基于《模拟电子技术》教学的音响电路设计

东莞职业技术学院 熊丽萍

1 引言

随着现代电子技术的发展和半导体技术的进步，以功率放大电路为核心的音响技术也得到了飞速的发展和应用，并且广泛应用于电视机、汽车音响系统、手机、笔记本电脑等消费类电子产品中，我国是全球最大的消费类电子商品市场和生产基地，音响系统的需求日益倍增。因此设计和制作音响系统有很大的实际意义。

《模拟电子技术》是电子信息工程技术专业的一门职业核心课程，也是电子类学生最重要的专业基础课之一，该课程采用项目化教学，让学生掌握基本模拟电路的分析、调试和设计方法。几年的教学实践经验表明，很多学生在学习模拟电子技术课程时都觉得很难，另一方面，学生在后续的专业课程学习、实习和工作中又深感模拟电子技术的基础作用非常重要。如何设计合适的项目载体并采取合适的教学方式，让学生掌握抽象而枯燥的理论知识一直是《模拟电子技术》课程面临的问题，也是众多知名职业院校和教育专家致力解决的问题，本文给出了一种可调节音调的双声道音响放大电路方案，能够让学生很好地理解理论知识，并掌握模拟电路的调试方法，是一个集知识性、综合性、趣味性、实践性、产品性于一体的项目。

图1 音响电路结构

2 音响放大电路设计方案

2.1 系统结构

本项目的音响电路结构如图1所示，电路包含左右两个声道，主要由三部分组成：±12V直流稳压电源电路；包含前置电压放大的音调控制电路；双声道音频功率放大电路。输入端可选择连接信号发生器或耳机接头，输出端可接数字示波器或扬声器。

各部分电路的功能如下：

1)直流稳压电源

给电路提供直流工作电压，本项目电源可以提供±12V的直流电压。

2)音调控制电路（含前置电压放大电路）

前置电压放大部分将微弱的信号进行放大，给后级提供一定的信号电压。增益的大小由电路设计参数决定。音调控制部分高音、中音、低音分别连续可调，实现对高、低音的提升和衰减。电路由运算放大器及其外接电路组成，频响的好坏由电路设计参数决定。

3)功率放大电路

将前置放大器送来的信号进行放大，使之具有较大的功率输出，来推动扬声器发声，功率的大小由电路设计参数决定。

2.2 直流稳压电源

直流稳压电源部分电路如图2所示，变压器T1将220V交流电转换成14V交流电，再经整流桥KBP206整流，C1、C4滤波得到直流纹波信号UB、UE，再经过稳压块LM7812、LM7912可分别输出+12V、-12V直流电压。

2.3 音调控制电路

所谓音调控制就是人为地改变信号里高、低频成分的比重，以满足听者的爱好、渲染某种气氛、达到某种效果、或补偿扬声器系统及放音场所的音响不足。本音响电路中的音调控制电路包含前置电压放大模块和音调控制模块，左、右两声道的电路对称，如图3所示。

在本设计中选取了NE5532构成的反相比例放大器作为前置放大级，这是一个反相比例放大电路，输入电阻就是电阻R1的值，同时反馈电阻R3和R1的比值就是放大倍数，即：

减小R1的值可以提高放大倍数，但同时也降低了输入电阻，因此在实际电路设计中，放大倍数、电阻R1和R3的取值需要折衷考虑。

图2 ±12V直流稳压电源电路

图3 音调控制电路

本电路中R1＝47kΩ，R3＝100kΩ，可知放大倍数为2.1，输入电阻为47kΩ，针对外部音源的输入信号来说，可以满足输入电阻足够“高”的条件。

音调控制模块，电路采用前面分析的衰减负反馈式音调控制电路，E点信号uE是经前置放大的信号，此处作为音调控制电路的输入信号；电路根据典型衰减负反馈式音调控制电路工作原理选取合适的用于选频和负反馈的电阻电容值，使得Rp1-1、Rp2-1、Rp3-1分别控制高、中、低音音量。

2.4 双声道音频放大电路

本项目选择集成功率放大器TDA2030实现左、右声道功率放大，两个声道电路结构及一致，如图4所示。图中LIN接线端为左声道输入信号，即前级音调控制电路的左声道输出信号，Rp5-1用于调节音量大小，输入信号经输入耦合电容C19到TDA2030同相输入端，R24、R25、C32构成交流电压串联负反馈，R24、R25决定了该电路交流负反馈的强弱和闭环增益。该电路的闭环增益为：

C32起隔直流作用，使电路为100%直流负反馈，电路采用单电源供电，C4是输出耦合电容。R28、R29构成分压网络，通过R27向同相输入端提供直流偏置电压，TDA2030的4号引脚（功放输出端）电位为，在静态时，TDA2030的同相、反向输入端以及输出端电位皆为。R32、C28构成高频校正网络，在电路接有感性负载扬声器时，用以对感性负载喇叭进行相位补偿来消除自激，保证电路高频稳定性。

图4 双声道音频功率放大电路

3 总结

音频功率放大电路作为模拟电子技术中一个典型的应用，已广泛应用于项目化教学中，但是一般只着眼于音频功率放大电路这一内容，本音响电路扩展了直流稳压电源和音调控制电路，功能更接近于实际的音响产品，且融汇了包括集成运放、反馈电路等更加丰富的内容，综合性强。该项目在教学实施中能够很好地吸引学生参与，并通过任务书、指导书等形式，在电路调测任务的驱动和调测方法的引导下，促进学生分析和解决问题。

尽管通过该音响电路的项目化教学取得了很好的教学效果，但是在产品的性能工艺方面还需要进一步改进，比如通过电路的调整、音箱的制作提升音质，制作音响系统外壳使之更加产品化，这也会作为下一步改进的目标。

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