multisim音响放大器的设计和实验研究仿真(5)
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。
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