多级放大电路的输入级与音调控制电路的设计报告
多级放大电路的输入级与音调控制电路的
设计报告
一、 总体方案设计与设计要求
1、设计任务
放大倍数AU10,Ui50mv,输入电阻Ri500k; 频率范围fL20Hz,fH20kHz; 音调控制范围 低音100Hz12dB 高音10kHz12dB
音调控制信号源内阻Ri1k
2、设计要求
1) 根据设计要求进行设计,确定电路形式,估算元件参数并选择元件。
2) 进行指标参数的核算,根据设计的电路利用理论公式,核算有关指标能否达
到设计要求。
3、总体方案的设计与论证(电路的选择)
由于输入的电阻很高,输入级第一级采用由场效应管组成的共源放大电路。为了保证音调控制电路有较好的效果,给音调控制电路以较小的信号源内阻,第二级采用射极跟随器电路。虽然要求音调调节范围不大,但为了信号无衰减、失真小,海华丝采用反馈式音调控制电路,音调调节的放大级采用通用型组件F007。为了使用统一的电源,并给输入级更波小的文波,电路中加入有源滤波电路,整机电路的形式如下图
整机电路的形式 (原理图)
二、 单元电路的设计与选择
(一)、输入级的计算
因为整个电路的放大倍倍数靠第一级,为了保证总增益,设Aum112。 选V1为3DJ6实测参数
IDSS2mAUGSoff
1.5V
gm1mA/V
转移特性见图
为了减小噪声系数输入级静态工作点选
UGS1V
即US1V
UGS1UGSoff
S
则IDQIDSS
U
0.22mA
2
R2R3
IDQ
4.5k
取UDS4.5V
则UDUDSUS5.5V
因输入级的电源有运放经有源滤波器滤波后提供,设有源滤波电路的降压5V,则漏极电压VDD10V,故
R4
VDDU
IDQ
D
20k
因为第二级为射极输出器,输入电阻很高,则第一级放大倍数由漏极电阻R
4
与电源电阻R3决定。
则R3
R4A1.6k
um1
R24.51.62.9k 取3k
因为Ri
R1,为保证Ri500k,取R11M.
根据式 则
C1
102f0.08F
取1F
LR1
CR22
1gm2f11F取33F
LR2
C103
2f0.08F
取1F,Ri2按100k估算
LRi2
(二)、计算射极跟随器
选取V2为高频小功率管3DG6A,取70。 因整个输入级放大倍数Au10,且Ui50mV,则
Uom2Aum1 Ui
20.7V
因下一级为音频控制电路负载较小,RL按10k计算,则Iom2O2
UR0.07mA
L
取ICQ2Iom0.14mA
UCEQ5V
则R57
I36k取标准值39k
CQ
取IR6IBQ20A6
则RUEUBE
5
I285k
R6
R6
VCCUB
IR6
215k
依据式
R6R7//
R
'S
rbe2
1
其中R'SR4//R5//R617.2k
rbe230021
0.260.14
13.5k
则RO432满足总放大倍数的要求。
(三)、音频控制电路的设计
选用组件的电源电压为15V。调零电位器10k。 a) 转折率的计算
因通带要求20Hz20kHz,故设fL20Hz,fH20kHz。
1
1
因为已知fL100Hz时提升、衰减12dB,fL10kHz时提升、衰减12dB,
X
X
则
fL2fLx2fH1fHX/2
126126
400Hz2.5kHz
b) 元件参数计算
选用线性电位器RW1RW2330k
C5
12RW2fL1
0.024F
取C5C60.022F
R10
RWfL2fL1R11
1
17.3k取R8R9R1018k
RafH2fH1
1
7.71k取R117.5k
C7
12fH2R11
1061pF
取C71000pF
取C410F c) 音量控制电路 取RW310k C1010F
d) 音调控制电路设计校核 i. 转折频率
fL1
12Rw2C6
22Hz
fL2
Rw2R102Rw2R10C6
1
423.8Hz
fH1
2R113R8C7
12R11C7
2.58kHz
fH2
21.2kHz
ii.
1
提升量
当L时得低频的最大提升AuB和最大衰减AuC为
AuB
RW2R10
R3R8R10Rw2
19.3(25.7dB)
AuC
0.0517(—25.7dB)
当H其高频最大提升AuT和高频最大衰减AuTC为
2
AuT
R113R8
R11R11
8.2(18.2dB)
AuTC
R113R8
0.12195(—18.2dB)
由于RW用得较大,计算出来的最大提升量和衰减量都超过了设计要求。 (四)有源滤波器的电路设计
把图中的V3、R12、C8、C9单独画出,如图所示。此有源滤波电路串联在多级放大器的电源电路,它课减少由于电源内阻的存在使电源不稳定对输入级的影响。由于滤波电路接在基极而不接在主电流电路集电极或发射极,而基极电流比主电路电流小1倍,所以基极电阻R12可以用得很大,即滤波电路的时间常
数可以很大,使基极对地的文波电压很小,发射极只比基极差0.7V而具有相同的文波,这样电压UE的稳定性比UC的稳定性将大大提高。从另一个角度,因电容的容抗从基极折合到发射极要减小1倍,也就是说,同一电容放在基极,其滤波效果将比放在发射极增加1倍。
(五)元件估算
由电路知,流经有源电路滤波器的电流只有流经3DJ6的0.22mA和射极输出器发射极电流0.14mA,加上偏置电路电流才有0.38mA,管子两端的正常压降5V,截止时才15V,故选小功率管3DJ6就够了,取50。
R12
VCCVEE0.7IE/1
577k取560k
取C947F,它相当于把2397F的电容接在发射极上的作用。
为了克服大电解电容的电感效应,常在大电解电容旁并联一小电容,一般取值在
0.01F
左右,取C90.01F。
三、 总体电路的仿真电路设计与调试安装
输入级及音调控制电路的安装与调试 在印刷电路板或铆钉板上进行安装,安装完毕经检验确实无误后方可接通电源进行调试。
(一) 静态工作点与零输入零输出的测试 反复调节R2、R6、R12使输入级电源电压为10V静态工作点为设计值。 当运放反相输入端接地时,输出应为零,若输出不为零应调节电位器Rw4使输出为零。
(二)
放大倍数的测试
的输入信号测量输出Uo,看
Rw1、Rw2放在中间位置,Rw3置最大,接1kHz50mV
能否有大于500mV的不失真波形,若放大倍数不够时,课调整第一级的R3 使之满足放大倍数,若输出波形有失真应从第二级开始调整两级的静态工作点使失真消除。
(三) 测试频率特性与音调控制特性 a)Rw1、Rw2置中间位置,Rw3置最大,测出上限频率与下限频率,看是否满足
fL20Hz、fH20kHz的要求。
b)Rw2、Rw1置A、C端点,改变信号源频率并保持信号输出幅度不变,测出高
低音的提升特性。
c)Rw2、Rw1置B、D端,测出高低音的衰减特性。
四、 PCB制版介绍