钟频率可以改变延迟时间。工作电压为+5V，可提供最大为51.2ms的模拟信号的延迟量
（2）各脚排列

图3-12 管脚排列图
4 电路的安装调试
4.1 合理布局，分局装调
音响放大器是一个小型电路系统，安装前要将各级进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布局，功放级应远离输入级，每一级的地线尽量接在一起，连线尽可能短，否则很容易出现自激。
安装前应检查元器件的质量，安装时特别要注意功放块、运算放大器、电解电容等主要零件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装，也可以从功放级开始向前逐级安装。安装一级调试一级，安装两级要进行级联调试，直到整机安装与调试完成。
4.2 电路调试技术
电路的调试过程一般是先分级调制，再级联调试，最后整机调试与性能指标测试。
分级调试又分为静态调试与动态调试。静态调试时，将输入端对地短路，用万用表测该级输出端对地的直流电压。话放级、混合级、音调级都是由运算放大器组成的，其静态输出直流电压均为Vcc／2，功放级的输出(OTL电路)也为Vcc／2．且输出电容Cc两端充电电压也应为Vcc／2。动态调试是指输入端接入规定的信号，用示波器观测该级输出波形，并测量各项性能指标是否满足题目要求，如果相差很大，应检查电路是否接错，元器件数值是否合乎要求，否则是不会出现很大偏差的，因为集成运算放大器内部电路已经确定，主要是外部元件参数的影响。
单级电路调试时的技术指标较容易达到，但进行级联时，由于级间相互影响，可能使单级的技术指标发生很大变化，甚至两级不能进行级联。产生的主要原因是布线不太合理，连接线太长，使级间影响较大，阻抗不匹配。如果重新布线还有影响，可在每一级的电源间接入RC去耦滤波电路，R一般取几十欧，C一般取几百微法。特别是与功放级进行级联时，由于功放级输出信号较大，对前级容易产生影响，引起自激。常见高频自激现象如图4-1所示，产生的主要原因是集成块内部电路引起的正反馈，可以加强外部电路的负反馈予以抵消，如功放级①脚与⑤之间接入几百皮法的电容，形成电压并联负反馈，可消除叠加的高频毛刺。常见的低频自激现象是电流表有规则地左右摆动，或示波器上的输出波形上下抖动。产生的主要原因是输出信号通过电源及地线产生了正反馈。可以通过接入RC去耦滤波电路消除。为满足整机电路指标要求，可以适当修改单元电路的技术指标。设计整机实验电路图，与单元电路设计值相比较，有些参数进行了较大的调整。

图4-1 常见高频自激现象
4.3 整机功能试听
用8Ω/4W的扬声器代替负载电阻RL，进行以下功能试听。
话筒扩音 将低阻话筒接话筒放大器的输入端。应注意，扬声器的方向与话筒方向相反，否则扬声器的输出声音经话筒输入后，会产生自激啸叫。讲话时，扬声器传出的声音应清晰，改变音量电位器，可控制声音大小。
电子混响效果 将电子混响器模块接话筒放大器的输出。用手轻拍话筒一次，扬声器发出多次重复的声音，微调时钟频率，可以改变混响延时时间。
音乐欣赏 将录音机输出的音乐信号，接人混合前置放大器，改变音调控制级的高低音调控制电位器，扬声器的输出音调发生明显变化。
卡拉OK伴唱 录音机输出卡拉OK磁带歌曲，手握话筒伴随歌曲歌唱，适当控制话筒放大器与录音机输出的音量电位器，可以控制歌唱声音量与音乐声音量之间的比例，调节混响延时时间可修饰、改善唱歌的声音。

结 论
我的这个题目属于一个低频电子线路设计，主要运用模拟电路的相关知识。
在查阅了很多关于音响放大方面的书，最后又在指导老师的帮助下，经过认真的思考，确定了最终的方案。通过这次毕业设计，使我意识到要把一个设计做好，首先要有系统化思维，再者就是有模块化思维，尽量使每一个模块在实现功能的基础上简单。然而要想进一步了解我们现在使用的音响就需要知道：高级的音响设备中都是把全频带的音响信号按照频率的高低分成几个频段,然后把每一频段送往对应频段的扬声器以获得失真小的音响效果。有两种方法:第一种是在功率放大器后面通过电抗元件组成分频器,把功率输出信号分成几个频带送到不同频率的扬声器;第二种是在功率放大器面前用RC有源滤波器进行分频,然后送到专用的功率放大器放大,再送到相应频带的扬声器。两者比较起来前者少用一个功率放大器,但分频器电路通过的电流过大,需要有通过大电流的电感元件,有一定的功率耗损,与喇叭不易匹配。电子分频器要多用一个功率放大器,因为它是小功率分频可采用RC滤波器,损耗小,易于获得较陡的分频特性,功率放大器与喇叭易于匹配,所以采用第二种比较好
通过这次毕业设计，我了解了音响放大器内部电器的工作原理，熟悉了其外围电路的设计与主要性能参数的测试方法，并掌握音响放大器的设计方法与小型电子线路系统的装调技术。由于自己的在电子设计方面经验的不足使得实验板对音频信号的放大的效果不是很好！但是这使我积累很好的实践基础，为以后的工作和学习打下了良好的基础.

参考文献
[1] 张肃文等编.高频电子线路(第三版) [M].北京：高等教育出版社,2008
[2] 康光华主编.电子技术