音调控制器可由运算放大器构成,但目前更多的是由集成电路构成。为了解和掌握音调控制电路的基本原理和分析方法,下面将图6所示简单实用的音调控制器作比较详尽的分析。
图6 音调控制器
① 中频区频率特性分析
通常使 C 1 = C 2 >> C 3 ; R 1 = R 2 ;并使在中频区 C 3 可视为开路,在中、高音频区 C 1 、 C 2 可视为短路。这样,可绘出中音频区的音调控制器等效电路如图7所示,显然,其电压增益 A um = 0dB 。
图7 音调控制器的中频等效电路
② 低频区频率特性分析
在低频区,音调控制器的等效电路如图8所示。其中图8(a)为 R w1 的滑臂在左端,对应于低频提升最大的情况,图8(b)为 R w2 的滑臂在右端,对应于低频衰减最大的情况。
分析表明,图 8(a)所示电路是一个一阶有源低通滤波器,其传输函数表达式
(式1)
图8 音调控制器的低频等效电路
式中: (或 ) (式2)
(或 ) (式3)
当 f <f L1 时,C 2 可视为开路,同时,R 4 的影响通常可以忽略,即认为R 4支路短路,于是从图(a)可得电压增益为
(式4)
当 ,考虑到 ,由(式1)可得
其模为
可见电压增益A u1相对于AuL下降了3dB 。
当 时,由(式1)可得
其模为
此时电压增益相对于 A uL 下降了 17dB 。
由图2的实线可以看出,在 的范围内,电压增益的衰减速率为-20dB/10倍频。亦即- 6dB/ 倍频。可用同样方法对图8(b)进行分析,并不难得出其增益相对于中频的衰减量。
③ 高频区频率特性分析
在高频区,音调控制器的等效电路如图 9(a)所示。为便于分析可先将星形连接的R 1、R 2、R 4 转换成三角形连接,转换后的电路如图9(b)所示。
图9 音调控制器的高频等效电路
若取 , 图9音调控制器的高频等效电路
(式5)
当 R w2 的滑臂至最左端和最右端时,可将图9(b)所示电路分别绘成图10(a)和(b)所示电路。
图10 图9的特定等效电路
可以看出,图10(a)所示电路为一阶有源高通滤波器,其传输函数为
式中: (或 ) (式6)
( 或 ) (式7)
按上述低频等效电路的同样的分析方法,可得下列结果:
时, 可视为开路,电压增益 ( 0 dB )
时, ( 3 dB ) ( 式8 )
时, ( 17 dB ) ( 式9)
时, 可视为短路,此时电压增益为 (式10)
由图2的右半部实线可以看出,在 的范围内,电压增益的提升速率为 20 dB/10 倍频,亦即 6 dB/ 倍频。
可用同样的方法对图9( b )进行分析,并不难得出其增益相对于中频的衰减量。
在实际设计时,一般是给出低频区某频率 处和高频区某频率 处的提升量或衰减量 X ( dB ),再根据以下两式分别求出转折频率 和 ,即
音调控制器的电路如图11所示
图11 音调控制器
运算放大器选用通用运放μA741,其中RP33为音调控制电位器,其滑臂在最上端时,音响放大器输出最大功率。
由式11 和式12得到转折频率fL2及fH1:
则
则
由式4得
R31 、R32 、Rw1不能取得太大,否则运放漂移电流的影响不可忽略,但也不能太小,否则流过它们的电流将超出运放的输出能力。 multisim音响放大器的设计和实验研究仿真(5):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_2167.html