音响放大器的设计与制作(3)

1.3.3 动态范围：动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值，单位为分贝(dB)。一般性能较好的音响系统的动态范围在100(dB)以上。

1.3.4 失真：失真是指音响系统对音源信号进行重放后，使原音源信号的某些部分

（波形、频率等等）发生了变化。音响系统的失真主要有以下几种：

a．谐波失真：所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多

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额外的谐波成分。此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频，它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引起的。高保真音响系统的谐波失真应小于1%。

b．互调失真：互调失真也是一种非线性失真，它是两个以上的频率分量按一定

比例混合，各个频率信号之间互相调制，通过放音设备后产生新增加的非线性信号，该信号包括各个信号之间的和及差的信号。

c．瞬态失真：瞬态失真又称瞬态响应，它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢，从而使信号产生失真。一般以输入方波信号通过放音设备后，观察放大器输出信号的包络波形是否输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。

d. 立体声分离度：立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度，它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大，那么重放声音的立体感将减弱。

e. 立体声平衡度：立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别，如果不平衡度过大，重放的立体声的声像定位将产生偏移。一般高品质音响系统的立 体声平衡度应小于1dB。

1.4设计的任务及要求

一、设计任务

利用分离元件或集成电路制作一个音响放大器，可以放大话筒信号或毫伏级音频信号。 二、要求

1.

技术指标如下：

a．输出功率：0.5W； b．负载阻抗：4欧姆；

c．频率响应：fL~fH=50Hz~20KHz； d． 输入阻抗：>20K欧姆； e．整机电压增益： >50dB； 2. 3.

电路要求有独立的前置放大级（放大话筒信号）; 电路要求有独立的功率放大级。

4.发挥部分：在话筒放大级和功放级之间利用模拟延时器件实现电子混响，以模拟声音多次反射的效果！

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2 电路方案的比较与论证

2.1 放大电路的比较与论证

方案一：采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一，应用非常广泛，为双列直插8脚或圆筒8脚封装。工作电压±22V，差分电压±30V，输入电压±18V，允许功耗500mW。

方案二：采用LM324通用四运算放大器，双列直插8脚封装，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。它有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。

方案选取：uA741是通用放大器，性能不是很好，满足一般需求，而LM324四运放大器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。本设计放

大倍数不高，LM324能达到频响要求，故选用LM324四运放大器。

2.2 音频功率放大电路的比较与论证

方案一：采用SL34集成功率放大器， SL34是低电压集成音频功放，功耗低、失真小，工作电压为6V，8负载时，输出功率在300mW以上。主要用于收音机及其它功放。

方案二： LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386电源电压4--12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。

方案三：TDA2030芯片所组成的功放电路，它是一款输出功率大，最大功率到达35W左右， 静态电流小，负载能力强，动态电流大既可带动4-16Ω的扬声器，电路简洁，制作方便、性能可靠的高保真功放，并具有内部保护电路。

方案选取：

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本课题要求音响放大器的输出功率在5W以上，然而LM386达不到这功率，故选用TDA2030。频率响应fL～fH＝50Hz～20kHz；而单电源供电音频功率放大器已经达到所需要的目标。并且它较少元件组成单声道音频放大电路、装置调整方便、性能指标好等特点。而BTL电路虽然也有以上的功能，但制作复杂，不利于维修。

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3 核心元器件介绍

3.1 LM324的介绍

LM324引脚图简介：

LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有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 图3-1 LM324实物图 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。实物如图3-1，LM324的引脚排列见图3-2。

LM324的特点：

1.短跑保护输出 2.真差动输入级

3.可单电源工作：3V-32V

4.低偏置电流：最大100nA 5.每封装含四个运算放大器。 6.具有内部补偿的功能。 7.共模范围扩展到负电源 8.行业标准的引脚排列

9.输入端具有静电保护功能 图3-2 LM324引脚图

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