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2025年音频功率放大器设计

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音频功率放大器设计目录 一 实验目的 二 设计任务 音频功放设计 三 设计方案 四 仿真结果 五 电路实现及技术指标测试结果 六 实验中遇到的问题及解决方法 七 总结 一 实验目的 1 学习并掌握音频功率放大器的结构与原理 2

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目录

一、 实验目的

二、 设计任务—音频功放设计

三、 设计方案

四、 仿真结果

五、 电路实现及技术指标测试结果

六、 实验中遇到的问题及解决方法

七、 总结

一、 实验目的

1.学习并掌握音频功率放大器的结构与原理；

2.学习并掌握音频功率放大器的设计与调试方法；

3.学习并初步掌握元器件、集成电路的安装与焊接；

4.掌握音频功率放大器的主要性能参数与指标的设计与测试方法。

二、 设计任务—音频功放设计

1.基本要求

功能要求：话筒扩音、音量控制、混音功能

额定功率：0.5W(失真度 THD≤10%)

负载阻抗：8Ω

频率响应：fL≤50Hz，fH≥20kHz

输入阻抗：≥20kΩ

话音输入灵敏度：5mV

2.提高要求

音调控制特性：1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节范围

3.发挥部分

可自行设计实现一些附加功能

三、 设计方案

1.整体音频功率放大器设计方案


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2.正弦信号发生器

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图3-2 正弦信号发生器原理图

（1）采用文氏电桥正弦波振荡电路

（2）Vo很小时，D1和D2开路，等效Rf较大，从而Avf很大，有利于起振；Vo增大后D1和D2短路，等效Rf减小，从而Avf减小，使Vo趋于稳定；无输出时调节R5以调整负反馈R系数，从而调节放大电路部分的增益，使其满足振荡的幅值条件

（3）起振条件Av=1+(R3+R5)/R4 >3

（4）调节R6控制输出幅度

3.麦克风放大电路

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图3-3 麦克风放大电路原理图

（1）放大倍数Av=1+(R2)/R1 =20

（2）输入阻抗20KΩ 输入阻抗10KΩ

4.加法器电路

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图3-4 加法器电路原理图

  1. 放大倍数Av=(1+R4/R5)*{(R1//R3)/[R2+(R1//R3)]}=3
  2. 输入阻抗10KΩ

5.音调电路

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图3-5 音调电路原理图

（1）输入1KH的信号，调节R7、R8，振幅不发生改变

（2）输入125HZ的信号，调节R7可以实现振幅变化

（3）输入8KHZ的信号，调节R8可以实现振幅变化

6.功率放大电路

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图3-6 功率放大电路原理图

（1）放大倍数Av=(1+R5/R2)=10

（2）输出阻抗8Ω

四、仿真结果

1.正弦信号发生器

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图4-1 正弦信号发生器仿真波形图

输出频率为1KHz、峰峰值为100mv的正弦波

2.麦克风放大电路

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图4-2.1 麦克风放大电路仿真波形图（1KHz）

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图4-2.2 麦克风放大电路仿真波形图（50Hz）

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图4-2.2 麦克风放大电路仿真波形图（20KHz）

3.加法器电路

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图4-3 加法器电路仿真波形图

频率为1KHz、峰峰值为100mv的正弦波和频率为1KHz、峰峰值为100mv的方波叠加

4.音调电路

（1）频率为1KHz时，调节R7和R8，幅值不变

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图4-4 音调电路仿真波形图（1KHz）

1KHz时，增益为0dB

（2）频率为125Hz时，调节R7改变振幅

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图4-4.2.1 音调电路仿真波形图1（125Hz）

Av=1,增益为0dB

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图4-4.2.2 音调电路仿真波形图2（125Hz）

Av=4.8,增益为+13.6dB

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图4-4.2.3 音调电路仿真波形图3（125Hz）

Av=0.26,增益为-11.7dB

综上可得125Hz时，增益为-11.7dB~+13.6dB

（3）频率为8KHz时，调节R6改变振幅

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图4-4.3.1 音调电路仿真波形图1（8KHz）

Av=1,增益为0dB

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图4-4.3.2 音调电路仿真波形图2（8KHz）

Av=4.8,增益为+13.6dB

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图4-4.3.3 音调电路仿真波形图3（8KHz）

Av=0.2,增益为-14.0dB

综上可得8KHz时，增益为-14.0dB~+13.6dB

5.功率放大电路

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图4-5 功率放大电路仿真波形图（1KHz）

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图4-5 功率放大电路仿真波形图（50Hz）

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图4-5 功率放大电路仿真波形图（20KHz）

五、电路实现及技术指标测试结果

1.正弦信号发生器

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图5-1 正弦信号发生器实际波形图

输出频率为900KHz，峰峰值为100mV的正弦波

2.麦克风放大电路

1. 麦克风放大电路[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UyCihZMt-1683728901870)(media/b6ed163cefd5e29b6229ededb98fc066.png)]

图5-2.1 麦克风放大电路实际波形图（1KHz）

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图5-2.2 麦克风放大电路实际波形图（50Hz）

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图5-2.3 麦克风放大电路实际波形图（20KHz）

输入信号 输出信号 放大倍数
峰峰值（mV） 频率(Hz) 峰峰值（mV） 频率(Hz) 理论 实际
14 1K 282 997.3 20 20.1
14 50 284 50.12 20 20.3
14 20K 280 19.94K 20 20

3.加法器电路
1. 加法器电路[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-cjBPDnl1-1683728901872)(media/3feb0e67dc8b9b32cb36ce8dbe597549.jpeg)]

图5-3 加法器电路实际波形图

正弦信号发生器输出信号（100mV/1Khz）和麦克风放大电路输出信号（280mV/1Khz）叠加

4.音调电路

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图5-4.1 音调电路实际波形图（1KHz）

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图5-4.2.1 音调电路实际波形图1（8KHz）

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图5-4.2.2 音调电路实际波形图2（8KHz）

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图5-4.2.3 音调电路实际波形图3（8KHz）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VYGUfgRI-1683728901878)(media/afece4f70553d577ce30050d6eff6ddc.png)]

图5-4.3.1 音调电路实际波形图1（125Hz）

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图5-4.3.2 音调电路实际波形图2（125Hz）

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频率 （Hz） 输入峰峰值 （mV） 输出峰峰值（mV） 增益（dB）
最小 相等 最大
1K 100 / 100 / 0
8K 100 25.6 99.2 384 -11.8~11.7
125 100 27.2 91.2 372 -11.3~11.4

图5-4.3.3 音调电路实际波形图3（125Hz）

5.功率放大电路

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图5-5.1 功率放大电路实际波形图（1KHz）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1I6jUMG8-1683728901880)(media/e016bb5a54df311d7694ccd1e64402f9.png)]

图5-5.2 功率放大电路实际波形图（20KHz）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ccI9pFPt-1683728901880)(media/e57162ab91488b293cabe2238dbe224e.png)]

图5-5.3 功率放大电路实际波形图（50Hz）

输入信号 输出信号 放大倍数
峰峰值（mV） 频率(Hz) 峰峰值（mV） 频率(Hz) 理论 实际
14 1K 148 1.002K 10 10.6
14 50 148 49.80 10 10.6
14 20K 146 20K 10 10.4

6.实际性能参数

要求 实际
额定功率 0.5W 0.48W
频率响应 fL≤50Hz，fH≥20kHz fL≤50Hz，fH≥20kHz
输入阻抗 ≥20kΩ 20kΩ
话音输入灵敏度 5mV/V 3.2mV/V

六、实验中遇到的问题及解决方法

1.各级电路都调试正常，但级联后出现问题

解决方法：检查前后级是否阻抗匹配

2.调试好的电路板其他时间再测试时波形变得不正常

解决方法：检查示波器、信号发生器接线是否松动或受损；换其他的示波器或信号发生器测试

七、总结

  1. 在前期仿真的基础上焊接电路会更顺利，但也要根据实际电路情况进行调试，不能完全依赖仿真；
  2. 细心耐心检查电路，避免连线错误；
  3. 各级电路预留出测试点，方便调试。

音频功率放大器设计Multisim仿真

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