1、導言
放大電路是構成各種功能模擬電路的基礎電路，也是對模擬信號最基本的處理。音頻信號可以分解成若干頻率的正玄波之和，其頻率分為在20Hz~20KHz。不當的放大電路會造成音頻信號的失真，亦會帶來干擾和噪聲。
所有電子信息系統組成的原則都應包含：1、滿足功能和性能要求，2、盡量簡單，3、電磁兼容，4、調試應用簡單。
因此本文就來研究在不會增大電路復雜度的前提下，如何實現音頻信號放大的同時對信號進行優化。
2、常見運算電路對音頻信號的處理
2.1反相比例運算電路
圖1所示為反相比例運算電路，Uin通過電阻R1作用于集成運放的反相輸入端，同相輸入端通過補償電阻R3接地。R3的作用是保持運放輸入級差分放大電路具有良好的對稱性，從而提高運算精度。

圖1
其中：

該電路的輸出電阻=0，因而具有很強的帶負載能力，由于“虛短”反相輸入端電壓，故輸入電阻，由于，說明集成運放的共模輸入電壓為0。即，該電路可以有效抑制共模干擾
其中：差模又稱串模，指的是兩根線之間的信號差值；而共模噪聲又稱對地噪聲，指的是兩根線分別對地的噪聲。 差模信號：幅度相等，相位相反的信號，共模信號：幅度相等，相位相同的信號。
圖2為該電路仿真電路，從該圖可以看出：信號發生器輸入波形為峰值3V，頻率1Hz的正玄波，示波器為峰值6V，頻率1Hz的正玄波，符合該電路放大特性。
波特測試儀可看出，在1Hz~1MHz，增益滿足=6DB。當頻率大于1MHz后，該電路輸出增益開始衰減，從圖3芯片的頻率特性可以看出，該變化滿足器件本身的幅頻特性。

圖2

圖3
2.2同相比例運算電路
圖4所示集成運放的反相輸入端通過電阻R4接“地”，同相輸入端通過補償電阻R5接輸入信號。

圖4
其中：

由于“虛斷”，同相比例運算電路的輸入電流為0，故輸入電阻為無窮大。由于,故運放的共模輸入電壓等于輸入電壓。故該電路不可抑制共模輸入。

圖5
3、常見運算電路對音頻信號的優化
3.1 音頻信號的頻率范圍
前文所述，音頻信號主要分布在20Hz~20KHz內，而人聲頻率范圍如表1所示。
表1
男 女
低音 82～392Hz 82～392Hz
基準音區 64～523Hz 160～1200Hz
中音 123～493Hz 123～493Hz
高音 164～698Hz 220～1.1KHz
各類樂器的頻率如圖6所示。

圖6
因此，取有效音頻頻率范圍50Hz~16KHz，可以滿足所有人聲和樂器的需求范圍。而在實際電路設計運用中，直接將輸出信號接入大功率功放，難免會有低頻“嗡嗡”交流底噪和高頻“唧唧”刺耳底噪。如何降低兩種底噪，保證所需頻率輸出，才是重中之重需要考慮的。
3.2 高頻信號如何抑制
在自動控制系統中，積分電路和微分電路常用作調節環節。且積分電路可實現波形的變化，對低頻信號增益大，對高頻信號的增益小，當信號頻率趨于無窮大時增益為0，實現了濾波。那么如果將積分電路和放大電路合二為一呢？
圖7在圖1的基礎上增加積分電路，

圖7
從仿真圖8中，可以看出，當頻率等于140Hz時，增益已變為0，大于140Hz時，增益為負數，實現了高頻的衰減。

圖8
而我們的需要實現的是16KHz以上的信號的衰減，那么根據電路進行修改如圖9。

圖9
從圖9中可看出，頻率大于16KHz后，增益將小于6DB，實現了高頻的衰減。
3.3 低頻信號如何抑制
需要實現50Hz以下頻率的衰減，那么在輸入端進行C濾波。如圖10所示。

圖10
可以看出，當頻率小于58Hz時，增益小于6DB，實現了低頻的衰減。
4、總結
運算電路用法多種多樣，如何實現我們想要的效果，是需要經過仔細研究、計算的。所有的電路實現都是需要具有縝密思考，不能死搬亂套。
文中有些計算未能提供，后邊如有時間進行補充吧。
參考文獻：
[1]，模擬電子技術基礎教程（華成英）
[2]，https://www.cnblogs.com/zthua/archive/2013/01/09/2853208.html
[3]，Multisim14 電子系統仿真與設計（張新喜）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的运算放大电路在音频放大电路中的应用研究与实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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