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音频功率放大器

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(论文 页数:41 字数:18170)ABSTRACT: This paper has expounded the development of the amplifier of power of audio and main capability, and designed the audio amplifier according to the parameter of the circuit. Discuss the importance of test in order to prove the performance of the index of amplifier.
An all-around audio test and analysis needs all kinds of expensive special instruments, for instance the signal generator, spectral analysis instrument, which should be well organized. Obviously, it is certain difficulty for laboratory of the college in this; unfavorable to users and test functions on the basis of one's own need too. In addition, the data can't be store in traditional instrument; it is not apt to find the instantaneous change of the signal.
With the constant development of modern electronic technology, the microprocessor and personal computer, the rise of the fictitious instrument has provided the new way for the researching and analyzing of amplifier performance of the power.
Based on studying the fundamental theory of audio analysis, this paper puts emphasis on how to import virtual instrument technology into designing audio analyzer, and creates fire-new virtual audio analyzer.
Gather the equipment and use the DAQ( Data Acquisition) series data collecting card PCI-6024 which the national instrument company (National Instruments, NI ) of U.S.A., this program adopt the figure programming language LabVIEW 7.0s of NI Company. Using thought of structure in software engineering, the design of virtual audio analyzer is divided into five parts, which are data acquisition, analysis, auxiliary, control, display and store. It contents measure time domain, frequency domain and distortion characteristics of various audio system.
The result of the test in the experimentation shows that, the system has realized the amplifier signal frequency of the power, peak-to-peak, enlarge coefficient, harmony wave, spectrum analyzer, rise time, rise rate, fall time, falling rate, and the width of frequency. Utilize the fictitious instrument in the test analyzing to the circuit, then improve the circuit, test after improving , is improving the performance of the whole circuit constantly , thus respond to the request that the circuit is designed.
Key words: Audio Amplifier,Virtual Instrument ,Test and Analyze,LabVIEW

 

目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 音频功率放大器概述 1
1.3 音响功放测试技术概述 2
2 功率放大器设计方案选择 3
2.1 功率放大器分类一般方法 3
2.2 集成运放与晶体管组成的功率放大器 4
3 元器件参数比较及选择 6
3.1 电阻与电容的选择 6
3.2 集成运算放大器的分类和选择 7
4 电路实物制作与调试 8
4.1 元器件布局 8
4.2 元器件的焊接 9
4.3 焊接问题 9
4.4 电路调试 9
5 虚拟仪器测试音频概述 10
5.1 NI虚拟仪器概述 10
5.2 虚拟仪器分析音频的原理 11
5.3 NI虚拟仪器分析音频方法 13
5.3.1 虚拟仪器作音频分析框架 13
5.3.2 虚拟仪器作信号发生器 16
5.3.3 虚拟仪器作音频分析仪 17
6 电路测试结果及分析 21
6.1 静态工作点分析 21
6.2 正弦输入谐波分析 22
6.2.1 频谱分析 22
6.2.2 失真分析 25
6.2.3 信噪比 26
6.3 正弦输入放大分析 28
6.3.1 输出功率 28
6.3.2 放大分析 28
6.3.3 占空比及振幅因数 30
6.4 方波分析 31
6.4.1 上升时间与下降时间 31
6.4.2 上升速率与下降速率 32
6.4.3 频率响应 32
7 总结 34
致谢 35
参考文献 36
英文摘要 38
附录 39
毕业论文(设计)成绩评定表 40

1 绪论
1.1 引言
伴随着科学技术的迅速发展,人们生活水平的不断提高,对音频功率放大器的要求越来越高。音频是多媒体中的一种重要媒体。人能够听见的音频信号的频率范围大约是 60Hz-20kHz 其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内,而音乐和其他自然声响是全范围分布的。
如何通过分析仪器让音频功放达到更高的要求是许多人为之努力的永恒的课题,声音经过模拟设备记录或再生,成为模拟音频,再经数字化成数字音频,音频分析就是以数字音频信号为分析对象以数字信号处理的各种理论为分析手段,提取信号在时域,频域内一系列特性的过程。
鉴于音频分析仪价格高、适用范围窄等特点,本文应用了目前流行的基于LabVIEW的虚拟仪器技术软件平台,结合高性能的PCI-6024E数据采集卡来完成各种测试。
1.2 音频功率放大器概述
音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。
1906年美国的德福雷斯特发明了真空三极管,开创了人类电声技术的先河。1927年贝尔实验室发明了负反馈NFB(Negative feedback)技术后,使音响技术的发展进入了一个崭新的时代,比较有代表性的如“威廉逊”放大器,而1947年威廉逊先生在一篇设计Hi-Fi(High Fidelity)放大器的文章中介绍了一种成功运用负反馈技术,成为了Hi-Fi史上一个重要的里程碑。
60年代由于晶体管的出现,使功率放大器步入了一个更为广阔的天地。晶体管放大器细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点,,各种电路也相应产生,如:“OTL (Output Transformer Less)” 无输出放大器、“OCL(Output Capacitor Less)”放大器等。直至70年代,晶体管放大技术的应用已相当成熟,各种新型电路不断出现,如:较成功地解决了负反馈电路的瞬态失真和高频相位反转问题的无负反馈放大电路;成功地将甲、乙放大器的优点结合在一起的超甲类放大电路;具有输出功率大、失真小的电流倾注式放大电路等等。从而使晶体管放大器成为音响技术发展中的主流。[1-3]
在60年代初,美国首先推出音响技术中的新成员——集成电路,到了70年代初,集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点,逐步被音响界所认识。发展至今,厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。

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