基于《模擬電子技術》教學的音響電路設計

東莞職業(yè)技術學院 熊麗萍

1 引言

隨著現代電子技術的發(fā)展和半導體技術的進步，以功率放大電路為核心的音響技術也得到了飛速的發(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品中，我國是全球最大的消費類電子商品市場和生產基地，音響系統(tǒng)的需求日益倍增。因此設計和制作音響系統(tǒng)有很大的實際意義。

《模擬電子技術》是電子信息工程技術專業(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、調試和設計方法。幾年的教學實踐經驗表明，很多學生在學習模擬電子技術課程時都覺得很難，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的基礎作用非常重要。如何設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》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節(jié)音調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試方法，是一個集知識性、綜合性、趣味性、實踐性、產品性于一體的項目。

圖1 音響電路結構

2 音響放大電路設計方案

2.1 系統(tǒng)結構

本項目的音響電路結構如圖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計參數決定。音調控制部分高音、中音、低音分別連續(xù)可調，實現對高、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計參數決定。

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計參數決定。

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交流電轉換成14V交流電，再經整流橋KBP206整流，C1、C4濾波得到直流紋波信號UB、UE，再經過穩(wěn)壓塊LM7812、LM7912可分別輸出+12V、-12V直流電壓。

2.3 音調控制電路

所謂音調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控制電路包含前置電壓放大模塊和音調控制模塊，左、右兩聲道的電路對稱，如圖3所示。

在本設計中選取了NE5532構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，即：

減小R1的值可以提高放大倍數，但同時也降低了輸入電阻，因此在實際電路設計中，放大倍數、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 音調控制電路

本電路中R1＝47kΩ，R3＝100kΩ，可知放大倍數為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。

音調控制模塊，電路采用前面分析的衰減負反饋式音調控制電路，E點信號uE是經前置放大的信號，此處作為音調控制電路的輸入信號；電路根據典型衰減負反饋式音調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實現左、右聲道功率放大，兩個聲道電路結構及一致，如圖4所示。圖中LIN接線端為左聲道輸入信號，即前級音調控制電路的左聲道輸出信號，Rp5-1用于調節(jié)音量大小，輸入信號經輸入耦合電容C19到TDA2030同相輸入端，R24、R25、C32構成交流電壓串聯負反饋，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構成分壓網絡，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構成高頻校正網絡，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

音頻功率放大電路作為模擬電子技術中一個典型的應用，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容，本音響電路擴展了直流穩(wěn)壓電源和音調控制電路，功能更接近于實際的音響產品，且融匯了包括集成運放、反饋電路等更加豐富的內容，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，在電路調測任務的驅動和調測方法的引導下，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，但是在產品的性能工藝方面還需要進一步改進，比如通過電路的調整、音箱的制作提升音質，制作音響系統(tǒng)外殼使之更加產品化，這也會作為下一步改進的目標。

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