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音频功率放大器的制作与调试

第一部分

自行设计电路

基于声卡的一种声光报警装置的设计

摘要本文提出了一种利用计算机声卡，配合继电器控制电路实现声光报警

功能的方法，实现了对环境或对象的健康监测。并讨论了电路设计的具体方案，给

出了PSpice模拟仿真结果。仿真结果表明：该报警电路简单可靠实用，完全可以

实现声光报警功能。

1、设计目标

设计一个报警电路，该电路与计算机声卡相连，计算机声卡的输出信号为其

输入信号。当计算机声卡有输出时，电路中的继电器线圈导通吸合，继电器的常开

触点闭合，反之，其常开触点断开。将继电器的常开触点串入声光报警器的工作回

路中，可以控制声光报警器的工作状态。电路的原理框图如图1所示。

2、声卡的输出信号

声卡的输出信号是极其微弱的信号，音箱的工作原理是将声卡的输出信号先

经过功放进行放大，然后驱动扬声器来发声的。同理，要设计一个报警装置，首先

要做的就是对信号进行放大。

声卡的输出信号与电脑播放的音频文件关系密切。当播放音乐和电影等文件

时，声卡的输出为脉动成分很高的电平信号，用示波器观察的波形跳变激烈，其幅

值电平大概在50mV～2V左右。为了保证电路中的固体继电器的正常工作，本电路

中采用标准的正弦信号。考虑到音频文件的频率特性和放大电路的带宽等因素，利

用TestToneGenerator软件产生一个频率为1KHz，振幅为0.5V的正弦信

号。如图2所示。

3、设计方案及OrcadPSpice模拟仿真[1]结果

对声卡输出信号的放大，有两种方案。第一种方案是用二极管、三极管、电

阻、电容等元器件直接搭建；第二种方案利用集成运放搭建。

3.1基于三极管等元器件的放大电路及仿真结果

基于三极管等元器件的放大电路[2][3]如图3所示，其Pspice仿真结果

如图4所示。

分别对上图两个探测点进行仿真结果如下：

电路的工作原理为：输入信号通过三极管放大电路放大后，再经过整流和滤

波，得到一个比较稳定的电平信号（见仿真图上的红色曲线）。理想情况下，该电

平信号使三极管Q2饱和导通，继电器J（额定电压为12V）开始工作。事实上，由

于受到电压等因素的限制，经整流和滤波后得到的电平信号上升时间过长，压降偏

小（4V），难以得到理想的效果。如果增加放大电路的级数，虽然可以提高压

降，但是级数增加了，各级电路的工作点难以确定，这样就很难保证各个三极管正

常工作。

于是，想到采用运放，这样很好地简化了电路。

.2基于运放的放大电路及仿真结果

基于运放的放大电路[4]如图5所示，其Pspice仿真结果如图6所示。

图.5

图.6

路的工作原理同上，从它的仿真曲线来看，该电路能提供一个理想的偏置电

压（接近10V），该电压能确保三极管和继电器正常工作。

所以在实际制作时采用了第二种方案。

4、结论

实践证明，采用运放搭建放大电路是成功的，在此基础上制作的声光报警装置工作

正常，效果理想，能满足实际需求，并在桥梁健康监测系统中得到了应用。

第二部分

功率放大器设计（上机部分）

一．实验目的

1．学习并初步掌握音频功率放大器的设计、调试方法。

2．学习电路布线、元器件安装和焊接。

3．掌握音频功率放大器的各项主要性能及指标调试方法。

二．实验原理

（一）设计任务书

1．设计框图

2．设计要求

（1）主要技术指标：负载阻抗：RL=4欧；

额定功率：Po=10W；带宽：BW≥（50—10000）Hz；

音调控制：低音100Hz±12dB高音10kHz±12dB；失真度：

≤3%

输入灵敏度：Vi100mV,Vi’5mV；噪音功率:Pn≤10mW。

1．微弱信号放大器设计

电路原理如图

Pspice仿真：

运行结果：

2．前置放大器的设计