论文总字数：14915字

目 录

第1章 绪论 5

1.1音响放大器的作用及意义 5

1.2音响的国内外研究状况 5

第2章 音响放大器的原理及基本组成 7

2.1音响放大器的基本原理 7

2.2 音响放大器的基本组成 7

2.3 各部分电路元器的作用 8

2.3.1话筒放大器 8

2.3.2混合前置放大器 8

2.3.3音调控制器 8

2.3.4功率放大器 8

第3章Matlab/Simulink简介 9

3.1 Matlab介绍 9

3.2 Simulink介绍 9

第4章 电源电路参数设计 10

4.1 设计方案 10

4.2 话筒放大器和混合放大器设计 11

4.3音调控制器设计 11

4.3.1音调控制器的组成和音调调节的基本原理 11

4.3.2音调控制器的基本原理 12

4.4功率放大器电路设置 15

第5章 主要元器件介绍 16

5.1集成运算放大器 16

5.2集成功率放大器 17

第6章 建模与仿真 18

6.1 仿真模型的整体设计 18

6.2基本模块的介绍 19

6.2.1 UA741 20

6.2.2 LA4102 21

6.3实验过程及结果分析 22

6.3.1 实验过程 22

6.3.2 仿真结果 22

6.3.3仿真结果分析 27

第七章 总结与展望 27

7.1总结 27

7.2 展望 27

参考文献 28

致谢 29

基于Simulink的音响放大器仿真研究

史重阳

，China

Abstract：

A speaker is a device that converts electrical signals into sound. Generally speaking, the speaker box is equipped with a power amplifier that amplifies the audio signal and then plays the sound from the speaker itself to make it louder. Sound is a power amplifier, peripheral equipment (including the effect of pressure limiting device, device, equalizer, VCD, DVD, etc.), speakers, speakers, speakers), mixer, a microphone, a system composed of display device, etc. The main content of this paper is based on simulink simulation, which amplifies the microphone input signal and the pickup signal through the audio amplifier circuit, which makes it more intuitive and convenient to understand the amplification principle of audio signals.

Key words:Active Speaker、Power Amplifier、Operational Amplifier、Speaker Sound、Matlab/Simulink

第1章 绪论

随着电子技术的不断创新，对电子电路应用方面也愈来愈广阔。现如今，人们所追求的不仅仅是产商品的集成化、数字化和智能化，更是在意电子设备的性能，价格以及未来的发展方向等等。尤其是最为关注电子设备的稳定性以及精密性，与我们息息相关的现象之一就是声音。由于我国目前的社会情况不断变好，科学家们也在寻找更加完美的音质来改善广大人民群众的生活质量。从某种程度上来说，以往的音响设备比如喇叭、MP3、MP4等已经逐渐被现如今的人们所抛弃。因此，为了满足人们不断追求高品质生活的目标，各类学者顺应时代潮流不断改革过往的音频放大器。就从功率放大器部分来说，它的种类也从原来的A类功率放大器发展到如今的T类功率放大器，甚至在未来还会出现更加高级更加高效的功率放大器。上世纪初，美国的德福雷斯特（De Forest Lee）开创了揉电声技术，随之而来的音频放大器的类型就不断的发展壮大。

1.1音响放大器的作用及意义

细观四周，音响在21世纪中扮演了非常重要的角色。人们和音响已经是相互共存这句话绝不是危言耸听。自古人类就乐于追求美好的音乐，而高品质的音响恰恰满足了人们对音响的追求，我们的当代生活可以说是翻天覆地。它更是我们生活中无法替代的一项设备，无论是娱乐学习还是工作生活，都有音响的身影。毫无疑问，音响改变了我们的生活，把当代生活提高到了一个更高的领域^[1]。

当今社会每个人的生活压力都很大，为了提高生活品质改善生活质量，每个家庭就需求更好的释放压力陶冶情操怡情养性的High-Fidelity（高度保真）器材。尤其在中国，因为生活水平以及消费能力的提高，在High-Fidelity上的投资会有一个较为长久的发展期。由于国内大多家庭房子较小，私家车不普及以及旅游次数也不多，所以大部分的家庭会更愿意选择High-Fidelity家庭影院这种较为便捷的娱乐方式。

1.2音响的国内外研究状况

音响技术历经了三个时间段（电子管，晶体管和场效应管），未来也必将历经更加发达的时间段。通过前人的研究，我们可以清楚的了解到一个简易的模电系统包括5个部分。这五个部分分别为信号源，输入输出级，中间级以及收尾的驱动器。信号源顾名思义就是用来提供要放大的电信号^[2]。接着此信号将会借由输入级部分传输到中间级部分。而中间级这一部分会将电压或者电流按所需要的倍数放大，然后将信号进入到输出级把功率放大，最后再指令驱动器进行工作。

改革开放40年来，我国国情与国力高速发展，其中电子音响行业也获得了长足发展。各大企业也由经营开发从单一的收音机到现在CD，MP3，MP4，GPS等^[3]。尽管这个行业历经了通货膨胀，自然以及认为灾害，成本越来越高等等困难，我们依然有很多企业通过优化产品结构、加强自主创新、加强经营管理、开拓新市场等等方法积极面对并克服种种困难，维持了较高的发展速度。

20世纪初，美国人德福雷斯特（De Forest Lee）首次提出真空三极管这一说法，彻底开启了电声技术的时代。

20世纪30年代，负反馈技术横空出世，推动了音响技术的改革创新。目前世人最为了解的就是威廉逊放大器，此放大器在当时成功的利用负反馈技术，在降低音响放大器失真度这项功能上独领风骚。

20世纪50年代，音频放大器进入到了电子管蓬勃发展的时期，出现了各式各样的以电子管为核心的音频放大器。由于此时的音频放大器体现的音色极其令人舒适，时至至今，依然有不少人热衷于电子管对于音频放大器的研究。

20世纪60年代，晶体管横空出世，在音响界中产生了巨大影响。

20世纪60年代初，美国地区首次爆出有学者研究出将集成电路应用于音响放大器。然而一直到上世纪70年代，音响界才开始慢慢的了解并熟悉集成电路的优点（种类繁多，成本价格低，功能丰富多彩等）。

20世纪70年代中期，日本方面宣布其国人研究出了场效应管。很快，此场效应管便凭借其巨大优势在音响界引起轰然大波。^[4]此场效应管具有令人舒适的音色以及动态范围高达90DB，直到现在，市场上的绝大部分音响放大器都运用了场效应管。

第2章 音响放大器的原理及基本组成

2.1音响放大器的基本原理

音响设备是大家广泛使用的电子产品，其内置电路就是音响放大器。由于各种设备的要求不同，所以功能和性能也有所不同，但是基本的电路组成是相同的。其基本原理框图如下2-1

图2-1 原理框

话筒MIC将收录的声音从单纯的音频信号转化成电路能够快速识别的电信号，然而此信号十分的弱，难以被捕捉，为此我们需要这个信号从几毫伏通过话筒放大器进行放大处理，得到能够捕捉的数十毫伏的信号。拾音，是将声音收集的过程，它从收录机，电唱机等取出较大的信号，其范围在50到100毫伏之间。混合放大器将接受此信号和被处理过后的话筒信号，将两者进行放大处理后输入到音调控制器，同时进行调剂处理，依据的是人们对于音调各自的需求，将处理过后信号通过功率放大器放大，最后在扬声器端输出。^[5]

2.2 音响放大器的基本组成

音响放大器由七大模块组成，其中分为拾音器部分、话筒放大器部分、混合前置放大器部分、音调控制器部分、功率放大器部分和扬声器部分，如图2-1所示。

2.3 各部分电路元器的作用

2.3.1话筒放大器

话筒专用前置放大器，简称话筒放大器，其功能是将话筒端输入的信号进行放大处理。为了获得音频声音的柔美，话筒放大器一般使用电子管进行信号的放大处理。话筒放大器功能齐全，本次研究中主要需要它众多功能中可以放大信号的功能。不仅这样，它还可以平衡参量以便于压缩器和幻向供电进行使用，其中以均衡参量和作为压缩器最为突出。为了能够输出AES等数字音频格式，许多的话筒放大器通常采用在采集率方面具有较高优势的A/D模数转换器。^[6]

2.3.2混合前置放大器

混合放大器的目的是将话筒放大器和拾音处理过的信号利用混合加法运算进行混合放大。混合加法运算中的比例系数的选择和信号的信噪比有着密不可分的关系。

2.3.3音调控制器

音调有高有低，每个人都有各自喜欢的音调，为了满足没了人的需求，本次研究通过使用音调控制器来调节响应频率，实现音调的调节处理。音调控制器有许多种类，其中以反馈式最为突出。它很容易被调节，其所需原件很少，因此它被广泛地应用于功率较小的收录机中。

2.3.4功率放大器

功率放大器简称功放，是用来提供一定的输出功率以便于扬声器的正常工作。如果扬声器是一成不变的，提升输出功率，减少输出的声音信号失真的可能性，让效率呈现最大化。功率放大器通常使用单电源和正负双电源进行供电，它们分别使用TTL和OCL电路最为供电电路。功率放大器通常是以集成运放和晶体管的形式存在，但也有以芯片的形式存在，其专门用于集成电路。^[7]

在音响系统中，还存在另外一种功率放大器，它的存在就是用来放大音频中的信号。人们简单地将这个命名为功放，功放是有各种各样的复杂电路结构组成。想要获得品质更好的音响，不同于电子管放大器，集成电路放大器需要使用大量的附属电路，并且需要与其对应的实施措施，因此晶体管得到了广泛地使用。其原因在于晶体管功放电路具有简单易懂的结构，它能够在低电压下进行工作，并且它的集成电路具有较高的集成程度，具有比同类放大器更少的外围电路。正应如此，它依旧是放大器的第一选择。^[8]

第3章Matlab/Simulink简介

3.1 Matlab介绍

MATLAB又被成为矩阵实验室（Matrix Laboratory）。它不仅仅是一种21世纪的高级语言，还是一个开放的交互式环境。MATLAB可以用来开发算法、数据可视化、数据分析及数值计算。MATLAB涉及了很多层面，包括信号的处理以及图像加工、通信、控制系统、测试和测量、财务建模和分析，以及计算生物学等众多领域。^[9]目前，经常使用的MATLAB软件集成了MATLAB和SIMULINK两大模块。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：14915字

相关图片展示：