東莞職業(yè)技術(shù)學院 熊麗萍

1 引言

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和半導體技術(shù)的進步，以功率放大電路為核心的音響技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展和應用，并且廣泛應用于電視機、汽車音響系統(tǒng)、手機、筆記本電腦等消費類電子產(chǎn)品中，我國是全球最大的消費類電子商品市場和生產(chǎn)基地，音響系統(tǒng)的需求日益倍增。因此設(shè)計和制作音響系統(tǒng)有很大的實際意義。

《模擬電子技術(shù)》是電子信息工程技術(shù)專業(yè)的一門職業(yè)核心課程，也是電子類學生最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，該課程采用項目化教學，讓學生掌握基本模擬電路的分析、調(diào)試和設(shè)計方法。幾年的教學實踐經(jīng)驗表明，很多學生在學習模擬電子技術(shù)課程時都覺得很難，另一方面，學生在后續(xù)的專業(yè)課程學習、實習和工作中又深感模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)作用非常重要。如何設(shè)計合適的項目載體并采取合適的教學方式，讓學生掌握抽象而枯燥的理論知識一直是《模擬電子技術(shù)》課程面臨的問題，也是眾多知名職業(yè)院校和教育專家致力解決的問題，本文給出了一種可調(diào)節(jié)音調(diào)的雙聲道音響放大電路方案，能夠讓學生很好地理解理論知識，并掌握模擬電路的調(diào)試方法，是一個集知識性、綜合性、趣味性、實踐性、產(chǎn)品性于一體的項目。

圖1 音響電路結(jié)構(gòu)

2 音響放大電路設(shè)計方案

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項目的音響電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，電路包含左右兩個聲道，主要由三部分組成：±12V直流穩(wěn)壓電源電路；包含前置電壓放大的音調(diào)控制電路；雙聲道音頻功率放大電路。輸入端可選擇連接信號發(fā)生器或耳機接頭，輸出端可接數(shù)字示波器或揚聲器。

各部分電路的功能如下：

1)直流穩(wěn)壓電源

給電路提供直流工作電壓，本項目電源可以提供±12V的直流電壓。

2)音調(diào)控制電路（含前置電壓放大電路）

前置電壓放大部分將微弱的信號進行放大，給后級提供一定的信號電壓。增益的大小由電路設(shè)計參數(shù)決定。音調(diào)控制部分高音、中音、低音分別連續(xù)可調(diào)，實現(xiàn)對高、低音的提升和衰減。電路由運算放大器及其外接電路組成，頻響的好壞由電路設(shè)計參數(shù)決定。

3)功率放大電路

將前置放大器送來的信號進行放大，使之具有較大的功率輸出，來推動揚聲器發(fā)聲，功率的大小由電路設(shè)計參數(shù)決定。

2.2 直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源部分電路如圖2所示，變壓器T1將220V交流電轉(zhuǎn)換成14V交流電，再經(jīng)整流橋KBP206整流，C1、C4濾波得到直流紋波信號UB、UE，再經(jīng)過穩(wěn)壓塊LM7812、LM7912可分別輸出+12V、-12V直流電壓。

2.3 音調(diào)控制電路

所謂音調(diào)控制就是人為地改變信號里高、低頻成分的比重，以滿足聽者的愛好、渲染某種氣氛、達到某種效果、或補償揚聲器系統(tǒng)及放音場所的音響不足。本音響電路中的音調(diào)控制電路包含前置電壓放大模塊和音調(diào)控制模塊，左、右兩聲道的電路對稱，如圖3所示。

在本設(shè)計中選取了NE5532構(gòu)成的反相比例放大器作為前置放大級，這是一個反相比例放大電路，輸入電阻就是電阻R1的值，同時反饋電阻R3和R1的比值就是放大倍數(shù)，即：

減小R1的值可以提高放大倍數(shù)，但同時也降低了輸入電阻，因此在實際電路設(shè)計中，放大倍數(shù)、電阻R1和R3的取值需要折衷考慮。

圖2 ±12V直流穩(wěn)壓電源電路

圖3 音調(diào)控制電路

本電路中R1＝47kΩ，R3＝100kΩ，可知放大倍數(shù)為2.1，輸入電阻為47kΩ，針對外部音源的輸入信號來說，可以滿足輸入電阻足夠“高”的條件。

音調(diào)控制模塊，電路采用前面分析的衰減負反饋式音調(diào)控制電路，E點信號uE是經(jīng)前置放大的信號，此處作為音調(diào)控制電路的輸入信號；電路根據(jù)典型衰減負反饋式音調(diào)控制電路工作原理選取合適的用于選頻和負反饋的電阻電容值，使得Rp1-1、Rp2-1、Rp3-1分別控制高、中、低音音量。

2.4 雙聲道音頻放大電路

本項目選擇集成功率放大器TDA2030實現(xiàn)左、右聲道功率放大，兩個聲道電路結(jié)構(gòu)及一致，如圖4所示。圖中LIN接線端為左聲道輸入信號，即前級音調(diào)控制電路的左聲道輸出信號，Rp5-1用于調(diào)節(jié)音量大小，輸入信號經(jīng)輸入耦合電容C19到TDA2030同相輸入端，R24、R25、C32構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負反饋，R24、R25決定了該電路交流負反饋的強弱和閉環(huán)增益。該電路的閉環(huán)增益為：

C32起隔直流作用，使電路為100%直流負反饋，電路采用單電源供電，C4是輸出耦合電容。R28、R29構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)，通過R27向同相輸入端提供直流偏置電壓，TDA2030的4號引腳（功放輸出端）電位為，在靜態(tài)時，TDA2030的同相、反向輸入端以及輸出端電位皆為。R32、C28構(gòu)成高頻校正網(wǎng)絡(luò)，在電路接有感性負載揚聲器時，用以對感性負載喇叭進行相位補償來消除自激，保證電路高頻穩(wěn)定性。

圖4 雙聲道音頻功率放大電路

3 總結(jié)

音頻功率放大電路作為模擬電子技術(shù)中一個典型的應用，已廣泛應用于項目化教學中，但是一般只著眼于音頻功率放大電路這一內(nèi)容，本音響電路擴展了直流穩(wěn)壓電源和音調(diào)控制電路，功能更接近于實際的音響產(chǎn)品，且融匯了包括集成運放、反饋電路等更加豐富的內(nèi)容，綜合性強。該項目在教學實施中能夠很好地吸引學生參與，并通過任務書、指導書等形式，在電路調(diào)測任務的驅(qū)動和調(diào)測方法的引導下，促進學生分析和解決問題。

盡管通過該音響電路的項目化教學取得了很好的教學效果，但是在產(chǎn)品的性能工藝方面還需要進一步改進，比如通過電路的調(diào)整、音箱的制作提升音質(zhì)，制作音響系統(tǒng)外殼使之更加產(chǎn)品化，這也會作為下一步改進的目標。

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