使用555定時器的低功耗音頻放大器

傳統的音頻放大方法使用高功率電路來驅動揚聲器，用于禮堂或任何其他大廳等區域。然而，對于涉及使用小型揚聲器的低頻要求的應用，我們可以通過構建一個低輸出電流（如200毫安）的低功率放大器來滿足要求。

在這篇文章中，我們將描述一個使用555定時器的低功率音頻放大器的原理、設計和操作。555定時器產生一個載波信號，該信號被放大的音頻信號所調制，產生一個調制信號。這個信號被用來驅動一個小型的揚聲器。

低功率音頻放大器電路原理：

這個電路是基于使用運算放大器進行音頻放大和使用555定時器進行脈沖寬度調制的原理。音頻信號使用低噪音高輸入的運算放大器TL071進行放大，并被送入555定時器的控制引腳。555定時器被用作一個可控的多諧振蕩器，產生一個振蕩信號。這個信號被音頻信號調制，從而使輸出脈沖的寬度相對于控制引腳（音頻信號）的電壓而變化，造成脈沖寬度調制。

555定時器作為一個放大器的電路圖：

低功率音頻放大器的電路設計：

這里的電路設計是一個簡單的過程，只涉及兩個步驟--設計前置放大器部分和設計可控多晶硅部分。

在這里，我們使用一個低噪聲的JFET輸入運算放大器TL071，它具有低輸入偏置電流和約13V/μs的高回轉率。使用兩個各為47K的電阻設計了一個分壓網絡，以便將6V的電壓施加到運算放大器的非反相端。假設我們所需的增益約為22(V/V)或27.2dB，其中一個反饋電阻的值約為1K，我們計算出另一個電阻的值約為22K。由于這個放大器的輸出阻抗很低，我們在輸出端使用一個大約1K的電阻，將其連接到555定時器的控制引腳。

設計過程的下一步是設計555定時器的星形電路。 在555定時器的正常電路連接中，我們使用兩個電阻對電容器進行充電和放電。然而，為了提供更快的放電速率，我們在這里使用一個二極管1N4007來代替電阻。在這里，我們所需的輸出頻率約為145KHz，假設電容器的值約為10nF，我們可以計算出閾值電阻的值約為1K（1N4007的正向電阻約為1Ohms）。

使用555定時器電路模擬的低功率音頻放大器：

一旦電路設計完成，下一步就涉及到定時器電路模擬。在這里，我們按照一系列的步驟使用Multisim軟件對電路進行仿真。

從LabView儀器的Simulate菜單下選擇麥克風仿真模型。

所需的參數被相應地設置（記錄的時間和采樣率）。

使用該軟件建立設計的電路，并將麥克風作為輸入連接到電路。

從模擬菜單下的LabView儀器中選擇一個揚聲器模型，并作為輸出連接到電路。

交互式模擬設置是通過設置結束時間等于或超過錄音時間來完成的。

只要電路模擬發生，揚聲器的 "播放 "按鈕就是灰色的，一旦模擬結束，該按鈕就會啟用。

555定時器作為一個放大器電路是如何工作的？

電路操作分為兩部分--預放大（電信號放大）操作和脈沖寬度調制操作。放大操作是由低噪聲運算放大器TL071完成的。輸入的音頻信號用麥克風感應，并轉換為低壓電信號。這個低壓交流信號通過一個1uF的電解質電容被送入運算放大器的非反相端，該電容阻斷了音頻信號的直流電流。

這個信號通過運算放大器被放大，其增益取決于反饋電阻的值。在這里，運算放大器在線性模式下工作，以便通過反饋網絡使非反相終端的電壓與輸出電壓相等。這個放大的信號然后通過電容（去除直流成分）和電阻被送入555定時器的控制引腳。在這里，555定時器以星形模式工作，輸出信號的頻率由電阻R1和C1的組合決定。

然而，由于我們在這里應用了控制電壓，輸出脈沖的寬度根據控制電壓而變化。由555定時器產生的載波輸出信號被音頻電壓調制，由此產生的調制信號被用來驅動揚聲器。在這里，揚聲器不對高頻信號作出反應，而是對調制信號的直流值作出反應，因此，音頻信號出現了放大。

555定時器作為一個放大器電路的應用：

該應用可用于開發車輛中使用的低功率音樂系統。

它可以在面積有限的教室里使用。

音頻放大器電路的局限性：

這個電路只適用于低功率的揚聲器。

555定時器不能產生50%占空比的信號。

這個電路是理論上的，可能需要改變硬件實現